Главная » Технологии » Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы
Источник изображения: textile-network.com

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы

Благодаря своим уникальным свойствам, базальтовое волокно и продукция на его основе находит все более широкое применение во всех отраслях промышленности. Материалы на основе базальтового волокна выдерживают температуры до 700 ºС, устойчивы к кислотам и щелочам, обладают значительной механической прочностью, благодаря чему успешно потеснили изделия из стекловолокна.

Базальтовое волокно сегодня выпускается в нескольких модификациях. Это, прежде всего, супертонкое волокно БСТВ (базальтовое супертонкое волокно), тонкое волокно БТВ (базальтовое тонкое волокно) и непрерывное базальтовое волокно БНВ (базальтовое непрерывное волокно).

1. Технологии переработки базальтовых горных пород для производства волокон

Производство базальтовых волокон основано на получении расплава базальта в плавильных печах и его свободном вытекании через специальные фильерные пластины, изготовленные из платины или жаростойких металлов. Плавильные печи могут быть электрическими, газовыми, или оборудоваться мазутными горелками.

В качестве сырья для производства базальтовых волокон используются базальтовые горные породы, средний химический состав которых следующий (% по массе):

SiO2 – 47,5-55,0;
TiO2 – 1,36-2,0;
Al2O3 – l4,0-20,0;
Fe2O3 + FeO – 5,38-13,5;
MnO – 0,25-0,5;
MgO – 3,0-8,5;
CaO – 7-11,0;
Na2О – 2,7-7,5;
К2О – 2,5-7,5;
P2O5 – не более 0,5;
SO3 – не более 0,5;
п.п.п. – не более 5.

Источник: southwestboulder.com

Источник: southwestboulder.com

Тонкое волокно получают путем раздува сжатым воздухом или паром струек жидкого базальта, вытекающего через отверстия в фильерных пластинах из жаростойкого металла. При этом раздув может быть как вертикальным, так и горизонтальным, а сами раздувочные головки круглой или прямоугольной формы. Реже в производстве тонкого волокна вместо раздува используют центробежные разбрызгивающие устройства.

Супертонкое базальтовое волокно получают так называемым «двухстадийным» способом. Расплавленный базальт вытекает через отверстия фильерной пластины, изготовленной из жаростойкого металла, и застывает в виде базальтовых нитей. Нити захватываются вытягивающим устройством и подаются в высокотемпературную скоростную струю, создаваемую газом, сгорающим в потоке сжатого воздуха. Базальтовые нити плавятся с одновременной вытяжкой. После раздува волокна попадают в камеру волокноосаждения и осаждаются в виде ковра на приемном барабане или конвейере.

Непрерывное волокно получают путем вытягивания базальтовых нитей из фильер специальными наматывающими устройствами, которые наматывают нити на катушки. При этом скорость намотки регулируется в зависимости от толщины слоя намотки, чем создается постоянная скорость вытягивания волокна и его постоянная толщина.

Материалы на основе базальтового волокна обладают следующим важными свойствами: пористость, температуростойкость, паропроницаемость и химическая стойкость.

  • Пористость базальтового волокна может составлять 70 % по объему и более. Если поры материала заполнены воздухом, то при такой пористости он характеризуется небольшой теплопроводность.
  • Температуростойкость является весьма важным свойством теплоизоляционных материалов, особенно при использовании их для изоляции промышленного оборудования, работающего при высоких температурах. Температуростойкость материалов характеризуют технической температурой применения, при которой материал может эксплуатироваться без изменения технических свойств.
  • Паропроницаемость — это способность материала пропускать через свои поры водяной пар. Наличие в материалах из базальтового волокна сообщающихся пор, они пропускают такое же количество пара, как и воздуха. Благодаря большой паропроницаемости эти материалы при эксплуатации почти всегда сухие; конденсация пара наблюдается в основном в следующем слое на более холодной стороне ограждения.
  • Химическая стойкость. Базальтовые волокна обладают хорошей стойкостью к действию органических веществ (масло, растворители и др.), а также к воздействию щелочей и кислот.

Благодаря этим свойствам, базальтовое волокно и материалы на его основе находят сегодня все более широкое применение.

Базальтовое волокно применяется:

— для теплозвукоизоляции и огнезащиты в жилых и промышленных зданиях и сооружениях, банях, саунах, бытовках и т. д.;
— для теплоизоляции энергетических агрегатов, трубопроводов большого диаметра;
— для теплоизоляции бытовых газовых и электрических плит, жарочных шкафов и т.д.;
— в трехслойных строительных панелях-сэндвичах;
— для утепления реконструируемых зданий с установкой, как изнутри, так и снаружи;
— для утепления плоских крыш;
— в промышленных холодильниках и холодильных камерах, бытовых холодильниках;
— изоляция кислородных колонн;
— для изоляции низкотемпературного оборудования при производстве и использовании азота;
— в промышленной хладоизоляции.

2. Производство тонкого базальтового волокна и продукции на его основе

2.1. Технологическая схема производства тонкого волокна

Сырьем для производства тонкого базальтового волокна (БТВ) является базальтовая крошка. Принципиальная схема производства тонкого базальтового волокна представлена на рисунке 1. Исходное сырье (1), в виде отмытой базальтовой крошки, пропущенной через магнитные сепараторы (2), загружается в плавильную печь (3). Расплавленная при температуре 1450 — 15000 ºС масса (4) по обогреваемому фидеру (5) подается на фильерную пластину (6), откуда под действием сил гравитации расплавленный базальт в виде отдельных струек стекает на раздувочное устройство (7). После раздува базальтовое волокно попадает в камеру волокноосаждения (8) и ложится на приемный конвейер (9) в виде ковра (10).

