Статьи

Мини-заводы для производства базальтового волокна

 

Создание мини-заводов по производству строительных материалов позволяет в короткое время на имеющихся производственных площадях освоить выпуск необходимой продукции и быстро окупить вложенные средства.
В строительстве в связи с новыми теплотехническими нормами и увеличением цен на энергоносители особенно остро стоит вопрос использования высокоэффективных, экологических и пожаробезопасных теплоизоляционных материалов.
 
Россия и государства СНГ располагают неограниченными ресурсами горных пород, таких как базальт, габбро, диабаз, порфирит и другие, представляющих ценность не только в качестве облицовочных материалов, но и как однокомпонентное сырье для производства базальтовых волокон с уникальными свойствами. Базальтовые волокна нетоксичны, обладают высокими физико-механическими характеристиками, повышенной по сравнению с минеральными и стеклянными волокнами устойчивостью к кислотам и щелочам, низким коэффициентом теплопроводности, более высокой температурой применения. Эти свойства базальтовых волокон и обусловили создание новых высокоэффективных строительных и технических материалов и изделий для различных отраслей промышленности, во многих случаях способных заменить асбест, металл, древесину, пластик.

 

Производство супертонкого базальтового волокна, освоенное в различных регионах России и государствах СНГ, базируется на технологии дуплекс-процесса, когда для получения первичной нити применяется платиновая фильера, масса которой достигает 2 кг, а съем с такой фильеры не превышает 50 т волокна в год. При дуплекс-процессе к базальтовой породе, используемой в качестве сырья, предъявляются жесткие ограничения по минералогическому и химическому составу.

 

С целью исключения этих недостатков разработана новая технология производства супертонкого базальтового волокна (ГОСТ 4640-93. Вата минеральная. Технические условия). Для реализации новой технологии было создано оборудование производительностью 150 т волокна в год. Оригинальным в данном оборудовании является компактная технологическая линия переработки природного камня в волокно в виде минераловатного ковра.

 

На линии производится плавление горной породы в специальной индукционной печи, раздув струи расплава базальта в волокно сжатым воздухом и формирование минераловатного ковра. Все оборудование работает на электричестве, а драгоценные металлы в конструкции линии не используются.


 

На рис.1.представлена схема технологической линии для производства базальтового волокна.

 




 

Горная порода (шихта), находящаяся в бункере механизма загрузки, непрерывно засыпается в водоохлаждаемый тигель индукционной печи плавильного комплекса «Базальт». Конструкция индукционной печи позволяет выводить ее на рабочий режим с температурой свыше 2000°С за 40 мин, а также при необходимости многократно выполнять циклы «нагрев — охлаждение» без повреждения печи.
 
Высокая температура нагрева расплава базальта при небольших габаритах индукционной печи позволяет получать непрерывную струю гомогенизированного расплава.
Ресурс работы водоохлаждаемых тиглей до их ремонта составляет около полугода. В индукционной печи шихта плавится, и расплав непрерывной струей подается в дутьевую головку, где производится плавление горной породы в специальной индукционной печи, раздув струи расплава базальта в волокно сжатым воздухом и формирование минераловатного ковра. Все оборудование работает на электричестве, а драгоценные металлы в конструкции линии не используются.
 
Скоростными турбулентными потоками воздуха перерабатывается в волокно. Отработанный воздух энергоносителя вместе с волокном и не волокнисты ми включениями попадают в камеру волокноосажден ия. Волокно сепарируется и ложи гея на ленточный конвейер в виде ковра, а неволокнистые включения собираются в специальном бункере. При выходе из камеры волокноосаждения ковер подпрессовы- вается до заданной толщины и передается на машину для прошивки матов.

