DE2137497A1

DE2137497A1 - Verfahren und Ofen zum Schmelzen von schlackenförmigem Material

Info

Publication number: DE2137497A1
Application number: DE19712137497
Authority: DE
Inventors: Charles Delton Frankton Corsentino jun Robert John Temple Gould Oliver Maxwell Beiton Tex Richardson, (V St A )
Original assignee: Susquehanna Corp
Current assignee: Susquehanna Corp
Priority date: 1970-08-04
Filing date: 1971-07-27
Publication date: 1972-02-17
Also published as: US3658307A

Description

CrUAAPT7 ^S1 AACHEN, den ²⁶· ^Jali

5LHMtIZ Augustastraße 14-16 ■ Telefon 503731

Patentanwalt 21374.97

THE SUSQUEHAUITA CORPORATION in Alexandria, Virginia (V.St.A.) Beschreibung zu Patentanmeldung
Verfahren und Ofen zum Schmelzen von sofalaokenförmigem Material

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen von schlackenförmigem Augangsmaterial in einem Kupolofen sowie einen Ofen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Herstellung von Mineralfasern, wie z.B. Mineralwolle, ist es erforderlich, ein Ausgangsmaterial, z.B. Gestein, Schlacke, Glas oder ein ähnliches Material oder eine Mischung dieser Materialien, vor Bildung der Mineralfasern zum Schmelzen zu bringen. Das Schmelzen dieses Ausgangsmaterials wird bislang in wassergekühlten, aus Metall hergestellten Kupolöfen durchgeführt, in denen das Ausgangamatarial in Gegenwart von Luft und einem geeigneten Brennstoff, s.B₀ Koks erhitzt wird, Diase bekannten Kupolöfen werden üblicherweise abwechselnd alt Schichten von Koks und Ausgangsmaterial beschickt. Dabei wird der Koks häufig nicht ώμέ als Brennstoff, aondtrn gleichzeitig auofa als tragende Schicht für das Ausgaagamaterial verwendet*.

Derartige mit Koks baheista Kupolöfen sind aufgrund d®r relativ hohan Kosten für dan Brennstoff im Betriafc sehr kostspielig, und die in diasea öfen hergestellten Miatralwollfasern eiaä häufig aufgruad da 3 relativ hohen Kohlenstoffgehalt©© voa minderer Qualität.

Di© Aufgab© ü@t vorliagaadsn Erfindung besteht aus dasiia, die ifaob^Je@il9 der bakamrten ?®rfahren aum Sohffl@l2@a voa Ausgangs- mms HsEstallaag voa Mia^ralwollfasexa so^ie üqt dasu

öfan su Tasiitidea «ad Bin ^iE aowi® Qliwn Ofas au saines

βytaögllesi; tiisä ,

BADOR_iaiNAu' 209808/1242

Diese Aufgabe wird erfindungsgenäß duroh ein Verfahren gelöst, welches sioh dadurch auszeichnet»

a) daß der Kupolofen aiii stüokigea, feuerfesten Material bis zu einer Ibene oberhalb τοη Binriohtungen zur Gasbeheizung gefüllt wird,

b) dafi das stückige feuerfeflte Material Mittels der Einrichtungen zur Gasbeheizung aufgeheixt wird,

o) dad soblaokenförniges Ausgangseaterial in den Kupolofen eingeführt wird, welches auf de« stückigen feuerfesten Material zu liegen könnt,

d) daß Wärme durch das schlackenfor»ige Material hindurobgeleitet und das Material geschmolzen wird, das dann durch das Bett des stückigen feuerfesten Materials bindurchiließt und darin weiter erwäret wird, und

e) daß die geschmolzene Schlacke aus den Kupolofen abgezogen wird.

Durch die Verwendung von Gas anstelle τοη Koks wird der Kohlenstoffgehalt der geschmolzenen Schlacke ainiaal gehalten und die Qualität der daraus erzeugten Fasern erhöht, ferner werden die Betriebskosten beträchtlich herabgesetzt, und die Staubabgabe wird reduziert. Durch die Gasbeheizung wird eine exakte Temperafcurführung möglich, die as erlaubt, die geschmolzene Schlacke in dem Bett aus feuerfestem Material auf die für die anschließende Weiterverarbeitung optimale !Temperatur und Viskosität zu bringen *

Vorzugsweise erfolgt die Beheizung durch eine Reihe τοη an unteren Ende des Kupolofens angeordnete Brenner, welche unmittalbax in das in den Kupolofen 9lagofüllte stückige feuerfeste Material münden.

