Спосіб одержання безперервного мінерального волокна
Формула / Реферат
Спосіб одержання безперервного мінерального волокна, що включає дроблення гірської породи, миття, сортування, магнітну сепарацію, попередній підігрів, завантаження у ванну плавильну піч, плавлення породи, барботаж розплаву, дегазацію, гомогенізацію, подачу розплаву з фідера на фільєрний живильник та формування волокон, плавлення гірської породи ведуть з використанням рекуперативної ванної печі та плоскополум'яних склепінних пальників з діаметром плями нагріву поверхні розплаву рівним ширині печі, підтримка температури розплаву на виході з печі ±10 °C, при цьому температура розплаву на вході у фідер вище, ніж температура розплаву в точках відбору на фільєрний живильник на 20-100 °C, при цьому температура в місці відбору розплаву визначається відповідно до формули:
ТO=С·ТП,
де То - температура в місці відбору розплаву на фільєрний живильник;
Тп - температура розплаву в пічному агрегаті;
С - емпіричний коефіцієнт, що залежить від в'язкості розплаву при температурі вироблення, визначається співвідношенням в'язкості розплаву контрольної породи до в'язкості розплаву використовуваної сировини, з урахуванням площі перерізу фільєрного отвору:
C=Sк·ρк/Sc·ρc,
де Sк - площа перерізу фільєрного отвору для отримання волокна з контрольної породи;
Sc - площа перерізу фільєрного отвору для отримання волокна з сировинної композиції;
ρк - в'язкість розплаву з контрольної породи;
ρc - в'язкість розплаву із сировинної композиції, причому різниця в'язкості розплаву в фільєрних отворах живильника не більше 10 %, обігрів печі здійснюють газовим або рідким паливом, процес ведуть у ванній печі з прямокутним дзеркалом розплаву, довжина печі повинна бути більш ніж у два рази більше ширини, швидкість руху розплаву в печі має бути не більше 12 м/год., подачу розплаву з ванної печі в фідер здійснюють тонким шаром розплаву не більше 80 мм, через розділовий перелив, ширина входу у фідер повинна бути більш ніж у два рази менше ширини печі, сировину, за яку використовують лужні гірські породи, які мають інтервал плавлення від 1150 до 1400 °C, із співвідношенням сил поверхневого натягу розплаву до в'язкості, при якому можливе волокноутворювання, попередньо перемішують, причому обсяг перемішування повинен бути не менше тримісячної норми виробітку.
Текст
Реферат: UA 89145 U UA 89145 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі хімічної технології неорганічних матеріалів, зокрема до отримання волокон з мінеральних гірських порід. Волокна можуть бути використані в будівельній, текстильній, хімічній промисловості, машинобудуванні, електроніці та інших галузях промисловості. Відомий спосіб виготовлення безперервних мінеральних волокон з базальтових порід шляхом плавлення базальту, подачі базальтового розплаву в зону виробітку для струминної подачі до філь'єри, що характеризується тим, що відбір розплаву ведуть в зоні, розташованій на висоті рівня розплаву в зоні виробітку (SU 1823958, С03В 37/00, 2002). Відомий також спосіб отримання мінеральних волокон шляхом плавлення породи з розміром частинок менше 80 мм при Т=1050-1480 °C, при в'язкості розплаву 30-160d*Pa*s при 1450 °C, енергією активації в'язкої течії не більше 290 кДж/моль, причому відношення висоти розплаву в живильному каналі до висоти в плавильній ванні становить (0,8-1,1)/(2-6), а відношення ширини живлячого каналу до ширини плавильної ванни складає (0,8-1)/(5-12) (ЕР 0869922, С03В 37/08, 1998). Відомий також спосіб отримання безперервного алюмосилікатного волокна, що включає плавлення базальтової породи в електропечі, барботаж розплаву в зоні плавлення і гомогенізацію, дегазацію та формування волокон за рахунок подачі розплаву на фільєрний живильник з потужністю не менше 5 кВт. (RU 2104250, С03В 37/02, 1998). Відомий також спосіб отримання безперервного мінерального волокна, що включає плавлення базальтової гірської