«Установка для производства минерального волокна из тугоплавких материалов методом плазменной обработки» (краткое описание изобретения к патенту Республики Беларусь № 21447; авторы изобретения: И.В.Хведчин (BY), В.В.Савчин (BY), А.В.Ложечник (BY), Мохаммед А. Бинхуссаин (SA), Махбоуб А. АльМахбоуб (SA); заявитель и патентообладатель: Государственное научное учреждение «Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси»).

Изобретение относится к области производства строительных материалов и предназначено для получения волокон, обладающих тепло- и звукоизоляционными свойствами, в частности — для производства минеральной ваты из тугоплавких материалов методом плазменной обработки.

Как поясняется авторами, по «способу расплава шихты» технологии подразделяются на газоплазменные, электродуговые, коксовые, высокочастотные, плазменные и комбинированные. В установках для получения минеральных волокон используются разные «способы формирования волокон»: дутьевые, фильерные, с использованием эжекционных головок, центробежные, комбинированные.

В любом случае, установки должны осуществлять расплав материала до требуемой температуры и обеспечивать достаточную для формирования волокон вязкость (которая является определяющим фактором в получении минеральных волокон высокого качества).

Плазменные технологии и установки находят широкое применение в стройиндустрии. Их применение в производстве минеральных волокон обусловлено рядом преимуществ по сравнению с традиционными технологиями, когда расплав осуществляют в традиционных плавильных агрегатах (в вагранках и электроплавильных печах). К таким преимуществам следует отнести снижение энергозатрат и времени на расплав шихты (в сравнении с традиционными технологиями), более полное использование затрачиваемой энергии.

Задачей изобретения является повышение эффективности установки за счет упрощения конструкции, улучшения качества получаемого минерального волокна, снижения энергоемкости установки.

Сущность заявленного изобретения авторами поясняется фигурами: фиг. 1 — общий вид предлагаемой установки (ступенчатый разрез по А-А); фиг. 2 — расположение отверстий для ввода сырья в стенках узла ввода сырья.

Установка содержит электродуговой плазмотрон (на фигурах не показан), связанный резьбовым соединением с плазменным реактором через переходник 1. Камера плавления 2 плазменного реактора имеет цилиндрическую форму. Между камерой плавления 2 и электродуговым плазмотроном расположен узел ввода 3 сырья, в стенках которого выполнены отверстия 4, расположенные в одной плоскости по касательной к внутренней стенке камеры плавления 2, снабженные штуцерами 5 и обеспечивающие тангенциальный ввод потока взвешенного в газе-носителе (например, воздухе) дисперсного минерального сырья в камеру плавления 2. Камера плавления 2 снабжена внешним (охватывающим ее) цилиндрическим кожухом 6 (с образованием между стенками кожуха и камеры плавления коаксиального зазора 9 для охлаждения камеры плавления 2 и раздува получаемого расплава минерального волокна. Минеральное волокно нагрето за счет охлаждения камеры плавления 2 охлаждающим воздухом, поступающим через выполненные в стенках цилиндрического кожуха 6. Расположение — одна плоскость отверстия 7. Имеется штуцерами 8. Цилиндрическая камера плавления 2 (в ее основании 10) снабжена узлом выхода готового минерального волокна и плазменной струи (выполненным в виде «конфузорного сопла» 11) (на торце которого образован кольцевой зазор 12, связанный с коаксиальным зазором 9 и расположенный соосно с ним).

Как уточняется авторами, в верхний торец узла ввода 3 сырья (связанный с электродуговым плазмотроном через переходник 1) подают плазменный поток с температурой от 3000 до 6000 °С. Под воздействием плазменного потока взвешенные частицы дисперсного минерального сырья плавятся и (за счет «закрутки» потока) (обеспечиваемой особым расположением отверстий 4) «отбрасываются» на стенки камеры плавления 2, образуя там, «гарнисажный слой»). Толщина этого слоя зависит от теплофизических свойств материала минерального сырья.

По мере продвижения вниз к соплу 11, температура расплава возрастает (например, для стекла она составляет 1300-1350 °С), а вязкость — уменьшается. За счет этого скорость движения пленки расплава увеличивается и, соответственно, толщина пленки уменьшается. Значит, уменьшается толщина получаемых волокон, что приводит к повышению качества получаемого продукта.

Авторами подчеркивается, что предложенное ими установка конструктивно более проста, менее энергоемка и обеспечивает получение минерального волокна более высокого качества.

Обозревал белорусские патенты

Анатолий ПРИЩЕПОВ,

физик, изобретатель, патентовед

(тел. в РБ: +375 25 683 76 71;

адрес электронной почты:

pas333@mail.ru)