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы

Рис. 1. Принципиальная схема получения тонкого базальтового волокна.

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы

Для получения расплава базальта используются ванная печь непрерывного действия, прямого нагрева с рекуператором для подогрева воздуха.

2.3. Производство теплоизоляционных материалов на основе тонкого базальтового волокна

2.3.1. Прошивные маты

Прошивные маты марки МБПА изготавливаются из тонкого базальтового волокна, которое раскладывается на раскроечном столе, и прошиваются стеклоровингом на прошивной машине.

2.3.2. Обшивные маты

Обшивные маты МТПБ и полосы ПДТС производятся из тонкого базальтового волокна, которое раскладывается на раскроечном столе, обкладывается стеклотканью и затем прошивается на прошивной машине.

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы

 2.3.3. Холстовые материалы

Производство холстов из базальтового тонкого волокна может осуществляться на установке БТВ при ее комплектации конвейером для формирования холста. Холст образуется путем естественного переплетения базальтовых волокон. Конструкция установки позволяет получить холст с равномерной поверхностной плотностью любой длины. Толщина холста также может регулироваться специальным устройством, смонтированным на конвейере.

3. Производство супертонкого базальтового волокна и продукции на его основе

Базальтовое супертонкое волокно по внешнему виду напоминает вату и представляет собой массу перепутанных элементарных штапельных волокон диаметром до 3 мкм, скрепленных между собой силами естественного сцепления. Сырьем для производства супертонкого базальтового волокна (БСТВ) служит базальтовая крошка с размерами фракций в пределах 3-10 мм. В базальтовой крошке не допускается наличие металлических примесей или инородных включений в виде песка, мусора, кусков огнеупорных изделий, пыли.

Принципиальная схема производства тонкого базальтового волокна представлена на рисунке 3. Исходное сырье (1) в виде отмытой базальтовой крошки, пропущенной через магнитные сепараторы (2), загружается в плавильную печь (3). Расплавленная при температуре 1450 – 150000 ºС масса (4) по обогреваемому фидеру (5) подается на фильерную пластину (6), откуда под действием сил гравитации расплавленный базальт в виде отдельных нитей стекает на вытягивающее устройство (7).

С вытягивающего устройства нити попадают в высокотемпературную скоростную струю, создаваемого горящим газом (8) в потоке воздуха (9). Нити повторно плавятся и раздуваются в волокно. Волокно попадает в камеру витания (10) и осаждается на барабане (11) в виде холста (12).
Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалыРис. 3. Принципиальная схема получения супертонкого базальтового волокна.

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалыПо мере накопления холста на барабане он периодически снимается и подается на склад готовой продукции либо на переработку. Одна установка комплектуется двумя плавильными печами и двумя камерами раздува. Из камер раздува супертонкое волокно поступает в общий диффузор и осаждается на один приемный конвейер.

 

4. Производство непрерывного базальтового волокна и продукции на его основе

Сырьем для производства непрерывной базальтовой нити служит базальтовая крошка с размером фракции от 5 до 30 мм. Расход сырья для получения одного килограмма непрерывного волокна составляет около 1,15 кг.

Принципиальная схема получения непрерывного базальтового волокна приведена на рисунке 4. Исходное сырье (1) в виде отмытой базальтовой крошки, пропущенной через магнитные сепараторы (2), загружается в плавильную печь (3). Расплавленная при температуре 1450 –1500 ºС масса (4) по обогреваемому фидеру (5) подается в платиновый сосуд струйного питателя (6), через фильерные отверстия которого происходит вытягивание волокон. Далее волокна проходят через устройство для нанесения замасливателя (7) и наматываются на катушку наматывающим аппаратом (8). Готовая продукция подается на склад (9).

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалыРис. 4. Принципиальная схема получения непрерывного базальтового волокна

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы

Технологии переработки горных пород типа базальта в волокнистые материалы

 

Производство БНВ идет с выделением избыточного тепла. В зимний период помещения не требуют дополнительной системы отопления. Возможно использование тепла отходящих газов для отопления соседних помещений и на технологические нужды.

Готовая продукция должна соответствовать следующим требованиям:
* диаметр элементарного волокна —9 (плюс 2минус 1) мкм;
* удельная разрывная нагрузка — 32 (плюс минус 5) мН/текс;
* линейная плотность комплексной нити- 42 (плюс-минус 5) текс;
* влажность — не более 3% (возможны изменения по требованию заказчика);
* содержание веществ, удаляемых при прокаливании — не более 2 %.

 

Источник: персональный сайт Новицкого Александра

О Irina Yaroslavna

Irina Yaroslavna
Главный редактор отраслевого портала Basalt.Today
x

Читайте также

На Index 17 представят технологию холстообразования нетканых материалов аэродинамическим способом

На Index 17 представят технологию холстообразования нетканых материалов аэродинамическим способом

Система Lap Formair может производить нетканые материалы из натуральных волокон или продуктов переработки промышленных и ...