Construction MaterialsConstruction MaterialsСтроительные материалы0585-430X2658-6991Stroymaterialy63576010.31659/0585-430X-2024-822-3-56-63Technologies and quipmentТехнологии и оборудованиеResearch ArticleEnergy-Technology Indicators of a Multi-Drum Electric Furnace for Firing Vermiculite ConcentratesЭнерготехнологические показатели многобарабанной электропечи для обжига вермикулитовых концентратовNizhegorodovA. I.НижегородовА. И.
Russian Federation

Doctor of Sciences (Engineering)

доктор техн. наук

nastromo_irkutsk@mail.ruIrkutsk National Research Technical UniversityИркутский национальный исследовательский государственный технический университет07032024356630709202407092024Copyright ©; 2024,Copyright ©; 2024, ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ"2024ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ"https://journals.eco-vector.com/0585-430X/article/view/635760

The design and working process of a new electric drum furnace for heat treatment of vermiculite concentrates and conglomerates, as well as other bulk porous materials based on a silicate binder, are considered. The electric drum furnace is devoid of the disadvantages inherent in its predecessors – furnaces with a movable hearth platform: there are no oscillating elements, dynamic effects do not occur, and there is also no resonant mode of operation, since the working drums perform rotational motion with a constant angular velocity. Using the example of a six-drum furnace, the volumes of processed material located in the firing spaces are calculated, and the second and hourly productivity of the furnace (10 m3/h or 0.0029 m3/s) are determined. The temperature of the heating elements (1167 K) was calculated, the electric power of the furnace (95.2 kW) and the specific energy intensity of the firing process of vermiculite concentrate, with a dimension of 4 mm (0.004 m) from the raw materials of the Kovdorsky deposit – 44.2 MJ/m3, which makes the furnaces of the new design competitively capable, were determined.

Рассматривается конструкция и рабочий процесс новой электрической барабанной печи для термообработки вермикулитовых концентратов и конгломератов, а также других сыпучих пористых материалов на основе силикатного вяжущего. Электрическая барабанная печь лишена недостатков, свойственных ее предшественницам – печам с подвижной подовой платформой: в ней нет колеблющихся элементов, не возникает динамических эффектов, а также отсутствует резонансный режим работы, так как рабочие барабаны совершают вращательное движение с постоянной угловой скоростью. На примере шестибарабанной печи рассчитаны объемы обрабатываемого материала, находящегося в пространствах обжига, определена секундная и часовая производительность печи (10 м3/ч или 0,0029 м3/с). Проведен расчет температуры нагревательных элементов (1167 К), определена электрическая мощность печи (95,2 кВт) и удельная энергоемкость процесса обжига вермикулитового концентрата размерностью 4 мм (0,004 м) из сырья Ковдорского месторождения – 44,2 МДж/м3, что делает печи новой конструкции конкурентоспособными.