Ss hat sich als 3w®ekfflä0ig erwiesen, daß das stückige feuerfaste Material bi3 sn .eine2 !5 bis 20 oca über der Ebene der Sinriolituagan sur ugobobeissag llagaadt.a Sbene ia den Kupolofen eingaiüil* wiEti. 209808/1242

BAD ORIGINAL

Der Ofen zur Durchführung des neuen Verfahrene ist gekennzeichnet durch

a) einen feuerfesten Ofenraun zur Aufnahme eines hochbelastbaren stückigen feuerfesten Materials,

b) Einrichtungen sur Gasbeheizung, die unterhalb der oberen Ebene des alt feuerfesten HateLal gefüllten Raunes angeordnet sind,

o) einen über diesen Raun angeordneten, danit rerbundenen «eiteren Raun zur Aufnahne des sohlaokenförnigen Ausgangsnaterials und

d) eine öffnung zun Abziehen der geschmolzenen Schlacke.

Mit diesen einfach aufgebauten Ofen werden die angestrebten Torteile gegenüber bisher bekannten einschlägigen Vorrichtungen gewährleistet.

Es entspricht einen weiteren Vorschlag der Erfindung, dal an Boden des Ofenrauns eine Einrichtung zun Sannein der geschmolzenen Schlacke angeordnet ist. Auf diese Weise wird rerbindert, daß noch nicht Tollstandig gesohnolzene Teilchen des Ausgangsnaterials aus den Ofen abgezogen werden können, welche die nachfolgende Weiterbearbeitung stören würden.

Weitere Merkmale der Erfindung, die Gegenstand der Unteransprüohe sind, ergeben sich ans den nachfolgenden Teil der Beschreibung, in den die Erfindung beispielsweise erläutert ist.

In folgenden Teil der Beschreibung wird eine Ausführungsforn des Erfindungsgegenstand· anhand einer Zeichnung beschrieben. Ss zeigt:

Fig. 1 «inen senkrechten Sohnitt duroh eine Ausführungsforn des neuen Kupolofens und

Tig. 2 ein« teilweise in Sohnitt gezeigte perspektiYlscae Ansicht der wassergekühlten Abflußrinne, die auf den Boden des Kupolofens zun Abziehen der gesohnolzenen Sohlaoke angeordnet ist.

209808/1242 BAD ORIGINAL

Bei der in figur 1 gezeigten Ausführungsform ist eise Vorrichtung 10 vorgesehen, die einen wassergekühlten Kupolofen 11 mit einem an seinem Boden befindliches Wassereinlaß 12 und einem an seinem oberen Ende befindlichen Wasserauslaß 13 aufweist. Zur Durchführung des neuen Verfahrens kann ein Kupolofen jeder beliebigen Größe verwendet werden. Sin Kupolofen mit einem Innendurchmesser von etwa 1,5p m (5 ft.) ist Bit guten Ergebnissen benutzt worden. Der Kupolofen 11 hat einen Außtnmantel 14 und einen Instsmantel 15t wobti beide Mäntel aus Stahl oder aus äbnliohtm Material hergestellt sind und zwischen sich einen Raum für die Wasserzirkulation bilden. Sine oberhalb des oberen Abschnitts des Kupolofens 11 angeordnete und damit verbundene Beschickungshaube 21 bildet eisen Speieherraum für das Torwärmen des sohlackesförmigen Ausgangsmaterials· Sie Beschickäsgshaube 21 dient auch als Abzugsleitung für die Torbressiragsprodukte. Sie ist über einen konischen Abschnitt 23 mit einer Esse 22 verbunden.

