專利名稱：電熔窯生產(chǎn)硅酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)化工生產(chǎn)硅酸鈉的一種方法。
傳統(tǒng)生產(chǎn)硅酸鈉一直采用燃煤窯生產(chǎn)工藝，而近年來也有采用煤氣和燃油窯生產(chǎn)工藝，上述三種工藝有其共同缺點1、能耗高;2、溫度難控制;3、產(chǎn)品質(zhì)量差，而且原材料損耗大;4、窯爐使用周期短;5、環(huán)境污染嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的在于提出一種電熔窯生產(chǎn)硅酸鈉的方法，從而解決上述火燃窯生產(chǎn)硅酸鈉存在的缺點，使其熱效率高達(dá)70%以上，熔化成本比火燃窯降低2-3倍，而且消除操作人員接觸高溫、粉塵;也可避免發(fā)生火災(zāi)、爆炸的可能性，同時也減少環(huán)境污染，又有利于實現(xiàn)自動化控制。
本發(fā)明特征在于利用原料本身在高溫熔融狀態(tài)后，再以電作能量來源，來熔化物料，熔化溫度在1200℃-1300℃，模數(shù)(含Na2O量)是2.5，2.6，2.7，2.8，2.9，3.0，3.1，3.2，3.3，3.4時，相對應(yīng)的電阻率為1.42，1.5，1.57，1.65，1.73，1.8，1.9，1.97，2.05，2.14Ω-cm值。
工藝流程是首先將硅砂(SiO2)和純堿(Na2CO3)按一定比例混合加入電熔窯內(nèi)，用火燃窯的方法進(jìn)行升溫、當(dāng)物料表面熔化、其溫度達(dá)1000℃時，可以用較高的電壓送電，隨著溫度的增高，電流也不斷上升，當(dāng)電流升高到一定值時，調(diào)整電壓，使電流穩(wěn)定在設(shè)計值，此時物料全部熔化，升溫結(jié)束，可轉(zhuǎn)為電熔生產(chǎn)，熔化好的物料即硅酸鈉，不斷的從料口流出，這時，就不斷的向窯內(nèi)加混合好的物料，約一小時加一塊，

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一、對電熔窯生產(chǎn)工藝設(shè)計要求1、要達(dá)到物料熔化的最佳溫度;
2、減少熱損耗，提高熱效率;
3、提高窯爐使用周期;
4、操作簡單、安全、改善作業(yè)條件。
二、電熔窯生產(chǎn)工藝設(shè)計依據(jù)1、本發(fā)明根據(jù)物料組份含量比例不同及不同模數(shù)(含Na2O量)，熔融時的電阻率也不同，電阻率取決于物料組份含量比例和模數(shù)(含Na2O量)，而在同一種成份中，電阻率的變化只決定于模數(shù)，所以窯爐所需電壓、電流調(diào)節(jié)范圍應(yīng)于成份或模數(shù)的變化相符合2、熔化溫度在1250℃以上;
3、熔化一公斤硅酸鈉耗電量在0.6-0.75KW(含熱損耗);
4、熔化最佳深度不應(yīng)高于0.6米，不低于0.4米。
5、窯墻熱損耗1KW-1.5KW/m2;
6、窯爐熔化率為2-3噸/日m3;
三、電熔窯的設(shè)計與結(jié)構(gòu)1、設(shè)計本發(fā)明是按日產(chǎn)4.5噸設(shè)計，根據(jù)熔化率2-3噸/日m3，計算出窯爐熔化體積為1.85m3，選擇熔化深度為0.6m，認(rèn)定窯爐寬為1.22m時，窯爐長度就是2.5m，即窯爐熔化設(shè)計尺寸為2.5m×1.22m×0.6×m，再經(jīng)過熱工計算，電工計算，便可選擇相應(yīng)規(guī)格的變壓器。