 

 

Рис. 2. Относительная себестоимость изготовления базальтового волокна

 

Получаемое по данной технологии базальтовое волокно имеет следующие характеристики:

Плотность, кг/м3 ...............................................................................................................23-40

Средний диаметро волокна в мкм................................................................3

Содержание неволокнистых включений («корольков»)
размером свыше 0,25 мм, %....................                                     ……8-12
Коэффициент теплопроводности, при 25°С, Вт/(м К) ………………. 0,041
Предельная температура применения без объемной усадки, °.......С 750

 

Первые линии ВМ-10 по производству базальтового волокна, основанные на этой технологии, были изготовлены и запущены фирмой «Рось» в Алтайском крае, Республике Коми, Москве в 1993-1994 гг. |1]. Дальнейшие исследования и анализ особенностей технологического процесса в условиях промышленного производства обусловили создание основы для разработки оборудования ми ни-заводов с более высокой производительностью. В настоящее время в России по этой технологии работают 10 производств.

 

В таблице приведены характеристики мини-заводов серии ВМ для производства базальтового волокна.
 
Кроме технологической линии в состав мини-заводов серии ВМ входят системы оборотного водоснабжения, технологической вентиляции, обеспечения сжатым воздухом.

 

Для мини-заводов серии ВМ необходима производственная площадь 700 м2, в том числе:

 

  • технологическая линия с системами водоснабжения
и вентиляции — 300 м2;
  • участок подготовки и хранения сырья — 150 м2;
  • склад готовой продукции — 250 м2.

 

Участок подготовки и хранения сырья и склад готовой продукции могут быть оборудованы в холодном закрытом помещении.
Технологический процесс подготовки сырья состоит из операций дробления щебня, сушки, просеивания и загрузки его в тару. Для выполнения этих операций участок подготовки сырья должен быть укомплектован дробильно-сортировочным оборудованием, установкой сушки шихты и подъемно-транспортными механизмами. Места повышенной запыленности, дробления и просеивания необходимо оборудовать вытяжной вентиляцией.

 

Процесс плавления базальта в индукционной печи не сопровождается выделением вредных веществ в атмосферу. Отсутствуют продукты сгорания энергоносителя и нет восстановительных реакций расплавленного базальта с энергоносителем.
 
Основным веществом, которое может выделяться в атмосферу в процессе эксплуатации мини-завода, является неорганическая пыль. Источники выделения пыли: дробильно-сортировочное оборудование и технологическая линия. В технологической линии источниками выделения пыли являются механизм загрузки и камера волокноосаждения, из которой вместе с воздухом технологической вентиляции происходит прорыв отдельных волокон сквозь сетку конвейера. Для их улавливания мини-заводы оборудуются фильтрами.
 
В качестве шихты целесообразно использовать мытые отсевы дробления щебня фракцией 2—5 мм, которые каменные карьеры реализуют по ценам ниже, чем строительный щебень. В этом случае отпадает необходимость в дробильно-сортировочном оборудовании.
 
На рис. 2 показана относительная себестоимость изготовления базальтового волокна на мини-заводах серии ВМ. За 100% принята себестоимость волокна, изготовляемого по технологии дуплекс-процесса. Производительность оборудования дуплекс-процесса 87 т волокла в год. В себестоимости волокна, выпускаемого на мини-заводах серии ВМ, наибольшая доля затрат приходится на оплату электроэнергии и заработную плату. Стоимость сырья в себестоимости волокна составляет 3—5%. Поэтому главным критерием выбора сырья является не минералогический и химический состав, а его стоимость и транспортные расходы на доставку.
 
Разработанная технология изготовления базальтового волокна по сравнению с традиционной технологией дуплекс-процесса имеет ряд преимуществ:
отсутствие платиновых фильер значительно сокращает первоначальные затраты на освоение производства;
к базальтовому сырью не предъявляется жестких ограничений по минералогическому и химическому составу, что позволяет использовать местное сырье;
 
Работа оборудования на электричестве позволяет эксплуатировать линии во всех регионах, а не только в тех, где имеется природный газ;
возможность быстрого выведения печи на режим плавления шихты и получения волокна;
 
Себестоимость волокна ниже, чем полученного фильер ным способом.
Опыт эксплуатации уже действующих по этой технологии мини-заводов и состояние отечественной материально-технической базы производства строительных материалов свидетельствует о перспективности данного направления создания производства современных утеплителей.

 

Литература:
1. Уваров А.С. Негорючий экологически чистый ба- зальтоволокнистый утеплитель // Строит, материалы. 1997. №4. С. 26-27.

 


 

Назад