Mit eisen? Förderkübel 24 worden feuerfestes Stütsmaterial 36 und sohlaokenförraiges Auegangsmaterial 27 in einen isserhalb der Eosehiokuuggvhanfce 21 angeordnetes Besobickusgsraum 25 gefördert« Die Besehiekungshaufet 21 ist mit feuerfestem Material 26 ausgekleidet. Am unteren Ende des Kupolofens 11 sind für schwere Belastungen ausgelegte eohassierartige fürts 31 aus Stahl oder eisern anderes Material angeordnet. Bitst füren 31 «iaä so ausgebildet, daß si© es ermöglichts» des Kupolofen 11 am Esd® eises Betriebsabl&ufs von dem ßtüekföriaigen feuerfestes Stützmaterial w 36 und der Schlacke zu estleerts. As des Sei ten wände« aixfd am Umfang des Kupolofens 11 Gasbrenner 32 angeordnet* Gasleittrages 33 führts Gas Ester eisern bestimmtes Brück usd is tissr vorbestimmten Menge ύ<3Ώ GasbrezmegEsischsra 34 su> während dieses Mischers 34 L&ft durch ¥t£bresssuisgsluftltitusgen 35 zugeleitet wird. Der Kupolofen 11 wird mit dem temperaturbeständigen, sehr tregfähiges, stiickförmigts feuerfestes Material 36 bis zn eiser über dts obersten @&0fertnatra 32 liegenden Ebene gefüllt, z.B. bis zu 9iner Ebent, die ttwa 15 bis 20 cm (6 bit 8 is.) übtr der obersten Reihe der Gasbrenner 32 liegt, so ia£ die heißen TtE-brtnsusgsgast usaitttlbar is da« aus ftutrftatta Material 36 btstehende Bett eingeleitet werden. Bis solches Bettjkann z.B. aus

209808/ 1242
BAD ORIGINAL

feuerfestem Aluniniumoxyd bestehen, wie es a.B. von der Firma The Garborandum Company geliefert wird. Dieses Material hat eise Korngröße von etwa 5,1 bis 7,6 cm (2 bis 3 in.), eisen Schmelzpunkt von etwa 2.038° C (3700° P) und die folgenden Analysenwerte:

₂O₃ (errechnet) 99,53 1»

SiO₂ 0,04 i

Pe₂O₃ 0,10 i>

ITa₂O 0,33 g.

Das feuerfeste Material sollte eine Korngröße haben, die sowohl siB Hindurchtreten der Verbrtnnungsgase und der geschmolzenen Sehlacke durch das feuerfeste Bett gestattet, dabei aber so gering ist, daß das Hindurohfallen von ungasehmolzener Schlacke dur@h das Bett verhindert wird· Sin feuerfestes Material mit einer Korngröße von etwa 2,5 bis 10,0 am ( 1 bis 4- in.) wird oft verwendet. Das feuerfeste Material muß in dar lage sein, ein® schwere Schlackenbelastung zu tragen, während es den in dem fouerfesüan Bett angewandten Samperatusan ausgesetzt ist. Beispielsweise sollte ein Bett aus feuerfestem Material eine Belastung von etwa 4.500 kg (10.000 pounds) aufnehmen können, während ta auf Temperaturen im Bereich von 1*370 bis 1.650° 0 (2*500 bis 3.000° P) aufgeheizt ist.

Di® läags &@τ unteren Seitenwand des Kupolofoas 11 vorgesahsnan Grastaeaaer 52 sind so abgeordnet, daS sis unmittelbar in das aus feuerfestern Material 36 fe©stsfa@»ä@ Bett mtsKä©"®* Hiss wasaergakifelta 9 aso Stahl feargastellte AbflaBsiaa© 37 fesfladet sieh, iia Bodes UQS Kup©lof©as 11 saä ist fait ainas Absags^ffnuisg 43 vari, di© as ©SHiögliQh-ö-s, iai die g©s@teaolsea@ Ssblacke 39 Isoati-

Di© tJoaoosgQMttelte AlifliiB^iass 37 ist ia figur 2 ßas^s^ollto Ilioso AM3jy§Eteß® 37 waist ein® lialaSleitimg 40 imü eise ÄiasiQSIgi-feiia.f 4I Sbs lliteliafiaoei! stsf _β Sisj© 'fef@ 42 "νου Eqs=

2038 0 8/124?
BAD ORIGINAL

borandsteinen oder aas einem anderen hoobtemperaturbeständigen» feuerfesten Material ist dicht über den unteren füren 31 des Kupolofens 11 als eine Schutzabdeckung für den Boden des Ofens angeordnet, damit dieser die Temperaturen der geschmolzenen Schlaoke ertragen kann.