породи в зоні плавлення ванної печі, барботаж розплаву, дегазацію, гомогенізацію, подачу розплаву з фідера на фільєрний живильник та формування волокон, причому барботаж розплаву здійснюється шляхом подачі кисневмісного газового агента через сопла, встановлені в донній частині зони плавлення, в кількості, що визначається за формулою +2 +3 Vo2=(A(CFe /CFe )+кР)М, де А - емпіричний коефіцієнт, що характеризує вміст металевих домішок у розплаві гірської породи, рівний 0,01-0,5; 3 Vo2 - обсяг подаваного кисневмісного газового агента, м ; +2 +2 CFe - масова концентрація Fe в розплаві гірської породи, мас. %; +3 +3 CFe - масова концентрація Fe в розплаві гірської породи, мас. %; К - коефіцієнт втрати кисню, що дорівнює 0,1-1,0, безрозмірний; 3 Р - питома витрата кисневмісного агента, рівний 0,15-1,1 м /кг; М - маса розплаву в обсязі плавильної печі, кг. При цьому додатково проводять відбір розплаву через донну частину фідера зі швидкістю відбору 0,5-5 кг/хв (RU 2180892, 27.03.2002). Найбільш близьким до запропонованого способу отримання безперервного мінерального волокна по технічній суті і досягнення результату є спосіб отримання безперервного алюмосилікатного волокна, що включає дроблення гірської породи, миття, сортування, магнітну сепарацію, попередній підігрів, завантаження у ванну плавильну піч, плавлення породи, барботаж розплаву, дегазацію, гомогенізацію, подачу розплаву з фідера на фільєрний живильник та формування волокон. Плавлення гірської породи ведуть в регенеративній ванній печі з підковоподібним напрямком полум'я з точністю підтримки температури в контрольних точках розплаву ± 10 °C і рівномірність розподілу температури на фільєрній пластині живильника становить ± 5 °C, при цьому температура в n-точці пластини визначається за формулою: Tn=G·Тзад(1+K·L), де Tn - температура в п - точці фільєрної пластини; Тзад - задана мінімальна температура в центральній точці фільєрній пластини; L - віддаленість n-точки від центру фільєрної пластини, мм; К - емпіричний коефіцієнт, що залежить від градієнта температур розплаву, рівний (0,0010,013) 1/мм; G - коефіцієнт, що враховує якість підготовки розплаву, що залежить від часу перебування розплаву в печі, що визначається за формулою G=1-e-t/10, де t≥5 год., причому питома розривна навантаження волокна становить не менше 650 мН/текс, обривність волокна - менше 1 обриву на 10 кг витягнутого волокна, а продуктивність витягування волокна з одної фільєри живильника становить не менше 0,9 кг/добу (RU 2303005, С03В7/02, 2005). Недоліком відомих способів є невисоке розривне навантаження одержуваних волокон, висока обривність волокна і недостатньо висока продуктивність процесу. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення якості волокна за рахунок максимального руйнування кристалічної решітки складових сировинної композиції у ванній плавильної печі і стабільної в'язкості розплаву на фільєрному полі живильника, підвищення 1 UA 89145 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 продуктивності процесу, а також зниження енергоємності процесу отримання безперервного базальтового мінерального волокна. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання безперервного базальтового волокна, що включає дроблення, миття, магнітну сепарацію, завантаження, плавлення гірської породи, барботаж розплаву, дегазацію, гомогенізацію, подачу з фідера на фільєрний живильник. Плавлення гірської породи здійснюється в рекуперативної ванної печі з використанням плоскополум'яних склепінних пальників з діаметром плями нагріву поверхні розплаву рівним ширині печі. Підтримка температури розплаву на виході з печі ±10 °C, при цьому температура розплаву на вході у фідер вище, ніж температура розплаву в точках відбору на фільєрний живильник на 20-200 °C, це дозволяє стабільно вести технологічний процес, забезпечуючи рівномірно однакову в'язкість на полі фільєрного живильника, при