Спосіб виробництва безперервних мінеральних волокон

Спосіб виробництва безперервних мінеральних волокон з такої сировини, як гірська порода, зокрема базальтова, суміші на її основі, скловмісні промислові і технічні відходи, за яким вказану сировину розплавляють у плавильній печі і подають розплав до струминних живильників у зону вироблення у фідері, який відрізняється тим, що в зоні вироблення формують ділянку відбору розплаву для струминної подачі до фільєр таким чином, що співвідношення глибини розплаву у фідері до висоти ділянки відбору знаходиться в межах 3,4-20. (19) (21) a200603737 (22) 05.04.2006 (24) 25.09.2009 (46) 25.09.2009, Бюл.№ 18, 2009 р. (72) МЕДВЕДЄВ ТАРАС ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ЦИБУЛЯ ЮРІЙ ЛЬВОВИЧ (73) ТОВ "ЦЕНТР КОМПЕТЕНЦІЇ "БАЗАЛЬТ" (56) UA 77861 C2, 15.01.2007 RU 2193538 C1, 27.11.2002 RU 2217393 C1, 27.11.2003 RU 2118300 C1, 27.08.1998 GE 2761 B, 10.05.2002 3 88150 4 кала розплаву) за рахунок енергії горіння газоповісередньов'язких і низьков'язких розплавів, що матряної суміші, характеристики розплаву істотно ють більш вузький температурний інтервал вирозмінюються по глибині у фідері і тому необхідно бітки, призводить до росту обривності волокон на визначити розмір області відбору розплаву, у якій 40-50% і більш. При співвідношенні глибини розйого параметри виробітки є оптимальними. плаву у фідері до висоти області відбору 1.67 взаВідомий спосіб виробництва мінеральних вогалі не можна одержати стійкий процес формуванлокон з гірських порід, що включає одержання в ня волокон зі середньов'язких і низьков'язких плавильній печі із сировини розплаву, подачу розрозплавів. Даний ефект пояснюється тим, що чеплаву у фідер, з якої розплав відбирають живильрез занадто широку область відбору на виробітку ним пристроєм і подають до фільєр [патент Україдо фільєр надходить розплав (середньов'язкий і ни №3, 1993, СО3В37/00], при цьому забірні низьков'язкий), що має неоднорідні параметри, що отвори струминного живильника знаходяться на призводить до росту обривності при формуванні рівні від 0,8 до 0,2 висоти розплаву в зоні виробітволокна фільєрною судиною. ки. При цьому, із прикладів, наведених у вказаноЗадача даного винахода полягає в підвищенні му патенті для виробництва мінерального волокна якості волокна шляхом зменшення середньої пиз в'язких базальтових гірських порід, випливає, що томої обривності при витягуванні безперервної співвідношення глибини розплаву у фідері до винитки з розплавів базальтових гірських порід, зоксоти області відбору дорівнює 3.3(3). Застосуванрема зі середньов'язких і низьков'язких, сумішей ня даного способу виробництва дозволило одерна їхній основі, скловмісних промислових і технічжувати безперервні мінеральні волокна з в'язких і них відходів. Дана задача вирішується запропоновисоков'язких розплавів із середньою питомою ваним способом виробництва безперервних мінеобривністю не менш 0,7 обриву на кг. ральних волокон з такої сировини, як гірська Недоліком даного способу є відсутність обліку порода, зокрема базальтова, суміш на їхній основі, якості розплаву по глибині зони виробітки (фідескловмісних промислових і технічних відходів, за ра). Застосування наведеного у вказаному винаяким вказані матеріали розплавляють у плавильході співвідношення глибини розплаву у фідері до ній печі і подають розплав до струминних живильвисоти області відбору менше оптимального для ників у зону виробітки у фідері, причому в зоні висередньов'язких і низьков'язких розплавів, що маробітки формують область відбору розплаву для ють більш вузький температурний інтервал вироструминної подачі до фільєр таким чином, що бітки, призводить до росту обривності волокон на співвідношення глибини розплаву у фідері до ви40-50% і більш. Даний ефект пояснюється тим, що соти області відбору знаходиться в межах 3,4-20. через занадто широку область відбору на виробітДля плавлення в плавильній печі застосовуку до фільєр надходить розплав (середньов'язкий і ють матеріали з розміром часток від 5 до 120мм, низьков'язкий), що має неоднорідні параметри, що переважно 20мм. призводить до росту обривності при формуванні Якість безперервного волокна і продуктивність волокна фільєрною судиною (судина з фільєрами, його виробітки залежать від однорідності характеде відбувається формування елементарних волористик розплаву, що подається до фільєрної судикон). ни. В наслідок низької теплопрозорості гірських Відомий спосіб виробництва мінеральних вопорід, складності їхнього складу і високих темпелокон з гірських порід, зокрема базальтових, що ратур розплаву домогтися високого ступеня його включає одержання в плавильній печі із сировини гомогенізації по всьому об'єму фідера практично розплаву, подачу розплаву у фідер, з якої розплав неможливо. Тому доцільно домагатися цього у відбирають живильним пристроєм і подають до виділеній зоні, названою областю відбору. Оптифільєр [Європейський патент ЕР 1830552, 2002, мальний розмір області відбору залежить від виду СО3В37/02], при цьому забірні отвори струминного базальтової гірської породи, а також температурживильника розташовані так, що співвідношення ного режиму у фідері. Для одержання стабільного висоти розплаву в печі до висоти області відбору процесу формування первинного волокна в обласрозплаву знаходиться в межах 1.4…50. ті відбору повинний знаходитися розплав з розкиЗ прикладів, наведених у вказаному патенті дом температур меншим, ніж температурний індля виробництва волокна з в'язких базальтових тервал виробітки. Крім того, як вказувалося раніше гірських порід, випливає, що співвідношення глирозплави базальтових гірських порід відрізняються бини розплаву у фідері до висоти області відбору низькою теплопрозорістью, таким чином, глибина дорівнює 3.3(3) чи 1.6(6). Застосування даного розплаву у фідері, яка забезпечує наявність розспособу виробництва дозволило одержувати безплаву з температурами в інтервалі від температуперервні мінеральні волокна з високов'язких і в'язри плавлення до температури нижньої межі криских розплавів із середньою питомою обривністю талізації є кінцевою величиною, що також не менш 0,5 обриву на кг і середньодобовою прозалежить від виду базальтової гірської породи. Так дуктивністю одиничного вузла - 170кг. як температурний інтервал виробітки відомих баДаний патент установлює взаємозв'язок паразальтових гірських порід складає від 15 до 100°С, метрів підготовки розплаву в зоні плавлення (платемпература розплаву при нагріванні з поверхні вильною піччю) і зоні виробітки (фідера), однак зменшується в середньому на 15-17°С через кожні недоліком даного способу є відсутність обліку яко10мм, а відомі глибини розплаву у фідері не пересті розплаву по глибині зони виробітки (фідера). вищують 300мм, тому співвідношення висот, що Застосування наведеного у вказаному винаході заявляються, фактично встановлюють для кожноспіввідношення глибини розплаву у фідері до виго конкретного виду сировини (зокрема базальтосоти області відбору менше оптимального для вих гірських порід, що дають середньов'язкі і низь 5 88150 6 ков'язкі розплави) оптимальні термічні режими 1300°С. Область відбору формували у фідері, роботи фідера, включаючи область відбору розглибина якого перевищувала висоту області відплаву для струминної подачі до фільєр. бору в 3.5 рази. За допомогою струминних живиЦе забезпечує стабільність процесу формульників розплав із зони виробітки направляли до вання волокна фільєрами і зниження середньої фільєрного живильника, де відбувалося формупитомої обривності мінеральних безперервних вання волокон. У виробничих умовах була досягволокон щодо раніше досягнутого рівня - 0,5 обринута середня питома обривність базальтових безву на кг для всього спектра відомих складів базаперервних волокон - 0,47 обривів на кг і середня льтових гірських порід, що придатні для одержанпродуктивність одиничного вузла - 175кг/доба. ня мінеральних волокон, у тому числі зі Приклад 2 среднев’язких і низьков'язких розплавів базальтоБазальтову гірську породу, що дає низьков'язвих гірських порід. Стабільність процесу формукий розплав, наступного складу (ваг.