Bein Betrieb des Ofens sind die unteren Türen 31 geschlossen und in dieser Stellung gesichert, wobei eine lage 42 von feuerfestem Material über den Türen 31 angeordnet ist. Das Wasserumlaufsystaa wird eingeschaltet und die wassergekühlte Abflußrinne 37 wird anschließend eingesetzt und in ihrer Stellung festgelegt. Bas feuerfeste Stütsaaterial 36 wird danach in den Kupolofen 11 mittels des ?3rderkübels 24 eingebracht. Ss wird eine solche Menge von feuerfestes] Material 36 eingefüllt, daß der Bodenabschnitt des Kupolofens 11 bis oberhalb der oberen Reihe der Gasbrenner 32, s.B. etwa 15 bis 20 cn (6 bis 8 in.) über den obersten Brennern 32 gefüllt wird. Die Brenner 32 der unteren Reihe werden dann einer nach dem anderen gesundet, bis die gesamte untere Brennerreihe in Sang ist. Hachdem die untere Brennerreihe etwa eine halbe Stunde lang gebrannt bat, wird die obere Brennerreihe gezündet, und das feuerfeste Stützmaterial 36 wird danach etwa zwei Stunden laag erhitzt, bis eine fenper&tur von beispielsweise etwa 1.370 bis 1.650° G (2.500 bis 3.000° J) in den gesamten Stützmaterial 36 erreicht ist«

" Wann diese femparatur erreicht worden ist, wird das sohlackenförraig-3 Ausgangsmaterial 27 in den Kupolofen 11 eingeführt. Während der anfänglichen Aufheispariode werden die Terbrennungspxodukte dar oh «lie BesöMokungshaube 21, den Beschiokungsraum und UViSQh ilia Esse 22 abgeführt* Bas schlaQkenfönaiga Ausgangs-. material 27 wird den Kupolofen 11 durch den Förderkübel 24 zugeführt _s JSs gala&gt dabei durch d©n Beeohiskungsraun 25 hindurch dia Ofrarseita 3^a aas faaerfestaii Material 36 bestahsndon

Bis BieoMoktisg wird so lange fortgesetzt, bis 11 nsi der lase&iekungsraun 25 gefüllt sind. BIe in BtWmIm^t aas feaosifestern Material 36 von den Brennern 32

27 in iJajß IMIii» §qq StUt"3üa^ri^*a aad. b-aist iltatj Matrial ia

i 0 '■} 0 0 8 / 1 2 4 2

BAD ORIGINAL

Die beißen, von den Brennern 32 erzeugten V©rbE9ian«ugsgaso treten durch den wassergekühlten Abschnitt des Kupolofens 11 hindurch, wonach ein Seil τοη ihnen duroh den Beschicköngeraum 25 hindurübgeführt vird, während der Rtst duxoh den den Besehiokungaraum 25 uagebenden Raun in die Esse 22 gelangt.

Die Abzugsöffnung 45 in der wassergekühlten Abflsfrinne 37 ist -vorzugsweise einig« Zentimeter, s.B. etwa 10 Die 15 em (4 his in.) oberhalb des «it einer Lags 42 aye feuerfeste« Material versehenen Bodens 4-es Kispolofess 11 angeordnet^ e© daß sich ein Baö -?on geschmolzener Schl£©2£@ 38 auf dem Boden des Kupolofens 11 Bammeln kann, bevor die erste geschmolzen© geblaeke 33 aus dem Kupolofen 11 ausfliest. Auf dies® Weis® werden alle kleinen feilohesi τοη aiohtgeae3iBol2eß@E S@hla©ke_? die das Schla,ok@nhad erreichen, in deis Bad g®S9hsiolses w&ä vesraisoteesi sic-fe mit ßer anä©res gesohraolsenen S©hla©^@ 38 fe®To» si© aus aera Kupolofen 11 abgezogen «erden,Bas SQfeIg,©k@a£öt?iaig@ Aus§aagssat@sial 27 kasaa äem Kupolofen 11 kon-feis^ieslieli sragefufert die gesshaelzene Sehlaok© 38
11 afege25©g@n wirä, so l@sg® öle
Wärme liefern_β

is zsE Zeit leTOits aEfeei^Q^ie KspolS£©B ®iBgas©tst i_$ um ®£ae glei@ä®äi£g© g@©@feffi®lB©si© Sefelask© hoher ^a essesige^e Wei"»®!¹© ¥©s?"leil© ö@s seiles ¥@Egißötesg be- '

für

209808/1242
BAD ORlQINAi.'

