Спосіб виготовлення склокерамічного волокна на основі базальту

1 Спосіб виготовлення склокерамічного волокна на основі базальту, заснований на розігріванні напівфабрикату до технологічної температури, витягуванні з нього заданого розміру волокон, наступній термообробці для утворення змішаної кристалічної фази інгредієнтів базальту, який відрізняється тим, що як напівфабрикат використовують базальтові пластівці, які розігрівають до технологічної температури 1150 1250 °С, а заданого розміру волокна витягують в газоплазмовому струмені в умовах відновлювального середовища 2 Спосіб виготовлення склокерамічного волокна на основі базальту за п 1, який відрізняється тим, що перед витягуванням заданого розміру волокон в газоплазмовому струмені, останній ламінізують Винахід відноситься до технологічних процесів виготовлення склокерамічних волокон, зокрема з базальтових матеріалів і може бути використаний у галузі виробництва будівельних матеріалів, теплоізолюючих, абразивостійких покриттів У 80-х роках в країнах Центральної Европи значного розвитку отримали технології одержання мінеральних волокон (вати) з гірських порід, заснованих на використанні коректуючих добавок вапняка, доломіта та ш , що підвищувало собівартість виробництва готового продукту Можливість одержання базальтових волокон без добавок способом вертикального роздуву струменя розплаву повітрям (ВРП) була досліджена Школьниковим Я А, а промислові технології розроблені Українською філією ВИДІ склопластиків і скловолокна і Київського НДЛ базальтових волокон і виробів В період 198090р р були основані промислові технології одержання базальтових штапельних, тонких, потовщених, мікротонких, супертонких, скломікрокристалічних волокон, широкий асортимент теплоізоляційних, звукопоглинаючих виробів на основі цих волокон (Джипріс Д Д , Козловський ПІ і др "Основи технології получения базальтових волокон та їх характеристики", 1980р) Вживання цієї технології обмежене значною мірою використанням платини в технологічному обладнанні Це потребує додаткових коштів на и відновлення, оскільки зв'язане з необхідністю організації додаткового виробницва платинової переробки, адже технологічні втрати платини складають 0,006 0,008кг в перерахунку на 1 кг готового волокна Крім цього, існують також втрати платини на етапі її переробки В якості прототипу способу, що з'являється, вибраний спосіб виготовлення склокерамічного волокна по патенту США №4 199 336 опублікованого 22 04 80р заснований на розплавленні порції сирого матеріалу (базальту) витягуванні з нього заданого розміру волокон, наступної термообробки для утворення змішаної крісталічної фази інградієнтів базальту Повторну термообробку виконують нагріванням первинних базальтових волокон до температури 900 1200°С протягом не більш як 10 хвилин, а потім до температури 1000 1100°С протягом не більш ж 1 хвилини До основного недоліку способу-прототипу слід віднести три етапне нагрівання до температури більш як 1000°С базальтової маси під час виготовлення склокерамічного волокна на основі базальту Враховуючи теплові втрати в технології способу-прототипу під час кожної теплової обробки собівартість такого виробництва завищення Дійсно, ЯКЩО кожей етап складає більш як 27 ЗО % вартості кілограму базальтового волокна, то пошук і розробка технологій одержання волокна такої ж якості та геометричних 00 ю 1^ ю ю 55758 характеристик і з меншою КІЛЬКІСТЮ операцій термообробки, дозволила б зменшити собівартість продукції Крім цього, обмеження КІЛЬКОСТІ термічних обробок базальту протягом технологічного процесу стабілізує ХІМІЧНИЙ склад змішаної кристалічної фази волокна Деградація якості волокон залежить від подальшого окислювання металів, що входить до складу первинного базальту (SiO2, AI2CO3, FeO, CaO, MgO, К2О, ТЮ2 та ІНШІ) Витримка проміжного базальту напівфабрикату при температурі близько 900°С протягом трьох годин призводить до зміни кольору матеріалу з сірого він стає жовтим або померанчевим, що є результатом перетворення FeO в F2O3 Таким чином, до негативних факторів слід віднести і окислюваний характер технологічного середовища Перед винаходом поставлена задача удосконалити спосіб виготовлення склокерамічного волокна на основі базальту у якому стабілізація ХІМІЧНОГО складу змішаної кристалічної фази волокон забезпечуюється використанням у якості напівфабрикату для їх виготовлення, базальтових пластівців та термічної їх обробки в газоплазменому струмені в умовах відновлювального середовища, що дозволяє виготовляти волокна високої якості протягом дворазової термічної обробки і цим зменшити собівартість продукції, виключити одержання корольків Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі-прототипі виготовлення склокерамічного волокна на основі базальту, заснованого на розігріванні напівфабрикату до технологічної температури, витягуванні з нього заданого розміру волокон, наступної термообробки для утворення змішаної кристалічної фази інгредієнтів базальту, у якому згідно винаходу в якості напівфабрикату використовують базальтові пластівці які розігрівають до температури 1150 1250°С а заданного розміру волокна витягують в газоплазменому струмені в умовах відновлювального середовища, при цьому перед витягуванням газоплазмений струмінь ламінізують суттєвими ознаками і технічним результатом, наводиться слідуюче Сукупність ознак - в якості напівфабрикату використовують базальтові пластівці, які розігрівають до температури 1150 1250°С, волокна витягують в газоплазменому струмені в умовах відновлювального середовища, забезпечують зменшення термообробок волокна в техпроцесі, що стабілізують ХІМІЧНИЙ склад змішаної кристалічної структури базальту Для доказу можливості промислового використання винаходу наводиться слідуюче Заявлюваний способ виготовлення базальтових волокон був використаний для обробки гірського базальту наступного ХІМІЧНОГО складу SiO2 - 50,3%, АІ 2 О 3 - 16,2%, FeO - 14,5%, CaO - 9,8%, MgO - 4,9%, К2О - 2,9% ТЮ2 - 1,4% Центрофугуванням первинного базальтового струменя, розігрітого до стану розплаву у вагранці, в конусній чаші були одержані базальтові пластівці сіро-зеленого кольору з насипною густиною 10 12кг/м31 товщиною 2 5мкм Після ЦЬОГО пластівці були введені в факел газоплазменої форсунки, струмінь якої попередньо був максимально ламінізований і виведений на швидкість 200 250м/с При цьому відновлюваний характер технологічного середовища - факелу форсунки, був створений завдяки надлишку горючого у складі палива Таким чином, винахід забезпечив виготовлення базальтових волокон двостадійною термообробкою, що дозволило стабілізувати ХІМІЧНИЙ склад змішаної кристалічної фази волокна, - виключити близько 30% теплових втрат під час термообробки технологічної маси, зменшити собівартість виготовлення продукції на 27 30% у порівнянні з прототипом, підвищити якість волокна, завдяки одержання заданих геометричних розмірів волокон і виключення виходу корольків, - розширити технологічні можливості способу, завдяки варіації геометричних розмірів волокон за рахунок вибору геометричних характеристик пластівців-напівфабрикатів Для доказу причинно-наслідкового зв'язку між Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24