Спосіб одержання неперервного волокна із розплаву базальтових гірських порід

Спосіб одержання неперервного волокна із розплаву базальтових гірських порід, який включає плавлення породи, подачу розплаву в зону вироблення до фільєр, який відрізняється тим, що вироблення ведуть при висоті розплаву над фільєрами не більше 60 мм, забір розплаву проводять з його тонкого шару над кришкою живильника при співвідношенні висоти тонкого шару до загальної висоти розплаву над фільєрами від 0,15 до 0,65 Винахід відноситься до виробництва неперервних волокон із розплаву базальтових гірських порід, які можуть бути використані для одержання тканих і нетканих матеріалів, конструкційних базальтопластиків і композитів, при фільтрації рідких та газоподібних середовищ, як облицювальний матеріал при виготовленні прошивних теплозвукоІЗОЛЯЦІЙНИХ виробів, як заповнювач в пластиках і армуючий матеріал в бетоні Найближчим до запропонованого способу технічним рішенням є спосіб виготовлення неперервних мінеральних волокон, який полягає в тому, що розплавлюють базальт і подають базальтовий розплав в зону виробітку в фідері В зоні виробітку створюють область відбору базальтового розплаву для струминної подачі до філь'єр Згідно З винаходом область відбору базальтового розплаву підтримують в межах від 0,2 до 0,8 висоти рівня розплаву в зоні виробітку [Патент України № З, СОЗВ 37/00,1993] За даним винаходом це дозволяє провадити відбір розплаву з оптимальними температурами і в'язкістю ІЗ ЗОНИ виробітку до філь'єр і знизити питому обривність одержуваних неперервних мінеральних волокон Вадою даного способу є складність процесу та високі витрати матеріальних та енергетичних ресурсів платинородію, електроустаткування та електроенергії Струминна подача із фідера до філь'єр вимагає застосування спеціального пристрою - струминного живильника, який виготовлений зі сплаву дорогоцінних металів - платинородію і має свою окрему систему електронагрівання Наявність трубчатого струминного живильника подовжує шлях просування розплаву від місця забору його в фідері до філь'єр в межах 700 750мм Така конструкція виробіткового пристрою, що складається з струминного і філь'єрного живильників, кожен з яких має індивідуальну системи електронагрівання, ускладнює їх взаємодію по дебіту розплаву в зв'язку зі значною залежністю в'язкості розплаву від температури В основу винаходу поставлена задача - створення способу для одержання неперервного волокна із розплаву базальтових гірських порід, в якому шляхом забезпечення оптимального рівня розплаву над кришкою живильника-нагрівача до висоти розплаву над філь'єрами досягається спрощення процесу виробітку неперервного волокна і зменшення матеріальних та енергетичних ресурсів при збереженні якісних показників одержуваного волокна Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання неперервного волокна із розплаву базальтових гірських порід, який включає плавлення породи, подачу розплаву в зону виробітку до філь'єр, згідно з винаходом виробіток ведуть при висоті розплаву над філь'єрами не більше 60мм, забір розплаву проводять з його тонкого шару над кришкою живильника при співвідношенні висоти тонкого шару до загальної висоти розплаву над філь'єрами від 0,15 до 0,65 Основною умовою можливості застосування способу виробництва неперервного волокна без струминного живильника є забезпечення температурної, а, отже, і в'язкісної однорідності розплаву, що надходить в зону виробітку в фідері до філь'єр В запропонованому способі це досягається такими заходами - встановленням загальної висоти стовпа роз О і со Ю 53777 плаву над філь'єрами не більше 60мм, - проведенням забору розплаву з його тонкого шару до 25мм над забірним отвором, що зумовлює мінімальний температурний градієнт по його висоті, - здісненням забору розплаву через отвори в кришці живильника, установленої на рівні дна фідера, тобто з його нульової позначки, - встановленням забірних отворів, сумарна площа яких повинна бути меншою від суми площ поперечних перерізів філь'єр у співвідношенні 0 25 - 0 5, що дозволяє здійснювати забір розплаву з мінімальної площі фідера Без наявності в живильнику кришки з забірним отвором температурно неоднорідний розплав по ширині фідера надходив би на всю площу філь'єрного поля, зумовлюючи підвищену обривність Забір розплаву через отвори дає змогу спрямовувати до філь'єр однорідний за температурою розплав При занадто малому отворі не забезпечується надходження до філь'єр необхідної КІЛЬКОСТІ розплаву, а при надмірному збільшенні отвору збільшується його температурна неоднорідність На