Интерес к минеральным, в частности, базальтовым волокнам, вызван их высокой химической и термической стойкостью. Базальтовые волокна устойчивы к длительной вибрации и резким теплосменам.

Другая привлекательность базальта в том, что это – готовое природное гомогенное стекло, по технологии плавки аналогичное бытовым и промышленным стеклоотходам. Базальт не требует длительных сроков варки и гомогенизации химического состава. Отсюда – простота технических решений при конструировании плавильных печей.

Однако расплавы из горных пород содержат большое количество силикатов железа и при нагревании, плавлении или охлаждении в газовых средах различного химического состава, подвержены некоторым специфическим изменениям, в частности, изменению содержания FeO2+ и FeO3+, а при восстановительной печной среде, переходу в металлическое железо.

Расплавы из силикатной шихты до настоящего времени получают главным образом с использованием газовых печей с жидкой накопительно-расходной ванной, в которой плавление осуществляется за счет контакта частичек загружаемой шихты с перегретым расплавом. При этом расплав и ванна нагреваются отраженным теплом, которое излучают свод и стены печи.

Эксплуатационная температура свода и стен имеет предел и ограничена жаростойкостью огнеупоров - 1700°С. Как правило, температура ванны отстает на 150…200°С от температуры свода. Для того, чтобы температура ванны и свода выравнилась, печь должна некоторое время работать без выдачи расплава, в холостом режиме, так как загрузка холодной шихты снизит температуру ванны.

Все это делает плавку силикатов в ванной печи ограниченной по температурным возможностям. В то же время совершенно очевидно, что увеличить производительность газовых пламенных печей невозможно без освоения температур нагрева 1750…2000°С, т.е. выхода за пределы жаростойкости выпускаемых промышленностью огнеупоров. В печах с традиционным газовым обогревом эту проблему решить невозможно. Тем не менее проблема может быть решена, если использовать конвективный струйный нагрев шихты высокотемпературными газами. Ударно-струйный нагрев давно применяется в металлообработке при скоростном нагреве заготовок подковку, закалку и т.п. целей. По интенсивности ударно-струйный способ нагрева высокотемпературными газами можно сравнить только с индукционным электромагнитным нагревом.

Процесс безванного плавления шихты может быть пояснен на следующем примере. Шихту через сводовое отверстие загружают дозированными порциями на подину в разогретую печь. При этом общим принципом загрузки является подача шихты на жаровые пятна, которые формируют с помощью факельных горелок. Только при таком условии загрузки достигается наибольший эффект конвективной теплопередачи от факела к шихте. Жаровые пятна не являются условным понятием предлагаемого способа, они отчетливо обозначены на высокотемпературном поле плавильной зоны керамического пода.

Следующая страница >>

Перейти к полному списку статей >>