2、結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明電熔窯結(jié)構(gòu)示意圖，圖3、4是電熔窯結(jié)構(gòu)剖面圖，電熔窯分有熔化區(qū)(6)，流料區(qū)(9)，均采用立體結(jié)構(gòu)。在熔化區(qū)(6)和流料區(qū)(9)之間設(shè)有流料洞(8)和上升道(11)，保證垂直熔化物料。窯爐接觸熔液部分，均采用優(yōu)質(zhì)耐火材料砌筑，窯外砌保溫磚，熔化區(qū)采用兩塊板狀石墨電板(7)，流料區(qū)(9)比熔化區(qū)(6)抬高450-500mm，并安裝兩塊附助電板(12)，兩電板之間設(shè)有流料口(10)。
四、電熔窯計算
1、熱工計算窯墻散熱損耗若按散熱面積為40m21.2KW/M2×4.0M2＝48KW電板散熱損耗1KW/根×2根＝2KW總的熱損耗48KW+2KW＝50KW熔化所需功率，按每公斤熔化需0.48KW，每小時投料190公斤。
0.48KW×190＝91.2KW總功率PP＝91.2+50＝141.2KW2、電工計算R＝ρL/S＝1.8×250/7680＝0.0585ΩI=(p/R)=(141.2/0.0585)=1553A]]>V＝IR＝1553×0.0585＝90V式中P＝熔化總功率(KW)R-熔化時電阻(Ω)L-電極板的距離(cm)I-熔化時電流(A)V-熔化時電壓(V)
S-導(dǎo)電截面(cm2)ρ-熔化電阻率(Ω-cm)3、流料區(qū)計算流料區(qū)通電是保證硅酸鈉熔液流暢，因為硅酸鈉熔液通過流料洞(8)經(jīng)過上升道(11)后進(jìn)入流料區(qū)時，溫度可能降低100左右度，必須在流料區(qū)安裝附助電極通電，保證流料區(qū)的熔液不低1200℃，流料口方能正常流料。
計算數(shù)據(jù)電極距離60cm，熔液深10cm，熔液寬30cm，溫度在1150℃，電阻率為1.85Ω-cm。
窯底散熱損耗 3KW/m2×1.1×1.3＝3.73KW。
窯頂散熱損耗 1KW/m2×1.1×1.3＝1.24KW。
窯墻散熱損耗 1.5KW/m2×1.1×0.8×2＝2.64KW。
電極散熱損耗0.5KW/根×2＝1KW。
熔液從1250℃降到1150℃，放出熱量3KW。
所以流料區(qū)功率P1為P1＝1+3.7+1.24+2.64-3＝5.6KWR1＝P1×L1/S1＝1.85×60/300＝0.37ΩI1=(P1/R1)=(5.6/0.37)=123A]]>V1＝I1R1＝123×0.37＝45.5V流料區(qū)選擇一臺10KVA以下的低壓變壓器就可以了，流料區(qū)只有在投產(chǎn)初期或停電時間較長時，通電以提高熔化溫度，使流料暢通。正常情況是不需通電。如果熔化區(qū)的變壓器容量準(zhǔn)許時，也可以作流料區(qū)的附助電源，這樣，流料區(qū)就不需增加變壓器了。
五、供電部分要滿足物料熔化的要求和保證變壓器安全運行，應(yīng)考慮一定的安全系數(shù)，選擇了單相HDJ-175/10型電爐變壓器，熔化區(qū)的電壓調(diào)節(jié)范圍是80V-110V，電流變化在1590A-2500A，熔化區(qū)，流料區(qū)均采用一次側(cè)調(diào)壓。
本發(fā)明采用石墨電板，因為石黑電極耐高溫在2500℃以上，而電阻率小，又容易加工，高溫時強(qiáng)度會增大，石墨電極的電流密度＜0.4/cm2以上。
熔化區(qū)的電極(7)是板狀的，流料區(qū)采用元棒電極(12)，熔化區(qū)電極安裝在距窯底250mm，距上部熔液50mm，為了防止電極氧化，在熔液里的電極部分采用四層玻璃絲布，每包一層刷一次液體硅酸鈉，進(jìn)行密封。電極接觸窯墻與電連接端是采用不銹鋼板制作的密封水冷套(13)，套在電極柄上，鋼套與電極接觸面要用石墨粉和瀝青加熱調(diào)成糊狀使其填實，鋼套端頭焊有進(jìn)、出水管(14)和導(dǎo)電板(15)。
六、電熔窯操作技術(shù)
1、投料先將取配好的粉料，裝入窯中整平，超過電極100mm左右。
2、升溫1>、0-300℃時采用木材小火烤窯，使窯內(nèi)水份蒸發(fā)。
2>、300-600℃時，采取煤或油為燃料升溫，使窯各部溫度均勻，可控制每小時按50℃升溫，再保溫4小時。