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Schmelzen von ecblackenförmigem Ausgangsmaterial in eines Kupolofen, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Kupolofen mit stückigem, feuerfestem Material bis zu einer Ebene oberhalb von Einrichtungen zur Gasbeheizung gefüllt wird,

b) daß das stückige feuerfeste Material mittels der Einrichtungen zur Gasbeheizung aufgebeizt wird,

c) daß schlackenförsiges Ausgangsmaterial in den Kupolofen eingeführt wird, welches auf dem stückigen feuerfesten Material zu liegen kommt,

d) daß Wärme durch das schlackenförmige Material hindurohgeleitet und das Material geschmolzen wird, das dann durch das Bett des stückigen feuerfesten Materials hindurchfließt und darin weiter erwärmt wird, und

e) daß die geschmolzene Schlacke aus de« Kupolofen abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbeheizung des Kupolofens durch eine Reihe von am unteren Ende des Kupolofens angeordnete Brenner erfolgt, welche unmittelbar in das in den Kupolofen eingefüllte stückige feuerfeste Material münden·

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das itüokige feuerfeste Material bis su einer 15 bis 20 oa (6 bis 8 in.) über der Ebene der Einrichtungen zur Gasbeheizung liegenden Ebene in den Kupolofen eingefüllt wird·

4· Verfahren nach eine» der vorhergehenden Anspruch·, dadurch gekennzeichnet, daß als stückiges feuerfestes Material «ueindett

20 9 8 08/1242 BAD ORIGfNAL

teilweise Aluainiuaoxyd nit einer Koxngxöfie τοη etwa 2,5 bis 10 oa (1 bis 4 in.) verwandβ* wird.

Yeifahren naob eines dex vorhergehenden Anaprüobe₉ daiuroh gekennseiobnet, da8 da« stückig· feuerfeste Material bis auf eine Temperatur in Bexeiob zwiaoben ·' (2.500 und 3.000° T) aufgebeist wird.

eine Senpexatux ia Bexeiob zwiaoben etwa 1.370 and 1.650° C

6. Verfahren naob eines der τorhergehenden Aneprüobe, dadurob gekennzeichnet, dad die gesoheolxene Soblaok· aai Boden d·· Kupolofen· gesaaaelt wird.

7. Ofen lua Sohnelsen τοη Soblaok· sux Suxobfübxung de· Terfahrens naob ein·· der rorhergehenden Ineprüobe, g · k · η oaeiobnetduxob

a) einen feuerfeeten Ofenxaua (11) aar Anfnaba· iin·· hochbelastbaren stückigen ieuerieeten Material· (36),

b) Sinxiobtungen (32) sux Qasbebeisung, die unterhalb der oberen Ebene des ait feuerfeste* Material (36 ) f«füllten Raus·· (11) angeordnet eind,

o) eiaen üeer diesen Haus (11) angeordaeten, daait τ·χ-•ufideaen weiteren Bau« sax Aaieabae des eoblaokeaföraigea A»agaagaamt«xial· (27) aal

4) eine Öffnung (43) sus Absieben der fesohaolseuen Seblaeke (38).

8. Ofen aaob Aneprβob 7, dadurch geksnaseiobaet, 4ai die liariobtungea sax ffaebebeiianf eine Reib© tob Caebrenaern (32) ua- faasen, die rund β« da· unter« Sode d·· alt feuerf«etea Kate rial (36) gefüllten Raus«· (11) aßgeoriaet eiad uni la β as Innere ii···· Haaae· aüadea.

9» Toxxiobtaag naob Anspruch 7 oötr Θ,dadurob

as Boden dtf Ofenrause· (11) eiae Xiaxiobtuag (37) sub Saader geeobaolsenen Boblaoke (38) angeordnet ist.

209808/1242 BAD OBIGlNAl,"

«ο

Leerseite