Технологический процесс производства натрия силиката 

(2) Плавление

В процессе плавки в рамках проекта используется печь с подковообразным пламенем и рекуперативной системой, изготовленная из высококачественных огнеупорных материалов. Эта печь с четырьмя рекуперативными камерами отличается рациональной конструкцией и эффективным комплексным использованием тепловой энергии; площадь плавильной ванны составляет 70 м².

В передней части печи с подковообразным пламенем установлена малая топка; пламя движется по плоскости в форме подковы, имеет большой ход и сгорает полностью. Одновременно отработанное тепло используется для нагрева воздуха, способствующего горению, что способствует повышению и стабилизации температуры пламени. Данная конструкция печи отличается низким энергопотреблением, высокой температурой плавильной ванны и высоким качеством продукции, являясь одной из наиболее передовых на сегодняшний день.

Печь с подковообразным пламенем и рекуперативными камерами состоит из плавильной ванны, четырёх рекуперативных камер, устройства переключения направления горения и дымохода. Рекуперативные камеры делятся на северную газовую рекуперативную камеру, северную воздушную рекуперативную камеру, южную газовую рекуперативную камеру и южную воздушную рекуперативную камеру. Когда природный газ поступает из северной газовой рекуперационной камеры в плавильную ванну для сжигания, воздух для горения поступает из северной воздушной рекуперационной камеры, а дымовые газы проходят через южную газовую и южную воздушную рекуперационные камеры; температура дымовых газов составляет 1100–1350 °C, что нагревает решетчатую конструкцию рекуперационных камер, и в ходе этого процесса температура решетчатых кирпичей постепенно повышается. Тепло, накопленное в решетчатой конструкции, после изменения направления пламени нагревает проходящий через эти решетчатые кирпичи природный газ или воздух, тем самым обеспечивая достаточно высокую температуру пламени, необходимую для плавки натриевого силиката. В ходе этого процесса температура решетчатых кирпичей постепенно снижается, и цикл повторяется. Роль рекуператора заключается в том, чтобы посредством поглощения и накопления тепла решетчатыми кирпичами передавать тепло, содержащееся в отработанных газах, воздуху и природному газу, нагревая их до определенной температуры (природный газ и воздух можно предварительно нагреть до 800–1000 °C), с целью экономии топлива и снижения затрат. Температура дымовых газов на входе в рекуператор находится в диапазоне 850–1000 °C, а на выходе из рекуператора составляет около 200 °C.

Устройство переключения режима горения управляется автоматически и состоит из пяти частей: секции переключения природного газа, секции рекуперации, секции одностороннего регулирующего клапана, секции отбора природного газа и системы автоматического управления. Автоматическое управление переключением режима горения обеспечивает синхронизацию работы северного и южного режимов горения, а также функции блокировки и защиты; при переключении система блокирует все контуры регулирования или изменяет их состояние, а по завершении переключения восстанавливает исходное автоматическое управление. Управление переключением может осуществляться в ручном или автоматическом режиме. В автоматическом режиме управление осуществляется ПЛК, при этом интервал между переключениями можно свободно настраивать с помощью контрольного компьютера; в ручном режиме управление осуществляется с помощью кнопок на панели управления.

Кварцевый песок и кальцинированная сода из бункера на входе в печь поступают в плавильную ванну печи через косой ленточный питатель; под воздействием высокой температуры, создаваемой сжиганием природного газа, при 1200 °C кварцевый песок и кальцинированная сода плавятся и вступают в одностадийную химическую реакцию, в результате чего образуется жидкий натрийсиликат с температурой 1000–1100 °C; температура в печи не превышает 1400 °C. При загрузке сырья в плавильную печь уже расплавленный натрия силикат вытекает из разгрузочного отверстия в охлаждающий резервуар и поступает на участок формования. Плавка осуществляется в режиме непрерывного производства, продолжительность работы составляет 8000 ч/год. Отработанные газы, образующиеся в печи с копытчатым пламенем, после очистки в комбинированной установке денитрификации SNCR-SCR + рукавном пылесборнике + установке распылительной десульфуризации выводятся через вытяжную трубу.

Готовый стеклообразный расплав (силикат натрия) вытекает из разгрузочного отверстия печи при температуре около 750 °C и поступает в охлаждающую панель для охлаждения, затвердевания и формования. Выпускное отверстие печи расположено на боковой поверхности в нижней части печи с «копытным» пламенем, все отработанные газы выводятся через верхнюю часть печи, при этом в процессе формования отработанные газы не выходят наружу.

Охлаждающая панель и цепной конвейер проекта имеют длину 18 м; над охлаждающей панелью установлено скребковое оборудование, обеспечивающее толщину выходящего материала менее 1 см. Продукт, выгружаемый с помощью цепного конвейера, считается готовой продукцией; температура готовой продукции составляет примерно 290 °C. Она поступает в бункер открытого типа для временного хранения и естественного охлаждения. Между цепным конвейером и бункером открытого типа имеется определенный перепад высоты; после свободного падения в бункер размер частиц продукции составляет примерно 2–4 см, при этом не образуется пыль.

После естественного охлаждения продукция с помощью погрузчика доставляется в склад готовой продукции для дальнейшего естественного охлаждения до комнатной температуры и упаковки. Охлаждение продукции на охлаждающей панели и цепном конвейере осуществляется естественным воздушным охлаждением; продукция не соприкасается с другими материалами, что гарантирует её чистоту.

(3) Упаковка

Натрийсиликат, охлажденный естественным образом до комнатной температуры, вручную загружается в ковшовый конвейер, по которому поступает в бункер для готовой продукции, а затем через выпускное отверстие бункера засыпается в мешки по тонне, после чего упакованная продукция временно хранится на складе готовой продукции до продажи.

Технологический процесс проекта представлен на рисунке ниже:

Кварцевый песок →   Сода

Ковшовый конвейер→Ковшовый конвейер

Бункер для кварцевого песка →  Бункер для щелочей

Дозирующий бункер→Дозирующий бункер

Смеситель

Бункер для смешивания

Бункер для загрузки печи

Газопровод → Печь «копыто»

Система денитрификации + рукавный пылесборник + установка распылительной десульфуризации дымовых газов

 Процесс формования

Упаковка и поступление на склад