Спосіб одержання неорганічного волокна і пристрій для його здійснення

Изобретение относится к технологии получения неорганических волокон посредством их вытягивания из расплава минералов, с последующим их использованием для получения теплостойких нитей и тканей и для изготовления фильтров тонкой очистки. Известен способ получения неорганического волокна из минералов, в частности, из базальтовых гарных пород [1]. Этот способ включает подачу базальтовой породы в плавильную печь, нагрев породы до 1500 - 1600°C (рабочая температура плавления базальта), получение расплава, его гомогенизацию посредством отстаивания в фидере, а также подачу в зону формирования волокна (зона выработки). Недостатком известного способа является низкая гомогенизация расплава, которая происходит в фидере только за счет диффузии, а также снижение рабочей температуры в зоне формирования волокна на узле волокнообразования. Вследствие указанных причин посредством известного способа невозможно получать элементарные волокна диаметром менее 11мкм. Известно также устройство для получения неорганического волокна, содержащее ванну плавильной печи, фидер, узел волокнообразования, состоящий из струйного и фильерного питателей, наматывающий механизм с бобиной и замасливатель получаемой нити [2]. Печь отапливается природным газом при помощи газовоздушных горелок, которые установлены таким образом, что обогревают в основном ванну плавильной печи, где производят расплав базальтовой породы. В фидере, где происходит гомогенизация, путем выстаивания расплава, температура ниже рабочей, хотя ее и поддерживают выше верхнего предела кристаллизации (1200°C). В результате процесс гомогенизации происходит некачественный, происходит расслоение расплава, на дне фидера оседают непроплавы, например, миндалины кварца, содержащиеся в базальтовой породе, которые со временем увеличиваются, что нарушает стабильность работы узла волокнообразований. Кроме того, известно, что базальт относится к классу "сверхкоротких" стекол, которые имеют малый температурный интервал выработки 20 - 60°C, в то время как для других составов этот интервал в 5 - 10 раз выше. Поэтому очень важно поддерживать температуру в зоне формирования волокна постоянной и без локальных перегревов, что не предусмотрено в известном устройстве. По указанным причинам известное устройство не позволяет получать волокна диаметром менее 11мкм, которые необходимы для изготовления фильтров тонкой очистки. Задачей настоящего изобретения является разработка такого способа получения неорганического волокна, в котором путем интенсификации процесса гомогенизации, обеспечивается возможность получения расплава с высокой степенью гомогенизации. Кроме того, благодаря обогреву зоны волокнообразования поддерживается достигнутая в фидере высокая степень гомогенизации. Вышесказанное позволяет получить волокна высокого качества и диаметром менее 11мкм. Задачей настоящего изобретения является также усовершенствование устройства для получения неорганического волокна путем иного размещения, обогревателей в фидере (зоне выработки), что позволит интенсифицировать гомогенизацию расплава благодаря направленному воздействию на его поверхность высокотемпературных газовых стр уй. Это позволит достигнуть постоянства физикохимических свойств волокна и нити. Поставленная задача решается тем, что в способе получения неорганического волокна, включающем подачу базальтосодержащей породы в плавильную печь, нагрева ее до получения расплава, его гомогенизацию и подачу в зону формирования волокна, согласно изобретению, расплав гомогенизируют путем направленного воздействия на его поверхность высокотемпературными газовыми потоками, а в зоне формирования волокна обеспечивают интервал выработки в пределах 1300 - 1380°C. Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для получения неорганического волокна, содержащем плавильную печь с ванной и фидер, которые имеют устройства для и х обогрева в виде газовых горелок, узел волокнообразования, содержащий питатели, согласно изобретению, устройство для обогрева фидера выполнено в виде двух рядов горелок, закрепленных под углом a = 5 - 40° к вертикали и расположенных в шахматном порядке на расстоянии H = 5 - 7d, где d - диаметр сопла горелки, от зеркала расплава. Кроме того, узел волокнообразования снабжен электронагревателем. На фиг.1 схематично изображен общий вид устройства; на фи г.2 - разрез фидера по вертикали. Устройство для получения неорганического волокна представляет собой плавильную печь с ванной 1 (зона варки) и фидером 2 (зона выработки). Для плавления базальта используется рекуперативная печь прямого нагрева, которая отапливается природным газом среднего давления при помощи газовоздушных горелок ГНП. Устройство для обогрева фидера 1 представляет собой два ряда горелок 3, каждая из которых закреплена под углом a = 5 - 40° к вертикали (фиг.2), и на расстоянии H = 5 - 7d, где d - диаметр сопла горелки, от зеркала расплава. Кроме того, наклон горелок 3 в одном ряду противоположен наклону горелок 3 в другом ряду, т.е. они наклонены под углом по отношению к горелкам первого ряда. С фидером 2 связан узел волокнообразования 4, имеющий щелевой питатель 5. Кроме того, узел волокнообразования 4 снабжен электронагревателем, выполненным в виде электродов 6, веденных в питатель 5. Заявляемый способ реализуют следующим образом. В ванну 1 плавильной печи загружают кусковую базальтосодержащую породу. Для плавления базальта в печи поддерживается температура 1450 ± 10°C. Полученный расплав подают в фидер 2, где расплав гомогенизируют. Гомогенизацию расплава производят, воздействуя на его поверхность высокотемпературными газовыми потоками, которые образованы благодаря установке газовых горелок 3 над зеркалом расплава на расстоянии H от его поверхности и под определенным углом a к вертикали. Значения угла a = 5 - 40° выбраны из следующи х соображений: уменьшение угла a менее 5° приводит к увеличению скорости перемещения потоков расплава, однако, при этом горелки быстро приходят в негодность за счет увеличения поверхности их обогрева. Увеличение угла а более 40° ведет к уменьшению скорости перемещения потоков расплава и, следовательно к уменьшению степени его гомогенизации. Кроме направленного воздействия высокотемпературными газовыми потоками на зеркало расплава для повышения качества гомогенизации имеет значение расстояние H = 5 - 7d установки горелок 3. Уменьшение этого значения менее 5d дает незначительный эффект и кроме того уменьшает срок службы горелок. Увеличение расстояния H на величину более 7d эффект перемешивания слоев расплава по глубине уменьшается. Заявляемые значения угла a и расстояния H определены экспериментально и являются оптимальными для достижения технического результату - интенсификация процесса гомогенизации расплава. Кроме того, горелки 3 установлены в два ряда, и направление одного ряда противоположно направлению горелок другого ряда. В результате на расплав воздействуют двумя потоками в противоположных направлениях, что значительно интенсифицирует гомогенизацию и обогрев расплава, что обеспечивает поддержание в фидере рабочей температуры плавления базальта. Благодаря этому устраняются неоднородности в расплаве, которые в прототипе поступали в зону выработки волокна, ухудшая качество последнего. После гомогенизации расплав поступает на узел волокнообразования 4, состоящий из щелевого питателя 5 и оборудованный электронагревателем в виде электродов 6, соединенных с источником тока (не показан). Благодаря этому в питателе 5 поддерживают температуру расплава 1300 - 1380°C, т.е. температурный интервал выработки базальта. Снижение температуры ниже этого предела приводит к обрывности волокон при их вытягивании. Превышение указанных температур приводит к заплыву питателя жидким расплавом и волокна не образуются. Из фильер питателя 5 расплав выходит в виде капель, которые плавным движением с помощью стеклянных палочек оттягивают вниз. После сбора элементарных волокон 7 в пучок, их оттягивают до достижения нужной толщины 5 - 7мкм, заводят в канавку ролика нитесборника 8, затем наматывают на край бобины 9 и включают наматывающий механизм. Поверхность волокон в процессе вытягивания покрывают замасливателем. Благодаря оптимальному соотношению угла наклона горелок и расстояния до них от зеркала расплава обеспечивают возможность интенсификации гомогенизации расплава, а последующее поддержание температурного интервала выработки волокон обеспечивает возможность получения качественного элементарного волокна диаметром 5 - 7мкм. Источники информации 1. Строительные материалы и конструкции. - 1986. - №3. - С.11 - 12. 2. То же.