Плавка силикатных материалов в промышленном комплексе на основе низкошахтной печи с расширенными технологическими возможностями
О.Г. Модзелевская, А.В. Феоктистов, А.А. Куценко, В.В. Бухмиров, М.В. Темлянцев
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 5, сс. 12—19
Скачать PDF
Состояние вопроса. В соответствии со стратегией пространственного развития Российской Федерации на период до 2025 года, производство минеральных теплоизолирующих материалов, в том числе минеральной ваты, включено в перечень перспективных экономических специализаций субъектов Российской Федерации. Производство минеральной ваты включает два основных технологических этапа: получение расплава необходимого химического состава и волокнообразование с формированием ковра. Плавку силикатных материалов часто реализуют в низкошахтных печах, работающих на твердом топливе (коксе, антраците, различных марках углей), обеспечивая расплаву необходимые для волокнообразования свойства: текучесть, динамическую вязкость и поверхностное натяжение. Актуальность настоящего исследования заключается в разработке технологических параметров низкошахтной плавки, позволяющей полностью заменить кокс длиннопламенными углями, а также расширить технологических возможности агрегатов за счет двухуровневой подачи и подогрева дутья, использования пылеугольного топлива и новых конструкций рекуператора и питателя-дозатора.
Материалы и методы. Экспериментальные плавки проведены в низкошахтной печи, при этом в качестве топлива использованы длиннопламенные угли ОАО «Разрез Талдинский» (Кемеровская область – Кузбасс). Низкошахтная печь оборудована радиационно-конвективным рекуператором, обеспечивающим подогрев дутьевого воздуха до температуры 550 °С, и питателем-дозатором, предназначенным для подачи пылеугольного топлива. Состав и температура газов определялись посредством газоанализатора VarioPlus Industrial фирмы MRU GmbH, температуры силикатного расплава на выпуске из печи, температуры кусков топлива в шахте низкошахтной печи – пирометром спектрального отношения С-3000.4.
Результаты. Проведена серия экспериментальных плавок в низкошахтной печи ЗАО «Изолит» (г. Новокузнецк) с внутренним диаметром 1250 мм для получения оксидного расплава из отвального доменного шлака и горной породы – диабаза, используемого для производства минераловатных изделий. Проанализирован состав газовой фазы и представлено технологическое обоснование необходимости ключевых конструкционных изменений промышленного комплекса на основе низкошахтной печи с расширенными технологическими возможностями. Установлено, что при использовании в низкошахтных печах заменителей кокса, в частности длиннопламенных углей, плавку оксидных материалов возможно реализовывать при уровне загрузки материалов (2,5–2,8) D, подачу дутья, подогретого до 450–500 °С, в кислородную зону необходимо осуществлять в равных количествах на двух горизонтах (рядах фурм) с расстоянием между ними 250 мм. Подача в дутье пылеугольного топлива приводит к необходимости повышения температуры дутья на 10–12 °C и снижения объемного расхода на 1–1,2 % на каждый процент вводимого пылеугольного топлива.
Выводы. Проведенное исследование позволило разработать рекомендации по регулированию режимов плавки силикатных материалов с применением длиннопламенных углей в качестве топлива. Рассмотрена возможность двухуровневой подачи дутья на основе расчетных данных длины кислородной зоны с одновременным обоснованием возможностей введения пылевидных материалов и режимов подогрева дутья.
1. Ваграночный комплекс с использованием в качестве топлива антрацита и тощих углей / А.В. Феоктистов, Е.В. Протопопов, С.А. Бедарев, О.Г. Модзелевская // Металлург. – 2014. – № 10. – С. 24–27.
2. Феоктистов А.В., Скуратов А.П., Селянин И.Ф. Особенности плавки чугуна и силикатных материалов в твердотопливной низкошахтной печи // Журнал Сибирского федерального университета. Сер. Техника и технологии. – 2016. – Т. 9, № 7. – С. 1104–1109.
3. Матюхин В.И., Матюхин О.В., Матюхина А.В. Особенности конструкции и тепловой работы минераловатной вагранки конструкции «гамма – мекканика» (Италия) // Базальтовые технологии. – 2014. – № 1. – С. 56–60.
4. Селянин И.Ф., Феоктистов А.В., Бедарев С.А. Развитие теории и практики металлургических технологий. Т. 1. – М.: Теплотехник, 2010. – 379 с.
5. Экспериментальное и аналитическое определение скорости движения дисперсных частиц по каналам слоя топлива / А.В. Феоктистов, О.Г. Модзелевская, И.Ф. Селянин и др. // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2015. – № 3(13). – С. 9–13.
6. Пат. № 150948 U1 Российская Федерация, МПК B65G 53/46. Питатель пневмотранспорта мелкодисперсных материалов: № 2014139768/11: заявл. 30.09.2014; опубл. 10.03.2015 / А.В. Феоктистов, В.В. Пашков, И.Ф. Селянин и др.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет».
7. Феоктистов А.В. Опыт эксплуатации ваграночного рекуператора конструкции «труба в трубе» // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. – 2012. – № 12. – С. 62–63.
8. Пат. № 158397 U1 Российская Федерация, МПК F27B 1/00. Рекуператор вагранки: № 2015122155/02: заявл. 09.06.2015; опубл. 27.12.2015 / А.В. Феоктистов, О.Г. Модзелевская, И.Ф. Селянин и др.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет».