本发明涉及工业炉，特别是其内部气氛和供气管道压力不同于外部环境压力，并且将粉状材料引入其内的冲天炉或鼓风炉。 现有许多种利用一种燃料，如与原料混合的焦碳将原料热处理成产品的工业方法。在这种情况下，利用供气管道将助燃气体、空气和/或氧气在压力下引到炉的一端，而将烟气从另一端排出。为了处理材料通常需要向炉内引入特定的组分，可以利用在压力下引入的气体输送这些组分，或者以逆流的方式将这些组分引入烟气中，但不管在什么情况下，都应防止内部气氛与外部气氛相接触。
因此，在利用以鼓风炉炉渣和冲天炉内熔化的玄武岩为基础的原料生产矿渣棉时，需引入粉状材料，以使它们添加到可玻璃化的混合物内。
这些用高熔点材料生产矿渣棉的技术通常称作“自由离心法”。使用该技术时，将要拉成纤维的材料在熔化状态下引导到互相靠近设置的三或四个离心轮的水平轴线周围，然后这些材料被倾注到使材料加速的第一个轮子上，再将材料送到下一个轮上。每个轮子都将部分溶化材料转变成纤维，然后再将剩余的材料送到下一个轮子。
材料通常是在铸造车间的冲天炉内被熔化的。冲天炉一般为圆筒形并具有垂直轴线，它们是从具有连续变化的燃料层（一般为焦炭）地顶部装料，而材料将被拉成纤维。燃料区设置在靠近供气管的冲天炉下部，助燃气体（通常可选用富氧空气）通过该供气管吹入。由燃烧释放出的热度要被拉成纤维的材料熔化，熔化的材料通过一个其高度稍低于供气管的铸造孔漏出。最后，在冲天炉的底部聚积了由瘤状物（包括炉渣内的渣瘤）中获得的，以及由于残留负荷中氧化铁的减少而获得的剩余铸铁。尽管密度最高的铸铁与要拉成纤维的材料在熔化状态下自然分离，但铸造孔必须设在尽可能最高的位置，以便防止少量铸铁也从孔中漏出，这会导致离心轮加速磨损。
如果考虑到熔融产品的产量较高，这种熔化费用较低，则熔融的夹杂物会有很大利用价值的。在这种类型的夹杂物中，岩石的熔化相对较慢，所以必须使助燃气体及燃烧产生的气体能在熔化区域内很容易地循环流动，尤其是后者应能朝烟囱的方向排出。为此，装料不能过于紧密，否则会在熔炼区形成过压，并会导致铸造区内紊流的程度的加大。这就是要将原料负载最好以挤制的圆柱块或团块的形状送入炉内的原因。
这种制备团块填料的方法是众所周知的，如从美国专利US 2020403中可以得知该方法。此外，这些团块具有可以由从烟灰、未熔化的产品以及可重新引入冲天炉内的纤维废料中回收的产品构成的优点。这项技术也允许调整原料的组分。然而，特别当产品从烟气中回收的情况下，要将它们聚积在一起、冷却后将它们贮存起来和将它们运输到生产团块的地点都是比较复杂的工作。另外，生产利用粘合剂使粉状材料聚在一起而构成的团块是很昂贵的。最好能在现场直接回收，在从烟气中回收粉末的情况下，靠避免对粉末再热而可节省能源。
类似地，在鼓风炉中，已知这项技术是引入粉末状焦炭并用助燃气体来进行输送。
引入粉状焦炭的现有技术分成两个主群，一个使用辅助的定向气体，另一个利用了文丘里效应。在这两个主群中，都存在着控制引入到各供气管的粉状材料的量的问题。在这两种技术中，这些问题与下述事实有关：引入的粉状材料的量主要取决于供气管内以及在炉本身内供气管下游的定向气体的流动状态。
本发明的目的是提供一种能使特定量的粉状材料被引入要在其内对固体材料和气体进行处理的反应器内，特别是引入像冲天炉或鼓风炉之类炉的炉气中的技术，上述反应器可以是用于处理熔融材料、铸铁或玻璃化材料的炉。
应特别强调的是，本发明必须使材料的引入在低流量下进行，该低流量与炉的使用条件，例如出口处气体压力和供气管内气体的压力或速度无关。
在提出将粉末引入鼓风炉的方法的文献中，大多数文献建议将粉末引入助燃气体的供气管中，例如美国专利US 5123632，其中，炭灰被贮存在贮槽中，以便借助一个分配器在供气管中进行分配，该分配器将粉末流在通向各供气管的管道之间均等地分配。该文献建议利用一种附加气体使各管道内的压力保持恒定，这样各供气管的孔处的流量也保持恒定，尽管炉内的压力（和温度）是变化的。
另一文献美国专利US 5070797建议使用一种文丘里装置来将粉状的各种组分（主要是煤）引入冲天炉供气管内的助燃空气中。该装置包括一个先缩后扩的压缩空气回路，并在靠近最窄处引入粉末。美国专利US 5070597还包括一个压力补偿系统，这样可使流量不受冲天炉内出现的压力波动的影响。各种原始的副产品和在冲天炉烟气过滤期间回收的粉末都属于要利用所描述的方式引入炉内的材料。
因此，已知的用于将粉末材料引入一个冲天炉或一个鼓风炉的方法需要一些能确保特定流量的辅助系统。由于这些系统需要检测供气管内的压力变化，以使总的流量变化能得以补偿，所以是较为复杂的。
本发明的目的是提供一种用于将材料引入一个反应器，例如鼓风炉或冲天炉内的方法，其中材料是粉状的，而致密的粉状材料本身在供料区和外部之间形成密封。材料的引入最好在助燃气体反应器的供气管内，或者当气体被输送到出口时在从反应器得到的气体内进行。
因此，该方法允许在通常被压缩和/或易燃气体区域内引入颗粒状材料，这样在该区域内可基本上避免在反应器的内部和外部之间有任何气体交换。
按照本发明，该方法应用于将原料引入反应器，应用于在反应器内再循环内部或外来废料（必要的话需将废料压碎或粉碎），还应用于在反应器内再循环从反应器内产生的气体中获得的粉末，以及在生产纤维产品的情况下，应用于在反应器内再循环未被拉成纤维的颗粒。
当应用本发明的方法时，可允许直接使用粉状原料，或者可直接地以较低费用循环大多数不同的材料。
本发明也建议了一种实施该方法的装置，该装置包括输送要引入的粉状材料的管道，粉状材料在管道内会形成一个塞子，其厚度可防止气体通过这些材料。另外，输送粉状材料的管道开口通入反应器的一个区域内，气体在排出之前通过该区域。在这种情况下，管道开口通入燃烧废气从冲开炉或鼓风炉通道排出所经过的区域，排出的废气通过一个过滤装置，以使其流到烟气的出口。过滤装置最好由原料本身组成，废气在排出之前必须通过该过滤装置。或者输送粉状材料的管道开口通入一个反应器供气管道，特别是通入冲天炉或鼓风炉的空气或氧气的供气管道。
输送粉状材料的管道构成本发明装置的基础部分，该管道最好是阿基米德螺旋泵，或是填有粉状材料并达到最低高度的一根主管，并且管的底部是封闭的。另外，可利用截止阀封闭管的底部，并控制该阀，以使粉状材料的塞子的厚度大于最小值，或者管子的下部是弯头状的，并使管子下部的振动器在管内保持在一个特定高度上。
可以看出，实施本发明方法的装置是非常简单和成本低廉的。
在引入原料组分或外来废物的情况下（其流量是根据生产参数选择的），或者在直接再循环内部废料，同时在短时间内全都重新引入产生的废料的情况下，本发明的技术都可以控制引入气体内的粉状材料的流量。但是，引入的流量总是不受反应器内部的压力状态影响的。
通过阅读下述描述及附图可以了解本发明的运行情况。
在附图中，图1表示一个颗粒材料被加入到烟气中的冲天炉;
图2表示一个阿基米德螺旋泵引入装置;
图3表示一个用于将从烟气中回收的粉末重新引入到助燃气体供气管内的装置;
图4和图5是使用了一根立管的装置。
在生产矿渣棉时使用了冲天炉和“自由离心”技术，引入的原料基本上是块状的，通常是成碎块的天然玄武岩，或是从前处理工序得到的，例如作为生产铸铁的副产品的焦炭或炉渣，或者是为了重新引入废料和调整组合物而特别组成的团块的形式。由于多种原因，直接引入某些粉状的组合物成分是较为有利的。这些原料主要是生产现场产生的，例如那些未拉成纤维的材料，即从离心机射出的不能形成纤维的颗粒材料，或者特别是那些从冲天炉中喷射出来的以及烟气中携带的固体残留物。最后还有复合粉末和焦炭的混合物。这种产品由于组分只与装入炉内的材料稍有不同，因此可直接与它们一起使用。此外，这种产品的温度较高，将其直接重新引入炉内可节省重新加热所需的热能。为了要精确地调整在冲天炉内处理的材料组分，还需引入粉状原料。引入处于粉末状的外部废料也是十分有利的。
图1表示出一个冲天炉的上部，其中为了利用离心力生产矿渣棉对玻璃状材料进行处理。
51是具有双层壁的实际冲天炉的主体，壁内有循环的冷却水52。为了采用本发明的装置，对这种冲天炉进行了改造。正常的情况下，标有标号53和54的部件并不存在，并且漏斗55和将烟气排到旋风除尘器和未画出的烟囱中的管道56都是设在较低处的，即位于冲天炉上口上的漏斗55在57处，而壁58上的管道56与装置63上的管道54处于相同的高度。增设到传统冲天炉上的部件是充填原料59的管道53和用于供给粉状材料的装置54。冲天炉的这种改进产生了一个缓冲区60，烟气外管53和构成漏斗55延长部分的内管61之间进行排放之前先通过这个缓冲区。在正常运行时，缓冲区的压力较低，即大约为1000Pa。
根据本发明，粉状材料被引入这个空间。本发明的装置必须：
1）使粉末或颗粒以控制的数量引入炉内;
2）避免这些粉末和颗粒随烟气一起被抽走;
3）避免使烟气通过粉末或颗粒的进口62排走。
第一和第三个功能由管道54上游的装置63来完成，第二个功能由捕集刚引入的颗粒64并使它们到达原料59的过滤器来完成。这种过滤器是很必要的，因为设有它颗粒64就会直接被抽到烟气出口（并且大部分都会回收到设在气体出口与烟囱之间的旋风除尘器内）。
在附图中，过滤器由块或团块构成的原料59的总体组成，它位于缓冲区60的底部65和气体出口66之间、两根管道53和61之间。这段距离足够长并且只要颗粒不过于细小，就可阻挡住颗粒64，这样它们就可以与剩余组分起开始下落。非常细小的颗粒，例如靠出口管56下游的旋风除尘器从烟气中收集的粉末会很容易地再一次沿相同的方向，即沿在材料块之间已形成的路径运动。通过实验可确定引入的颗粒粒径范围内的最小粒径。
本发明的装置63包括一根管，管中致密粉状材料本身就在待供给区和外部之间形成了密封。
图2表示一个包括阿基米德螺旋泵的这种类型装置的实施例。
在图中，一根直径为140mm的管子包括一个直管部分30和一个弯头31。在直管部分的轴线上有一蜗杆34，它由一变速齿轮（图中未示出）带动旋转。设置在管30上部的上游处的横向漏斗32向螺旋泵供给材料33，螺杆34将材料朝图的左边输送。管30是否偏离水平方向一定角度不是一个决定性的因素。运动螺杆34的作用是形成一个材料塞35，该塞子充填管30的整个长度（塞子的“厚度”），比如20cm的长度。该长度可随要引入的材料的性质和密实度而变化。“塞”35必须足以在下游部分（压力可以是1000帕）和上游部分（通常为大气压）之间形成密封。因此，如果引入的是碎矿渣棉废料，则塞35的厚度要大于引入粉状原料时的厚度。
蜗杆装置的运行是非常灵活的。事实上，在螺杆34的端部36和管的弯头31之间可利用的长度只要大于或等于为防止气体从下游返回到上游所必需的“塞子”厚度就足够了。因此，系统的运行与材料引入漏斗32的速度和/或蜗杆的旋转无关。
图1和2中所示的装置用于循环在生产矿渣棉期间产生的废料，比如可利用上述的“自由离心”技术来循环废料。
按照这项技术，不是所有的由冲天炉产生的熔融玻璃态材料都转变成纤维。有相当一部分材料未被拉成纤维（“余料”），即与由空气射流横向输送的纤维不同，固体颗粒是落在机器的下面，同时还携带了某些纤维。按照习惯，这些废料被制成团块，然后随新原料一起重新引入冲天炉内。
按照本发明的该项技术，该废料实际上能从与团块相同的地方重新引入炉内，而不需要改变它们，甚至不需要将它们贮存起来。在试验时，只使用单个装置，相对于总原料来说，就可以获得大约10%重量的循环余料。
本发明不仅将粉状材料引入一个区域，例如图1中压力较低的缓冲区60，而且也可引入压力较高的多个区域，例如助燃气体供气管，其中压力可达到7000或8000帕或更高。
图3表示一个带有由循环水冷却的双层壁2的冲天炉1的传统实施例，该炉的装料口3处于通常高度，两个空气供应管4、5用于输送氧气，排烟机6通到旋风除尘器7，该除尘器分离出的粉末落入漏斗8，而烟则由管道9输向烟囱。为了分离粉末，漏斗8的出口处设有截止阀（图中未画出）。在这个图中，40是一个漏斗，它用于将粉状原料引入冲天炉内，以便调节组分。这些原料可以是砂子、白云石等。在漏斗的出口处，由机构42控制的测量阀41可以按需要调节加料的流量。
按照本发明，当热粉末（温度高于150℃）和漏斗40出口处的粉状原料从旋风除尘器内排出时，它们由传送器13输送到一个测量装置10。测量装置10的作用是将材料以它们到达时的流量引入供给管5的管道11中。材料的引入是通过风箱12进行的。讨论中的管道穿过冲天炉并向供气管提供充氧热空气（温度约500℃）。
图4详细地显示出一个测量装置。在图中，所示的冲天炉1具有水夹套2和带冷却端13的供给管5。与图3中不同的是，图4中的供给管包括由管道45供氧的氧予44。导管45与供给管对中。冲天炉的底部包括一种可看出上界面的捣打料14。在冲天炉的底部，铸铁液15由流态玻璃化物质16所覆盖，玻璃化物质16中还会有固体焦炭17。
风箱12用于向供气管供气，风箱中的空气压力为8000Pa。在管道11中，空气速度为70m/s。装置10有两部分，即由直径可为150mm的管子组成的上部20和直径为70mm的垂直直管18的下部。该管18以密封的方式横向固定到风箱12的上部，与供给管5的供给管道11的孔正好相对置。管道11的部分19与管18相对置并且直径扩大到128mm。管18和19的两个同心孔处在同一平面上。
装置10的上部20有一个垂直的直线形上部21和一个也是垂直的下部22，该下部可横向移动。在上下部之间，形成一个S形区域。最后，在上部的承口23能确保传送机13很容易装料。管20由耐高温和耐烟气中粉末磨蚀的材料，例如用钢制成。用一个安装环将管20的上部固定，并在下部设置一个振动器25。用一个弹性套28将管20连接在一个较小直径的管18上，该弹性套28可由适当材料，如石棉或套有织物的聚烃硅氧塑料。