відміну від взятого за прототип способу виготовлення неперервного мінерального волокна, в якому для подачі розплаву до філь'єр живильника застосовується трубчатий струминний живильник, в запропонованому способі останній відсутній Забір розплаву в ньому здійснюють безпосередньо з фідерного каналу через забірні отвори в кришці живильника, яких може бути один, розташований в центрі кришки, або кілька, розташованих в подовжніх краях и Схематично пристрій для здійснення запропонованого способу зображений на кресленні, де є два варіанти живильника - живильник з ємкістю над філь'єрами, висота якої гі2 дорівнює 30мм (фіг 1), - живильник з ємкістю над філь'єрами, висота якої гі2 дорівнює 15мм (фіг 2) На відміну від способу-прототипу, де для досягнення основного показника стабільності процесу питомої обривності, що дорівнює 0,9обр/кг, забір розплаву проводять в зоні розташування верхнього кінця струминного живильника на висоті 0,8 - 0,2 від висоти рівня розплаву в фідері, в запропонованому способі забір розплаву 3 проводять в МІСЦІ розташування забірного отвору 5 в кришці 4 живильника 1 на рівні його нульової позначки в фідері 2 Основним чинником зменшення обривності є температурна однорідність розплаву, що надходить з фідера 2 до філь'єр 6 Зі збільшенням температурної неоднорідності збільшується обривність 3 огляду на променеву непрозорість розплаву базальту зі збільшенням висоти розплаву у фідері зростає його температурний градієнт по висоті і, отже, його температурно-в'язкісна неоднорідність Тому запропонований спосіб передбачає якомога менший стовп розплаву над забірним отвором 5, який забезпечив би стале заповнення ємкості 7 живильника 1 розплавом З Експериментальним добором висоти hi рівня розплаву над забірним отвором 5 встановлено, що максимальне його значення дорівнює 25мм При цьому загальна висота Н стовпа розплаву при висоті ємкості 7 живильника 1 гі2 = 30мм не повинна перевищувати 60мм Таким чином, в порівнянні з прототипом, шлях надходження розплаву з фідера 2 до філь'єр 6 зменшується до 60мм, тобто на 650 - 700мм При висоті ємкості 7 живильника 1 гі2 = 15 загальна висота Н розплаву не повинна перевищувати 45мм Результати проведених досліджень з визначення висотних параметрів розплаву в фідері над фіЛЬ'єраМИ ДЛЯ ЖИВИЛЬНИКІВ З ВИСОТОЮ ЄМКОСТІ ГІ2 = 30мм і гі2 = 15мм наведені в таблицях 1 і 2 Таблиця 1 Показники при висоті ємкості живильника гі2 = 30мм Назва параметра h-i, MM Н, мм hi H, мм/мм Обривність, обр /кг Значення параметра 5 35 10 40 15 45 0,142 0,25 0,33 0,9 0,7 0,8 20 50 0,4 0,9 25 55 0,45 0,9 ЗО 60 0,5 1,0 40 70 0,57 1,2 Таблиця 2 Показники при висоті ємкості живильника гі2 =15мм Назва параметра h-i, mm Н, мм hi H, мм/мм Обривність, обр /кг Значення параметра 5 20 0,25 0,9 10 25 0,4 0,7 15 ЗО 0,5 0,8 При проведенні експериментів з добором оптимальної висоти шару розплаву hi над забірним отвором виявлено, що при висоті менше 5мм ємкість живильника не встигає наповнюватись роз 20 35 25 40 ЗО 45 40 55 0,57 0,62 0,67 0,73 0,9 0,9 1,0 1,3 плавом, що призводить до інтенсивної обривності При подальшому збільшенні висоти шару розплаву до 5мм і вище, як видно з таблиць 1 і 2, спостерігається найменша обривність, що при h-i = 10 53777 15мм складає 0,7 - 0,8обр /кг Встановлено, що задовільна обривність спостерігається при висоті hi в межах 5 - 25мм Подальше збільшення висоти h-i, наприклад до 40мм і більше, призводить до зростання обривності Відсутність у запропонованому способі струминного живильника спрощує ведення процесу, оскільки відпадає необхідність в дотримуванні зайвого параметра - сили електричного струму для нагрівання його трубки Крім того, в запропонованому способі зменшуються витрати платинородію, електроенергії і потреби в електроустаткуванні, як видно з таблиці З Таблиця З Назва показника Спосіб-прототип Платинородій, кг Система електронагрівання, комплект Споживана потужність електроенергії, кВт 3,010 2 21 За даними, наведеними в таблиці 3, видно, що в запропонованому способі зменшені встановлені витрати платинородію в 1,7 - 2,0 рази, електроенергії в 1,4 - 1,6 рази, а потреба в електроустаткуванні зменшена ВДВІЧІ Використання способу одержання Значення показника Заявлений спосіб Варіант І Варіант II Г12 = ЗО П2 = 15 1,730 1,520 1 1 15 13 рвного базальтового волокна із розплаву гірських порід дозволяє досягти спрощення технологічного процесу виготовлення волокна, зменшення витрат матеріальних та енергетичних ресурсів при збереженні якісних показників одержуваного волокна непере ФІГ.1 Фіг.2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24