3>、600-900℃時，升溫速度要快，保溫4小時，使其窯底溫度達(dá)到一致。
4>、900-1200℃全速升溫，使表面熔化，防止空氣進(jìn)入電極和電極露出，要注意隨時加料，溫度達(dá)到1000℃時，表面熔化100-150mm，可直接通110V電，電流可能很小或無指示，應(yīng)繼續(xù)升溫。
3、通電操作1>、溫度在1000℃時，通110V電后，電流很小，在50-100A左右。
2>、電壓110V，電流上升到500A時，需10個小時，電壓無需調(diào)節(jié)，應(yīng)注意電極是否外露。
3>、電壓110V，電流升到1000A時，需要7個小時，注意電極外露，隨時加料。
4>、電壓110V，電流升到1500A時，速度較快，需要4個小時左右，此時調(diào)節(jié)電壓為100V。
5>、電壓100V，電流穩(wěn)定在1500A時，需2個小時，再調(diào)節(jié)電壓為90V，注意保持物料深度。
6>、電壓90V，電流穩(wěn)定在1500A時，需2個小時，此時電壓、電流符合設(shè)計要求，全窯熔化，停止火焰升溫，轉(zhuǎn)為電熔窯生產(chǎn)，再不需要調(diào)正操作。
附圖及圖面說明圖1，是本發(fā)明的工藝流程圖;
圖2，電熔窯結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3，4，電熔窯結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5，電熔窯供電原理圖;
圖6，電極安裝原理示意圖。
圖示中熔化區(qū)(6);石墨電極(7);流料洞(8);流料區(qū)(9);流料口(10);上升道(11);附助電極(12);密封水冷套(13);進(jìn)、出水管(14);導(dǎo)電極(15)。
本發(fā)明與現(xiàn)有火燃窯生產(chǎn)硅酸相比，其產(chǎn)品具有質(zhì)量好，無環(huán)境污境，其熱效率比火燃窯高一倍，成本下降三倍，窯爐使用周期長，有明顯的經(jīng)濟(jì)、社會效益。
權(quán)利要求
1.一種以硅砂(SiO2)、純堿(Na2CO3)為原料，用火燃窯升溫至物料溶化生產(chǎn)硅酸鈉的方法，其特征在于物料熔化后轉(zhuǎn)入電熔。
2.按照權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)硅酸鈉的方法，其特征在于熔化區(qū)(6)流料區(qū)(9)分別設(shè)有石墨板狀電極(7)和元棒電極(12)。
3.按照權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)硅酸鈉的方法，其特征在于電極接觸窯墻與電連接置有密封水冷套(13)套在電極柄上。
4.按照權(quán)利要求1，2所述的生產(chǎn)硅酸鈉的方法，其特征在于電熔溫度控制在1250℃-1350℃，模數(shù)(含Na2O量)是2.5，2.6，2.7，2.8，2.9，3.0，3.1，3.2，3.3，3.4時，相對應(yīng)的電阻率為1.42，1.5，1.57，1.65，1.73，1.8，1.9，1.97，2.05，2.14Ω-cm值。
全文摘要
本發(fā)明涉及無機(jī)化工生產(chǎn)硅酸鈉的一種方法，即電熔窯生產(chǎn)硅酸鈉。其特征在于物料在高溫熔融狀態(tài)后，轉(zhuǎn)入電熔。主要工藝流程是首先將硅砂(SiO本發(fā)明與現(xiàn)有火焰生產(chǎn)工藝對比，產(chǎn)品質(zhì)量好，無環(huán)境污染，窯爐使用周期和熱效率比火焰窯提高一倍。
文檔編號C01B33/32GK1046508SQ9010201
公開日1990年10月31日 申請日期1990年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月9日
發(fā)明者梁興龐 申請人:梁興龐