%): 43.6 SiO2, вання волокна фільєрами у свою чергу дозволяє 3.2 ТіО2, 13.0 Аl2О3, 13.1 Fe2O3+FeO, 9.8 MgO, 10.3 збільшити середньодобову продуктивність одиниCaO, 4.8 Na2O+K2O, інші - 0.9 (ваг. %), подрібнючного вузла не менш 170кг. вали до розмірів часток 5-10мм, механічно сортуПри формуванні області відбору в умовах, ковали і завантажували в плавильну піч, де за рахули співвідношення глибини розплаву у фідері до нок енергії горіння газоповітряної суміші висоти області відбору менше 3.3, особливо для підтримували температуру 1450±30°С для одерсередньов'язких і низьков'язких базальтів, у стружання гомогенного розплаву. Далі розплав самоминний живильник попадає розплав з неоднорідпливом попадав у зону виробітки - фідер, у донній ними властивостями, зокрема з температурою, що частині якого розташовувалися трубки струминних виходить за межі температурного інтервалу вироживильників, що мають отвори в торці і на бічній бітки. При формуванні області відбору в умовах, поверхні поблизу торця. Температуру розплаву у коли співвідношення глибини розплаву у фідері до фідері підтримували в межах 1350-1300°С. Обвисоти області відбору більше 20, її розмір недоласть відбору формували у фідері, глибина якого статній для забезпечення нормального процесу перевищувала висоту області відбору в 3.5 рази. формування волокон у фільєрній судині, що праЗа допомогою струминних живильників розплав із цює в режимі недостачі розплаву, що визначає зони виробітки направляли до фільєрного живильвисоку обривність і низьку продуктивність вузла. ника, де відбувалося формування волокон. У виСпосіб ілюструється наступними прикладами. робничих умовах була досягнута середня питома Приклад 1 обривність базальтових безперервних волокон Базальтову гірську породу, що дає в'язкий 0,49 обривів на кг і середня продуктивність одинирозплав, наступного складу (ваг.%): 52.8-53.7 Si2, чного вузла - 171кг/доба. 0.5-0.6 ТіО2, 17.3-19.7 Аl2О3, 9.8-10.6 Fe2O3+FeO, Приклад 3 3.1-6.3 MgO, 7.1-8.0 CaO, 2.8 Na2O, 1.6 K2O, інші Для обґрунтування заявлених граничних зна1.8, подрібнювали до розмірів часток 10-20мм, чень показників, що вказані у формулі винаходу механічно сортували і завантажували в плавильну безперервні мінеральні волокна, одержували в піч, де за рахунок енергії горіння газоповітрянної режимах, що частково відрізняються від режимів суміші підтримували температуру 1450±10°С для наведених у Прикладі 2. Так за допомогою зміни одержання гомогенного розплаву. Далі розплав глибини розплаву у фідері і кількості рядів отворів самопливом попадав у зону виробітки - фідер, у на бічній поверхні струминного живильника змінюдонній частини якого розташовувалися трубки вали співвідношення глибини розплаву у фідері до струминних живильників, що мають отвори в торці висоти області відбору в межах від 2.5 до 23. Реі на бічній поверхні поблизу торця. Температуру зультати, що отримані при зміні вищевказаних розплаву у фідері підтримували в межах 1350параметрів, наведені в Таблиці. Таблиця Варіанти процесу виробництва безперервних мінеральних волокон Номер приклада 1 Характеристика процесу Температура газоповітряної суміші у ванної печі, °С 1450 Температура газоповітряної суміші в зоні виробітки (фідері), °С 1350 Співвідношення глибини розплаву у фідері до висоти області відбору 2.8 Середня питома обривність безперервних мінеральних волокон, обривів на кг 0.95 Середня продуктивність одиничного вузла виробітки, кг/доб. 120 Приклад 4 Мінеральні волокна були виготовлені за технологією описаною в прикладі 2 із суміші зол електростанцій з добавкою кальциту (СаСО3) відповідно до винаходу. Зола містила наступні компоненти (ваг. %): 43.6 SiO2, 16.2 Аl2О3, 1.6 Fe2O3, 5.25 FeO, 0.7 2 3 4 5 1450 1350 3.4 0.65 152 1450 1350 4.0 0.49 171 1450 1350 19.5 0.69 163 1470 1400 23 1.3 80 Li2O,26.7 CaO, 3.11 MgO, 0.67 K2O та 2.17 інші складові. Суміш з 63% золи, що відповідає наведеному складу, з добавкою кальциту до 100% у вигляді грануляту була застосована для виробництва мінеральних волокон, як описано в прикладі 2 із се 7 88150 8 редньою продуктивністю одиничного вузла Скловмісні технічні відходи містили наступні 158кг/доба. компоненти (ваг.%): 72.0 SiO2, 2.0 Аl2О3,