Сировина для одержання базальтових волокон

Реферат: Винахід стосується сировинної шихти для розплаву для одержання безперервних мінеральних волокон, яка містить від 30 до 70 % базальту і/або діабазу, від 8 до 40 % кварцового компонента, зокрема кварцового піску, і від 5 до 30 % шлаку, зокрема доменного шлаку, її застосування, а також способу одержання безперервних мінеральних волокон з розплаву, причому розплав утворений з сировини, що містить від 30 до 70 % базальту і/або діабазу, від 8 до 40 % кварцового компонента, зокрема кварцового піску, і від 5 до 30 % шлаку, зокрема доменного шлаку. UA 110124 C2 (12) UA 110124 C2 UA 110124 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Опис Винахід стосується сировинної шихти для плавлення для одержання безперервних мінеральних волокон, а також способу одержання безперервних мінеральних волокон з розплаву і застосування сировинної шихти за винаходом. Мінеральні волокна є волокнами з неорганічної сировини. До мінеральних волокон належать також базальтові волокна, які одержуються промислово, тонкі кам'яні волокна, зокрема, волокна з базальту. Взагалі кажучи, хоча мінеральні волокна зовні схожі на скловолокно, їх хімічний склад через високий вміст заліза, а також кальцію і магнію і порівняно низького вмісту діоксиду кремнію і алюмінію значно відрізняється від складу скловолокна. Тут слід, однак, чітко розрізнювати базальтову вату і безперервні базальтові волокна. Безперервні базальтові волокна не представляють небезпеки для здоров'я. Згідно з сучасним рівнем наукових знань, виходять з того, що тільки волокна довжиною більше 5 мкм, діаметром 3 (волокна згідно з ВООЗ) при вдиханні представляють ризик виникнення пухлин легені у людини. Для товстіших волокон (діаметр >3 мкм) такої небезпеки чекати не треба, оскільки ці товстіші волокна при вдиханні будуть затримуватися в носі і тому не зможуть потрапити в легені. Можливості промислового застосування мінеральних волокон багаточисельні і різноманітні. Фізичні властивості і, тим самим, галузі застосування, аналогічні тим, що і для скловолокна. Базальтові волокна використовуються як армуючі волокна в композитних склопластикових матеріалах, таких як полегшені конструкції в легкових і вантажних автомобілях, використовуються в космонавтиці, військовій і авіаційній промисловості і т. д., або використовуються як теплозахисний матеріал. Вони підходять для застосування в багатьох додатках, пов'язаних з високими температурами. За допомогою нових технологій можна проводити також найтонші волокна товщиною менше 0,01 мм і переробляти з одержанням тканини. Базальтове волокно, точніше сказати, безперервне базальтове волокно (EBF), одержують в процесі плавлення. При цьому базальтову породу з певними хімічними властивостями переробляють складним способом плавлення в базальтові волокна. Їх одержують з рідкого розплаву базальту при температурі приблизно 1400 °C. Склад розплаву впливає на фізичні і хімічні властивості базальтових волокон. Загальновідомо, що для одержання мінеральних волокон використовуються гірські породи, як базальт, доломіт, вапняк, або шлак металургійного виробництва. Однак базальти не дуже придатні для плавлення у вагранках або електропечах. Вони розм'якшуються при відносно низькій температурі плавлення, але при подальшому підвищенні температури є в'язкотекучими в широкому інтервалі температур. Внаслідок цього не гарантується безперервний процес плавлення і однорідне витікання розплаву з плавильного агрегату. Хоча додаванням в базальт основних добавок, таких як вапняк або доломіт, або спінені доменні шлаки, досягають однорідного розплаву, але одночасно також виходить короткий інтервал розм'якшення. Це негативно позначається як на подальшому виробництві волокна, так і на якості волокна, а також на виході волокон. З документа DD 223435A1 відомий розплав для одержання мінеральних волокон з розплавленої породи, що складається з 75 %-45 % базальту і 25 %-55 % діабазу. У розплав можна додавати до 10 % доменного шлаку або вапняку. Підготовча обробка для гомогенізації або грудкування компонентів перед їх введенням в плавильний агрегат не потрібна. Задачею даного винаходу є створення сировинної шихти для розплаву для одержання безперервних мінеральних волокон, з якою досягаються поліпшені властивості розплаву, з метою удосконалення виробництва безперервних мінеральних волокон високої якості, зокрема, безперервних базальтових волокон. Задача винаходу незалежно вирішена за допомогою сировинної шихти, що містить від 30 % до 70 % базальту і/або діабазу, від 10 % до 40 % кварцового компонента, зокрема, кварцового піску, і від 5 % до 30 % шлаку, зокрема, доменного шлаку, а також способом одержання безперервних мінеральних волокон з розплаву, утвореного з сировини, що містить від 30 % до 70 % базальту і/або діабазу, від 8 % до 40 % кварцового компонента, зокрема, кварцового піску, і від 5 % до 30 % шлаку, зокрема, доменного шлаку, а також застосуванням цього способу для одержання мінерального волокна як неметалічне зміцнення або армування. При цьому виявилося вигідним, що завдяки використанню базальту або діабазу як основного компонента сировинної шихти застосовується матеріал, який завдяки надзвичайно широкому поширенню і безперервному утворенню внаслідок вулканічної активності може розглядатися як невичерпна сировина. 1 UA 110124 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Аналогічне справедливо для застосування кварцового піску - запаси кварцового піску в світі практично безмежні. Завдяки застосуванню кварцового піску досягається бажана частка діоксиду кремнію в безперервному базальтовому волокні, який потрібен як сіткоутворювач. Шлаком називають в металургії скляні або кристалічні застиглі відходи плавлення неметалічного типу. Він складається в основному з кальцієвого силікату і силікатного скла. Частка скла звичайно перевищує 75 %. Шлак, зокрема, доменний шлак, переважно служить для досягнення вмісту діоксиду кремнію і, тим самим, його необхідної частки як сіткоутворювача в розплаві або мінеральному волокні. Добавкою сировинних матеріалів згідно з винаходом для одержання мінеральних волокон можна утримувати низькими виробничі витрати в порівнянні з добавкою необхідних речовин в чистій формі. В результаті застосування описаних вихідних матеріалів, як базальт або діабаз, кварцовий пісок і доменний шлак, можна знизити або утримувати як можна нижчою кількість додаткових добавок, які, з одного боку, підвищують витрати на одержання мінеральних волокон, зокрема, безперервних базальтових волокон, а з іншого боку, можуть бути також шкідливими для навколишнього середовища. Базальтові волокна з сировини згідно з винаходом не містять отруйних і/або небезпечних компонентів. Нескінченні нитки згідно з винаходом є орієнтованими волокнами зі середнім діаметром волокна >9 мкм і внаслідок малого стандартного відхилення, приблизно 10 %, не містять волокон з діаметром