electric drum furnacevermiculite concentrateroastingproductivityspecific energy consumptionэлектрическая барабанная печьвермикулитовый концентратобжигпроизводительностьудельная энергоемкостьAkhtyamov R.Ya. Vermiculite – a raw material for the production of refractory heat-insulating materials. Ogneupory i tekhnicheskaya keramika. 2009. No. 1–2, pp. 59–64. (In Russian).Ахтямов Р.Я. Вермикулит – сырье для производства огнеупорных теплоизоляционных материалов // Огнеупоры и техническая керамика. 2009. № 1–2. С. 59–64.Nizhegorodov A.I. Some aspects of the technology for preparing and firing vermiculite concentrates in electric furnaces. Stroitel’nye Materialy: technology [Construction materials: technology]. 2007. No. 11, pp. 16–17. (In Russian).Нижегородов А.И. Некоторые аспекты технологии подготовки и обжига вермикулитовых концентратов в электрических печах // Строительные материалы: technology. 2007. № 11. С. 16–17.Nizhegorodov A.I. Electrical roasting system with vibrational batch supply. Russian Engineering Research. 2017. Vol. 37. No. 3, pp. 180–184.Nizhegorodov A.I. Electrical roasting system with vibrational batch supply // Russian Engineering Research. 2017. Vol. 37. No. 3, pp. 180–184.Nizhegorodov A.I., Bryanskikh T.B., Gavrilin A.N. and others. Testing a new alternative electric furnace for firing vermiculite concentrates. Izvestiya of Tomsk Polytechnic University. Georesources Engineering. 2018. Vol. 329. No. 4, pp. 142–150. (In Russian).Нижегородов А.И., Брянских Т.Б., Гаврилин А.Н. и др. Испытания новой альтернативной электрической печи для обжига вермикулитовых концентратов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 4. С. 142–150.Nizhegorodov A.I., Gavrilin A.N., Moizes B.B. Development of bulk lightweight spherosilicate material technology based on sublimation of expanded polystyrene granules. Refractories and industrial ceramics. 2020. Vol. 60. No. 1, pp. 475–481.Nizhegorodov A.I., Gavrilin A.N., Moizes B.B. Development of bulk lightweight spherosilicate material technology based on sublimation of expanded polystyrene granules // Refractories and industrial ceramics. 2020. Vol. 60. No. 1, pp. 475–481.Rybyev I.A. Stroitel’noye materialovedeniye: ucheb. posobiye dlya stroitel’nykh spetsial’nostey vuzov. [Construction materials science: textbook. Manual for construction specialties of universities]. Moscow Vysshaya shkola. 2003. 701 p.Рыбьев И.А. Строительное материаловедение: Учеб. пособие для строительных специальностей вузов. М.: Высшая школа, 2003. 701 с.Kremenetskaya I.P., Belyaevsky A.T., Vasilyeva T.N. Amorphization of serpentine minerals in the technology of producing magnesia-silicate reagent for the immobilization of heavy metals. Khimiya v interesakh ustoychivogo razvitiya. 2010. No. 18, pp. 41–49. (In Russian).Кременецкая И.П., Беляевский А.Т., Васильева Т.Н. Аморфизация серпентиновых минералов в технологии получения магнезиально-силикатного реагента для иммобилизации тяжелых металлов // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. № 18. С. 41–49.Patent No. RU 182943. IPC F27B9/06. Electric drum furnace / A.I. Nizhegorodov. Applicant and patent holder Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Irkutsk National Research Technical University” No. 2019130471. Application 09.27.2019. Published 01.16.2020. Bull. No. 2. (In Russian).Патент № RU 182943. МПК F27B9/06. Электрическая барабанная печь / А.И. Нижегородов. Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (ФГБОУ ВО «ИРНИТУ»). № 2019130471. Заявл. 27.09.2019. Опубл 16.01.2020. Бюл. № 2.Nizhegorodov A.I. Experimental determination of friction coefficients of some potentially thermoactive minerals. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 11, pp. 63–67. (In Russian).Нижегородов А.И. Экспериментальное определение коэффициентов трения некоторых потенциально термоактивных минералов // Строительные материалы. 2016. № 11. C. 63–67.Bryanskikh T.B., Kokourov D.V. Energy efficiency of electric furnaces with a moving hearth when firing vermiculite concentrates of various size groups. Novye ogneupory. 2017. No. 8, pp. 16–21. (In Russian).Брянских Т.Б., Кокоуров Д.В. Энергоэффективность электропечей с подвижным подом при обжиге вермикулитовых концентратов различных размерных групп // Новые огнеупоры. 2017. № 8. C. 16–21.Nizhegorodov A.I., Zvezdin A.V. Energotekhnologicheskiye agregaty dlya pererabotki vermikulitovykh kontsentratov [Energy technology units for processing vermiculite concentrates]. Irkutsk: Publishing house IRNTU. 2015. 250 p.Нижегородов А.И., Звездин А.В. Энерготехнологические агрегаты для переработки вермикулитовых концентратов. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2015. 250 с.Patent RU 192841 U1 Electric furnace for producing expanded vermiculite / Nizhegorodov A.I. Applicant and patent holder Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Irkutsk National Research Technical University”. No. 2019121160; Application 07.08.2019. Published 02.10.2019. Bull. No. 28.Патент RU 192841 U1. Электрическая печь для получения вспученного вермикулита / А.И. Нижегородов. Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (ФГБОУ ВО «ИРНИТУ»). № 2019121160. Заявл. 08.07.2019. Опубл. 02.10.2019. Бюл. № 28. 2 с.Kutateladze S.S. Teploperedacha i gidrodinamicheskoye soprotivleniye: spravochnoye posobiye [Heat transfer and hydrodynamic resistance: a reference guide]. Moscow: Energoatomizdat. 1990. 367 p.Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.Nizhegorodov A.I., Bryanskikh T.B., Zvezdin A.V. Modeling the process of transferring radiant energy to a moving vermiculite mass in an electric furnace with a vibrating hearth. Novye ogneupory. 2019. No. 7, pp. 23–27. (In Russian).Нижегородов А.И., Брянских Т.Б., Звездин А.В. Моделирование процесса переноса лучистой энергии на движущийся вермикулитовый массив в электрической печи с вибрационным подом // Новые огнеупоры. 2019. № 7. С. 23–27.Zedgenizov V.G., Nizhegorodov A.I. Efficiency of using multi-module modifications of electric furnaces for firing vermiculite. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2009. No. 12, pp. 51–53. (In Russian).Зедгенизов В.Г., Нижегородов А.И. Эффективность использования многомодульных модификаций электрических печей для обжига вермикулита // Строительные материалы. 2009. № 12. С. 51–53.Yavorsky B.M., Detlaf A.A. [Handbook of physics for engineers and university students]. Moscow: Nauka. 1968. 940 p.Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. М.: Наука, 1968. 940 с.