цьому температура в місці відбору розплаву визначається відповідно до формули, ТO=С·ТП, де То - температура в місці відбору розплаву на фільєрний живильник; Тп - температура розплаву в пічному агрегаті; С - емпіричний коефіцієнт, що залежить від в'язкості розплаву при температурі вироблення, визначається співвідношенням в'язкості розплаву контрольної породи до в'язкості розплаву використовуваної сировини, з урахуванням площі перерізу фільєрного отвору; C=Sк·ρк/Sc·ρc, де Sк - площа перерізу фільєрного отвору для отримання волокна з контрольної породи; Sc - площа перерізу фільєрного отвору для отримання волокна з сировинної композиції; ρк - в'язкість розплаву з контрольної породи; ρc - в'язкість розплаву із сировинної композиції. Різниця в'язкості розплаву в фільєрних отворах живильника не більше 10 % досягається за рахунок відбору з шару розплаву на глибині 40-100 мм і рівномірної подачі на фільєрне поле через отвори внутрішньої сітки живильника. Співвідношення довжини печі до ширини пічного агрегату залежить від часу, необхідного на руйнування кристалічної решітки сировини при приготуванні розплаву. Час витримки розплаву визначається експериментально, він залежить так само від температури нагрівання. Одним з основних показників якості розплаву, що визначає час витримки і що впливає на характеристики одержуваного волокна, є наявність в ньому кристалів розміром більше 4 мкм. Подачу розплаву з ванної печі в фідер здійснюють тонким шаром розплаву не більше 80 мм, через розділовий перелив. Ширина входу у фідер повинна бути більш ніж у два рази менше ширини печі. Для здійснення способу використовують лужні гірські породи, які мають інтервал плавлення від 1150 до 1400 °C, із співвідношенням сил поверхневого натягу розплаву до в'язкості, при якому можливе волокноутворення. Спосіб отримання безперервного мінерального волокна здійснюють наступним чином. Порода, яка надійшла, попередньо проходить стадію дроблення до фракції не більше 50 мм, миється від пилоподібних частинок і частинок розкривної породи в мийному барабані. На конвеєрі технологічної лінії підготовки породи встановлений магнітний сепаратор, що виключає можливість потрапляння металевих часток в басейн ванної плавильної печі. Виконують попередній підігрів породи в завантажувальному бункері, перед завантаженням у ванну піч до 250 °C за рахунок використання тепла відхідних газів, що дозволяє уникнути температурних стрибків при завантаженні в піч, а також більш повно використовувати енергію горіння газу, знижуючи енерговитрати на плавлення мінералу. Плавлення породи ведуть при температурі 1350-1500 °C, в рекуперативної ванної печі з використанням плоскополум'яних склепінних пальників з діаметром плями нагріву поверхні розплаву рівним ширині печі, що дає можливість рівномірного обігріву поверхні розплаву в печі та підігріву повітря, що подається на горіння природного газу, що також знижує енерговитрати на кілограм одержуваного безперервного базальтового волокна. У зв'язку з тим, що хімічна однорідність породи навіть у межах одного родовища невелика, для отримання гомогенного розплаву і зменшення енерговитрат необхідних на витримку розплаву при високих температурах, сировину попередньо перемішують, причому обсяг перемішування повинен бути не менше тримісячної норми виробітку. Тривалість часу перебування розплаву у ванній печі визначається наявністю кристалів розміром більше 4 мкм в точці відбору на фільєрній живильник. Порода плавиться при температурі 1350-1500 °C, для інтенсифікації процесу та з метою одержання однорідного розплаву по в'язкості, барботують азотом або іншим інертним газом. Висока однорідність розплаву по в'язкості і відсутність великих кристалів забезпечує технологічний процес витяжки нитки із зниженою обривності менше 1 обриву у 2 години на одному фільєрному живильнику, що забезпечується за рахунок високої температури плавлення породи, тривалості перебування