Спосіб виготовлення неперервного волокна із розплавів магматичних гірських порід

Спосіб виготовлення неперервного волокна із розплаву магматичних гірських порід, що включає подрібнення гірської породи з модулем кислотності 4,7-6,5 та її плавлення, а також виробку волокна при температурі 1310-1370 °С, який відрізняється тим, що плавлення гірської породи проводять у відновлювальному середовищі при температурі 1600-1750 °С. (19) (21) u200713672 (22) 07.12.2007 (24) 25.03.2008 (46) 25.03.2008, Бюл.№ 6, 2008 рік (72) ЯЩЕНКО ОЛЬГА МИХАЙЛІВН А, U A, БОЖКО ВАСИЛЬ ІВАНОВИЧ, UA, КЛЄВЦОВ ВАСИЛЬ МИКОЛАЙОВИЧ, U A, ЧУВАШОВ ЮРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, UA, ГОРБАЧОВ ГРИГОРІЙ ФЕДОРОВИЧ, UA, КОШЕЛЕНКО НАТАЛІЯ ІВАНІВН А, UA 3 31137 Однак, даний спосіб виготовлення неперервного волокна із розплаву базальтових гірських порід не враховує той факт, що коливання вмісту оксидів у базальтоподібних породах доволі незначне, і як показали експериментальні дані, волокна з гірських порід різних родовищ, одержані при одних і ти х же умовах формування, по міцності практично однакові. В більшій мірі на міцність волокон впливають правильна підготовка сировини, температурні режими плавлення гірських порід, умови гомогенізації розплавів. У вказаному способі виготовлення неперервного волокна із розплаву базальтових гірських порід не врахований також вплив домішок, які майже завжди присутні в ви хідній сировині (залізні частки, оксиди заліза у вигляді Fe3O4, а також SO2, MnO, P 2O5 , СО 2 та ін.), повітряному та газовому (при неповному згорянні газу - CO) середовищах. Термохімічні процеси, що відбуваються в розплаві безпосередньо під газовими пальниками при різних температурах та тиску газо-повітряної суміші підтверджують значний вплив окисновідновлювальних реакцій на процес виробки неперервних базальтових волокон, властивості розплаву та волокон. В виробництві волокон важливе місце належить середовищу плавлення, яке впливає на процеси кристалізації. В основу корисної моделі, що заявляється поставлена задача розробки нового способу виготовлення неперервного волокна із розплавів магматичних гірських порід шляхом проведення процесу плавлення гірської породи при 16001750°С в відновлювальному середовищі. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виготовлення неперервного волокна із розплаву магматичних гірських порід включає подрібнення гірської породи з модулем кислотності 4,7-6,5, її плавлення та виробку волокна при 1310-1370°С, відрізняється тим, що плавлення гірської породи проходить в відновлювальному середовищі при 1600-1750°С. Підвищення температури плавлення до 16001750°С дозволяє прогріти не лише поверхневий шар розплаву базальту, а й всю товщу за менший період часу, т.я. розплав базальту є непрозорим для теплових променів і прогріти товщину базальту при більш низьких температурах доволі важко. Окрім того, для створення найбільш правильних з точки зору протікання фізикохімічних процесів плавлення базальтоподібної сировини та раціональних умов роботи печі необхідний правильний вибір середовища пічного простору. Від середовища печі залежить співвідношення оксидів заліза (Fe2O3:FeO) в розплаві. Зменшення або збільшення співвідношення Fе2О3:FeO впливає на кристалізацію оксидів заліза. В окисному середовищі співвідношення Fe2O3:FeO в розплаві значно збільшується завдяки утворенню в першу чергу досить великої кількості магнетиту, роль якого не завжди позитивно впливає на показники виробництва волокон. 4 При плавленні в відновлювальному середовищі співвідношення Fе2О3/FeO в розплаві зменшується і можливість утворення магнетиту значно скорочується. Надлишок FeO йде на утворення інших мінералогічних фаз. При цьому змінюється температура плавлення, в’язкість, аморфність та інші властивості. Такий підхід раціонально впливає на процеси плавлення, гомогенізації, в'язкість, властивості виробки розплаву та в подальшому на характеристики волокон (Таблиця). Фізико-механічні властивості волокон на основі базал Аморфність, % Заявляємий об'єкт 25,7 26,9 36,9 59,0 90,0 96,3 97,2 98,1 99,0 99,2 Міцність на розрив, Мпа Прототип Заявляємий об'єкт 25,3 1630 26,5 1650 35,5 1920 50,0 2030 і 80,0 2390 і 95,0 2610 96,0 2690 2700 2700 2700 Модуль Юнга Прототип Заявляємий об'єкт 1600 8,8 1620 8,81 1870 19,0 2010 1 9,2 2300 9,99 2500 9,99 2550 10,2 11,1 11,3 11,5 В процесі відновлювальних реакцій окис заліза переходить в закис, яка здатна утворювати в силікатних розплавах шпінель (FеО·Fе2О3), завдяки чому розплав набуває темно-сірого і навіть чорного кольору в залежності від температури нагріву та відновника середовища. Відновником в даному випадку може бути окис вуглецю (CO) або ін., які можуть виділятися при згорянні органічних речовин. Окрім того, при надлишку відновлювальних газів в середовищі та при високій температурі плавлення в розплаві проходять процеси графітизації при кристалічному розкладі складних вуглеводнів. Такий розплав завдяки відновленому залізу відрізняється підвищеною електропровідністю порівняно з нагрівом в окисній атмосфері: ЗFe2O 3+CO→2Fe3O4+СО 2 (1); Fe3O4+CO→3FeO+CO 2 (2); FeO+CO→Fe+CO2 (3). Відновлювальне середовище позитивно впливає на теплові процеси, так як процеси відновлення заліза при плавленні силікатних розплавів проходять з виділенням тепла, завдяки чому розплав може прогріватися з середини: Fe2O3+ЗСО=2Fe+ЗСО2+32кДж/моль (4); Проходить повна гомогенізація розплаву. Запропонований спосіб виготовлення неперервного волокна із розплавів магматичних П 5 гірських порід шляхом проведення процесу плавлення гірської породи в відновлювальному середовищі дозволяє отримувати гомогенні розплави з кращими показниками аморфності та в подальшому характеристиками міцності. При здійсненні корисної моделі може бути досягнуте значне підвищення фізико-механічних властивостей волокон із розплавів магматичних гірських порід та розширення сфери застосування для отримання хімічностійких, високотемпературних матеріалів: різного роду фільтрів, тканин, композитів конструктивного призначення, гальмових колодок, сухи х сумішей та ін. 31137 6