[发明专利]用于使松疏物料的颗粒热膨胀的井式炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于使松疏物料的颗粒热膨胀的井式炉。

背景技术

本发明涉及的“松疏物料”是一系列固体的、但彼此不粘连的颗粒， 其中单个颗粒相比整个物料很小。一个重要的应用情况是，通过使矿物质 材料如珍珠岩或松脂岩矿物质材料的颗粒膨胀来生产出低密度且高隔热 性能的松疏物料。其具有高比例的网状结构构成(玻璃结构)成分——例 如二氧化硅(SiO₂)——以及值得一提的封闭式结晶水成分。在“常温” 下，这些颗粒都是固体的小石粒，当温度超过700摄氏度时，这个网状结 构的物质部分将会黏稠软化；封闭的结晶水被蒸发，黏稠的材料被膨胀， 并且膨胀后迅速被冷却。

理想状态下，形成的小球具有稳定均匀的低比重，且表面呈现玻化、 封闭。为了能使膨胀过程有好的、可复现再生产的结果，颗粒在膨胀过程 中，颗粒内热量输入的温度变化控制过程必须要和颗粒的参数如熔融温度 范围、粒径和结晶水含量很好地相匹配。这就要求颗粒在膨胀过程中经过 的每个膨胀炉炉区都能很好地进行温控。此外还很重要的是，松疏物料只 能是由彼此尽量同类的颗粒组成，也就是说，颗粒的组成应是同一种材料， 还具有基本尽可能相同的粒径和同样的含水量。

为了实现良好的质量，对于珍珠岩或是松脂岩的膨胀，越来越多地使 用井式炉，即炉腔是垂直方向延伸的膨胀炉。最内层的外壳面是一个金属 管，典型的材质为不锈钢，横截面为圆形。在金属管的外层陶瓷载体上安 装有加热电阻螺旋丝。陶瓷载体和其外层向外构成所需的隔热层。膨胀时， 待膨胀颗粒由炉的顶端投入，经过加热的炉腔，落入炉内。下降过程中， 它们将被加热和膨胀。通常在炉腔的最低端，它们会接触被冷却且具有倾 斜度的表面，此时，物料至少就地被表面固化，并接着滚动或落入冷风中， 并通过冷风输送到一个管道中，并继续降温。

US 3,732,071提供了一种生产膨胀陶瓷材料的生产方式：颗粒如同平 整的窗帘通过一个井式炉自上而下地落下，在下降的同时被加热和膨胀。 膨胀后的颗粒落在了炉身底端开口处的传送带上，互相粘合，并通过传送 带被输送出炉，在材料未完全固化之前，利用碾子将其制造成预定的形状。 为了配合颗粒流通过炉身时的横截面积，炉身被设置成了矩形截面。炉身 的加热是通过很多个燃气燃烧器进行的，燃气燃烧器由外壳面向炉内加 热。根据颗粒的不同，由此实现的膨胀后的效果也有很大差别。生产出的 陶瓷材料除了其截面之外，还有结构和密度波动。要生产尽可能同样的膨 胀松疏物料颗粒，这种加热方式肯定不适合。

EP 35 860 A3中描述了珍珠岩颗粒膨胀井式炉，当颗粒通过垂直方向 的金属管落下时，该金属管被分成若干小段，并被陶瓷隔热管套包裹，管 套内壁上装有加热电阻螺旋丝。套管和加热电阻螺旋丝在垂直方向上被相 叠地分成若干段。EP 35 860 A3中提到，颗粒下降通过的垂直炉腔的横截 面不一定要求是圆形的，也可以是椭圆的、正方形的或是长方形的。该设 计的问题在于温度控制。加热需要很长时间。此外对正确温度的调节根据 与额定值的差距或者非常慢，或者存在超过额定值的风险，因为金属管内 的调节发挥作用之前，金属管周围的空间内已经存储大量热量。

在WO 2006092654 A1里(二次申请号为CN 2748851 Y)更进了一步。 内部的金属管包含的加热电阻不是安装在金属管内的陶瓷支架的内面，而 是在外面。由此，预热和控制时间甚至更慢。然而由于设备的高热容量， 使得保持温度恒定较为可能。从启动冷的加热炉到以足够再生产的方式开 始实际膨胀出质量令人满意的松疏物料，大约需要5个小时。出于经济型 的生产方式考虑，实际上有必要进行夜以继日的轮班式生产，尽管完全不 要求如此的产品数量。因为针对变化的待膨胀的松疏物料来相应调节炉子 温度十分缓慢，大大影响了生产力。此外，次要的缺点还有：炉子自身具 有较高的热容量，在炉子冷却的过程中损失很多能量，并且包含炉腔的金 属管由于热膨胀在冷却——加热过程中零件经常受损。

发明内容

本发明的目的是，提供一种适合于使松疏物料膨胀的加热井式炉，使 其与已知的构造形式相比，能更快地实现炉腔温度控制，特别是实现加热 时间的缩短。

为了实现这一任务，还要再次从井式炉出发，其加热来自外壳面上安 装的加热源，待膨胀的颗粒由炉的顶端加入，颗粒在炉腔内下落的过程中 被加热并且膨胀，膨胀后的颗粒坠入炉底，冷却后被运走。