розплаву в печі та додаткового 2 UA 89145 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 барботажу. Розплав з фідера ванної печі надходить до зливних пристроїв, що мають електрообігрів, розташованим в донній частини фідерного каналу, і по них подається на фільєрні живильники. Однорідність в'язкості розплаву на полі фільєрного живильника дозволяє підтримувати постійним діаметр елементарного волокна на всіх отворах живильника при мінімальному середньоквадратичному відхиленні. Подача розплаву тонким шаром розплаву не більше 80 мм, через розділовий перелив забезпечує захист живильників від можливих включень тугоплавких частинок. Безперервне мінеральне волокно, отримане з даного способу, має такі якісні показники: - Діаметр отриманого елементарного волокна -12±1 мкм; - Питома розривне навантаження елементарного волокна становить не менше 2500 МПа; - Менше 1 обриву в 2 години на одному фільєрному живильнику. Продуктивність процесу витяжки волокна з одного фільєрного отвору - не менше 50 км нитки на годину. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб одержання безперервного мінерального волокна, що включає дроблення гірської породи, миття, сортування, магнітну сепарацію, попередній підігрів, завантаження у ванну плавильну піч, плавлення породи, барботаж розплаву, дегазацію, гомогенізацію, подачу розплаву з фідера на фільєрний живильник та формування волокон, плавлення гірської породи ведуть з використанням рекуперативної ванної печі та плоскополум'яних склепінних пальників з діаметром плями нагріву поверхні розплаву рівним ширині печі, підтримка температури розплаву на виході з печі ±10 °C, при цьому температура розплаву на вході у фідер вище, ніж температура розплаву в точках відбору на фільєрний живильник на 20-100 °C, при цьому температура в місці відбору розплаву визначається відповідно до формули: ТO=С·ТП, де То - температура в місці відбору розплаву на фільєрний живильник; Тп - температура розплаву в пічному агрегаті; С - емпіричний коефіцієнт, що залежить від в'язкості розплаву при температурі вироблення, визначається співвідношенням в'язкості розплаву контрольної породи до в'язкості розплаву використовуваної сировини, з урахуванням площі перерізу фільєрного отвору: C=Sк·ρк/Sc·ρc, де Sк - площа перерізу фільєрного отвору для отримання волокна з контрольної породи; Sc - площа перерізу фільєрного отвору для отримання волокна з сировинної композиції; ρк - в'язкість розплаву з контрольної породи; ρc - в'язкість розплаву із сировинної композиції, причому різниця в'язкості розплаву в фільєрних отворах живильника не більше 10 %, обігрів печі здійснюють газовим або рідким паливом, процес ведуть у ванній печі з прямокутним дзеркалом розплаву, довжина печі повинна бути більш ніж у два рази більше ширини, швидкість руху розплаву в печі має бути не більше 12 м/год., подачу розплаву з ванної печі в фідер здійснюють тонким шаром розплаву не більше 80 мм, через розділовий перелив, ширина входу у фідер повинна бути більш ніж у два рази менше ширини печі, сировину, за яку використовують лужні гірські породи, які мають інтервал плавлення від 1150 до 1400 °C, із співвідношенням сил поверхневого натягу розплаву до в'язкості, при якому можливе волокноутворювання, попередньо перемішують, причому обсяг перемішування повинен бути не менше тримісячної норми виробітку. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: C03B 37/08, C03B 37/06
Мітки: мінерального, безперервного, одержання, волокна, спосіб
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/5-89145-sposib-oderzhannya-bezperervnogo-mineralnogo-volokna.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб одержання безперервного мінерального волокна</a>
Попередній патент: Спосіб препарування язика у щурів
Наступний патент: Спосіб отримання триметоксисилілвмісних амінополікарбонових кислот
Випадковий патент: Пристрій для гелієво-неонової лазеротерапії