Способы получения минеральных волокон

6. определение влажности

 Результаты термодинамического  расчета выполнены по известной  универсальной программе АСТРА-4.

 Полученная плазменной  технологией минеральная вата  по результатам исследований  имеет следующие физико-химические  свойства: водостойкость 2,08; содержание  корольков 22,5; средний диаметр  10,84 мкм; относительная влажность  0,128 %; кислотостойкость 98,5 %; щелочестойкость 97,71 %; средняя длина волокон 60 мм; температуроустойчивость 1600 К; модуль кислотности 13,8 %.

 

3. Получение минеральных волокон из техногенных отходов по плазменной технологии.

 

В качестве исходных материалов для получения расплавов использовались базальтовая порода месторождения Кемеровской области, отходы горю-

чих сланцев месторождения  КНР и зола ТЭЦ  г. Северска Томской области.

Указанные материалы подвергались плавлению на плазменной установке [5]. Их химический состав представлен в табл. 1.

Таблица 1. Химический состав исходных материалов.

 

Исходные материалы	Содержание оксидов, мас.%
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	п.п.п.
Базальт	49,40	16,17	7,24	8,98	3.37	14,84
Отходы горючих сланцев	61,59	23,36	7,91	1,60	1,27	4,27
Зола ТЭЦ	51.16	34,57	3,62	8,33	0,91	1,41

 

Все исследуемые сырьевые материалы (табл. 1) содержат значительное

количество SiO2 (49–61%), который является основным стеклообразователем.

Получение волокон состоит  из двух неразрывно следуемых процессов:

расплавления в плавильных агрегатах исходных материалов до образования

расплава требуемой температуры  и переработки его в волокна.

Проведенный анализ существующих устройств для получения силикатных расплавов показал, что использование  традиционных технологий сопря жено с колоссальными энергозатратами и с невозможностью добиться от рас плава физико-механических свойств (вязкость, поверхностное натяжение), необходимых для получения качественных волокон. Это связано с высокими температурами плавления этих материалов (1600–1900 ○С). Использование

в качестве источника тепловой энергии концентрированного потока низкотемпературной плазмы, благодаря  высокой температуре воздействия  на материалы (3000–5000 ○С), сокращает  время образования расплава.

 

Для проведения экспериментов  по получению минеральных волокон

с использованием энергии  низкотемпературной плазмы была создана  экспериментальная установка. Принцип  работы установки основан на взаимодействии высококонцентрированных потоков  плазмы с порошкообразным сырьевым материалом, в результате которого осуществляется нагрев и плавление дисперсных частиц. Образованный расплав поступает во вращающийся реактор и под действием центробежных сил в виде пленки поднимается по его стенке и, срываясь с кромки, вытягивается в волокна. Характеристики полученных минеральных волокон

представлены в табл. 2.

 

 

Согласно результатам, представленным в табл. 2, можно выделить минеральные  волокна, полученные из золы и отходов  горючих сланцев, которые в сравнении с традиционными волокнами из базальта обладают значительно большим модулем кислотности, а следовательно, повышенными химической стойкостью, эксплуатационными свойствами, высокими физико-механическими и теплотехническими показателями, обладающими долговечностью, т. к. оксид кремния, которым обогащены полученные волокна, повышает их устойчивость как в кислых, так и в щелочных растворах и в воде [4].

 

Физико-химические исследования золы и отходов горючих сланцев показали, что эти исходные материалы наряду с базальтовыми породами могут быть использованы для производства теплоизоляционных материалов на основе минеральных волокон с учетом экологической безопасности.

 

4. Плавильный агрегат  с использованием низкотемпературной  плазмы.

 

Экспериментальный комплекс, включающий в себя плазменный источник тепла для получения распава из тугоплавких силикатсодержащих материалов и последующей выработкой волокнистого материала (рисунок 1).

 

 

Принцип работы установки  основан на взаимодействии высококонцентрированных  потоков плазмы 5 с порошкообразным сырьевым материалом (зола, отходы горючих сланцев) фракцией от 50 мкм до 2 мм. Подача сырья осуществляется тангенциально непосредственно в область горения дуги. Подаваемое сырье под действием высококонцентрированных потоков плазмы расплавляется и осаждается на стенках водоохлаждаемого концентратора 2, образуя при этом гарнисажный слой, который обладает низкой теплопроводностью. Соответственно создаются благоприятные условия для концентрации тепловой энергии плазменного потока и стекания с гарнисажа избыточного расплава в бассейн печи, где он подвергается дополнительному омическому нагреву за счет протекания электрического тока.

 

5. Химический состав  зол отбора Красноярских ТЭЦ.

Таблица 3.

 

 

Сырье удовлетворяет следующим  требованиям:

 

- Легкодоступность и достаточные  балансовые запасы месторождений,  наличие транспортных магистралей.

- Расположение источника  сырья вблизи перерабатывающего  предприятия.

- Легкоплавкость сырья,  содержание достаточного количества  стеклообразующих оксидов.

- Стабильный химический  и минералогический состав сырья,  позволяющий получать расплав  со значительным интервалом вязкости, стойкий к воздействиям атмосферных,  температурных и физико-химических  факторов.

 

 

Вывод:

 

1. Использование агрегатов для получения силикатных расплавов в условиях низкотемпературной плазмы позволяет изготовлять волокна из таких сырьевых материалов как зола и отходы горючих сланцев с повышенным модулем кислотности.
2. Рассмотрен метод получения минерального волокна в коксовой вагранке.
3. Минеральные волокна можно получать в рудно-термических печах с закрытой дугой.

 

Исследования физико-химических методов получения минеральных  волокон из золошлаковых отходов еще не доведены до совершенства. Область для научных исследований этой темы остается открытой. При сравнении химического состава зол и горных пород, использующихся при производстве минеральных волокон, видим, что он практически совпадает. А для производства минеральных волокон из золошлаковых отходов требуется лишь определенный уровень подготовки шихты. В своей работе я хочу подготовить шихту из зол, после получить минеральные волокна из нее, исследовав разные физико-химические методы и выбрав наиболее эффективный.

 Экологическое воздействие  золоотвалов было неоднократно доказано, а огромные объемы этих отходов в перспективе дают практически неиссякаемый источник материала для производства минеральных волокон и изделий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников:

 

1. Основы производства базальтовых волокон и изделий / Д.Д. Джигирис, М.Ф. Махова. – М.: Теплоэнергетик, 2002.
2. Горяйнов К. Э., Коровникова В. В. Технология производства полимерных и теплоизоляционных изделий. М.: Наука и техника, 1975. – 130 с.
3. Чистяков Б. З., Лялинов А. Н. Использование минеральных отходов промышленности в производстве строительных материалов. Л.: Стройиздат, 1984 – 53 с.
4. Вестник ТГСАУ №4 2009г.
5. Получение силикатных расплавов с использованием низкотемпературной плазмы при производстве минерального волокна. Диссертация Волокитина О.Г. 2010г.
6. http://www.bazaltprom.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=9&Itemid=16
7. http://sibac.info/index.php/2009-07-01-10-21-16/1685-2012-03-25-14-47-48