装置10的工作原理如下：可利用一个设在管18上的、图中未画出的阀将管20与风箱12分离开，管20快速充填来自旋风除尘器7的漏斗8的出口的粉末。然后形成倾斜面26的形状来防止粉末下降。当粉末达到预先确定的高度27时，填充停止。系统起动，然后可以运转：管18的阀门开启，传送机13将粉末输送到23处，每当需要腾空管的底部或使高度27保持衡定时，振动器就投入运行。为了实现自动运行的目的，在高度27处设置一个高度检测器28。可以用温度探头来检测管内热粉末的存在。只要粉末不再在检测器28的高度，振动器就停止工作。由于粉末的供应是不间断的，所以高度会马上再一次升高，只要一达到固定高度，振动器就又开始工作。
一般来说，无论目的是仅仅重新整体地和连续地引入由装置本身产生的一种废料还是补充一定量的粉状原料，本领域的技术人员都能通过试验简单确定要选择的参数值：
-管20的直径;
-形成倾斜面26的中间区域的倾斜度;
-补偿风箱内的过压所必需的粉末柱的高度（在26和27之间）。
在从生产矿渣棉的冲天炉的烟气中回收粉末的情况下可以看出，设置振动器25的管20的中间区域的倾斜度为45°，其中粉末粒径小于1mm，管20的直径以150mm为宜，并且倾斜面26与最大高度之间的高差为1.10m。振动器是偏心式的，其振动频率为7500/分。
上述参数可保证利用旋风除尘器将从冲天炉烟气中回收的所有粉末引入单个供料管中，引入的量超过每小时100公斤。上述系统不包含任何设在粉末中的活动的机械部件，它特别适用于将粉末磨料引入冲天炉。
图5显示出与图3中的装置10不同的一个实施例，它也有一根立管。与振动系统有相当大差别之处在于管是直的，并在管的下部设置了一个阀。
在图中，12是风箱，11是通到供应管的导管。
管70是立管，例如处在垂直位置。管70的下端终止于一个阀71;用一个截止阀进行了测试。阀门开启到使粉状材料刚好足以按所需要的流量通过的程度。粉状材料贮存在72处，其高度足以防止风箱内的加压气体回流到外部。粉状材料72的高度必须依据下列参数，即粉末的性质、提供的流量和气体的压力而保持稳定，这一高度是靠近两个检测器73和74来保持的，这些检测器可以是热敏式的，例如图4中的28，或是带传感器的机械式的，或者甚至可以是光学式的。
根据要引入的材料性质来选择使用第一装置（图2）还是其它两种装置（图4和5）。如果材料是研磨粉，例如是从生产矿渣棉的冲天炉的烟气中回收的粉末，则不能使用蜗杆，因为会使磨损过快，但另一方面，图5中的“被动”系统则非常适合于引入这种粉末。
类似地，对于包含有大量纤维废料的轻质分离材料不适合于采用图4和图5中的主管。因为为了形成密封，特别是相对于风箱的密封，材料在管内需要的高度过高。
上述两项技术构成本发明原理的两个实施例，按照这一原理，引入供给管的材料本身就在较高压力的下游部分与大气压力的上游部分之间，或者在外部大气与存在有毒气体的内部之间构成一个塞。可以理解到，本文中未描述的其它装置也能完成同样的功能，这些装置也为本文献所包括。引入的材料形状是很重要的，即很显然本发明适用于粉末，但假如颗粒不是很大，或者假设利用碎纤维垫捕获瘤状物的情况下使颗粒被压缩，则也可适用于颗粒。
上述发明的特征在于它是极其简单甚至于原始的：由于立管利用重力作为作用力，所以这种消耗能源很少的简单廉价的装置使分离的组分直接引入冲天炉或鼓风炉的烟气或燃气体供气管内，这远比现有技术要简单得多。
在重新引入废料，例如“余料”或从烟气中捕获的粉末的情况下，本发明的优越性将更加显著，因为首先不再需要花费成本生产团块，另外在从烟气中捕获粉末的情况下，重新引入粉末是在冷却之前进行的（节省了再热能源）。
因此，本发明提供了一个简单的将生产热绝缘装置工业中获得的纤维绝缘产品（例如玻璃棉或矿渣棉）等外来废料重新引入生产矿渣棉的冲天炉的技术，并且环境保护法规要求回收这些隔热材料，并重复利用其组分。