RU2422388C2 - Method of producing high-silicate fibre from rock, module kubol-s apparatus for realising said method, high-silicate continuous fibre, high-silicate chopped fibre, high-silicate coarse fibre and high-silicate staple fibre made using said method - Google Patents

Method of producing high-silicate fibre from rock, module kubol-s apparatus for realising said method, high-silicate continuous fibre, high-silicate chopped fibre, high-silicate coarse fibre and high-silicate staple fibre made using said method Download PDF

Info

Publication number
RU2422388C2
RU2422388C2 RU2009103836/03A RU2009103836A RU2422388C2 RU 2422388 C2 RU2422388 C2 RU 2422388C2 RU 2009103836/03 A RU2009103836/03 A RU 2009103836/03A RU 2009103836 A RU2009103836 A RU 2009103836A RU 2422388 C2 RU2422388 C2 RU 2422388C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
silicate
fibre
rock
homogenizer
Prior art date
Application number
RU2009103836/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Федорович Кибол (UA)
Виктор Федорович КИБОЛ
Роман Викторович Кибол (UA)
Роман Викторович КИБОЛ
Ирина Викторовна Кибол (UA)
Ирина Викторовна Кибол
Original Assignee
Виктор Федорович КИБОЛ
Роман Викторович КИБОЛ
Ирина Викторовна Кибол
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Федорович КИБОЛ, Роман Викторович КИБОЛ, Ирина Викторовна Кибол filed Critical Виктор Федорович КИБОЛ
Priority to RU2009103836/03A priority Critical patent/RU2422388C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422388C2 publication Critical patent/RU2422388C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to apparatus for producing inorganic fibre from natural minerals and rock, as well as to fibre made using the disclosed apparatus, specifically high-silicate continuous, chopped, coarse and staple fibre. The raw material used is silica-based rock. After obtaining a melt of the said rock, its temperature is brought to 1750-1850°C. After homogenisation and stabilisation of the melt, a discharge zone is created on the path of the stream of the melt to the drawing nozzle of the discharge orifice, in which the stream of the melt gives the shape of stripes with thickness 3.0-20.0 mm and the melt passes through this zone with speed V=(7-9)10-4 m/s, and air pressure in the discharge zone over the stream of the melt is kept in the range of 0.10…0.30 Pa. The apparatus has a furnace for obtaining melt, and a feeder on the output of which there is a transfer chamber. There is a discharge orifice on the wall of the housing of the transfer chamber, in which a bushing assembly if fitted and there is a mechanism for obtaining fibre at the output of the discharge orifice. Between the furnace and the feeder there is a homogeniser made in form of two vertical and coaxial cups placed one inside the other with a gap, which form an inner receiving chamber and outer clarification chamber in which there is a vertical partition. The clarification chamber is fitted with apparatus for creating air discharge in its cavity, and there is a gap for passage of the stream of the melt between the bottom of one cup and the free end of the other cup.
EFFECT: high strength and chemical resistance of the obtained fibre owing to creation of conditions for reducing the amount of foreign, particularly gaseous inclusions in the fibre.
13 cl, 1 dwg, 16 tbl, 4 ex

Description

Группа изобретений относится к средствам получения непрерывных, рубленых, грубых, штапельных неорганических волокон из таких природных минералов и горных пород, как пески, кварц, измельченный кварцевый песчаник, кварциты, а также к волокнам, изготовленным предлагаемыми средствами, а именно к высокосиликатному непрерывному волокну, высокосиликатному рубленому волокну, высокосиликатному грубому волокну, высокосиликатному штапельному волокну.The group of inventions relates to means for producing continuous, chopped, coarse, staple inorganic fibers from natural minerals and rocks such as sands, quartz, crushed quartz sandstone, quartzites, as well as fibers made by the proposed means, namely, highly silicate continuous fiber, highly silicate chopped fiber, highly silicate coarse fiber, highly silicate staple fiber.

Использование неорганических волокон из природных материалов - песков - в качестве сырья дает возможность выпускать экологически чистые, устойчивые к атмосферным влияниям материалы, которые позволяют заменить во многих случаях асбест, стекло, металл, древесину и другие используемые в промышленности материалы. Поэтому потребность и технические требования к предлагаемым материалам возрастает. Особенно следует отметить возможность использования в качестве наполнителей различных строительных материалов волокон из песка вместо стеклянных волокон при производстве, например, материалов типа стеклофибробетона.The use of inorganic fibers from natural materials - sand - as a raw material makes it possible to produce environmentally friendly, weather-resistant materials that can replace in many cases asbestos, glass, metal, wood and other materials used in industry. Therefore, the need and technical requirements for the proposed materials is increasing. Particularly noteworthy is the possibility of using sand fibers instead of glass fibers as fillers for various building materials in the manufacture, for example, of materials such as fiber-reinforced concrete.

Известен способ производства непрерывного волокна из горных пород, включающий операции дробления породы, ее плавления в плавильной печи и вытягивания из расплава через фильеру непрерывного волокна /патент РФ №2102342, МПК 6 С03В 37/00, опубл. 20.01.1998/. В качестве горной породы в описанном способе используют породы базальтовой группы от основного до среднего состава, а температуру в плавильной печи устанавливают в пределах 1500-1600°С.A known method for the production of continuous fiber from rocks, including the operation of crushing the rock, melting it in a melting furnace and pulling it out of the melt through a continuous fiber spinneret / RF patent No. 2102342, IPC 6 C03B 37/00, publ. 01/20/1998 /. The rocks of the basalt group from the main to the average composition are used as rocks in the described method, and the temperature in the melting furnace is set in the range of 1500-1600 ° C.

Получаемые по описанному способу волокна имеют недостаточную прочность на разрыв, обусловленную наличием в них инородных включений.The fibers obtained by the described method have insufficient tensile strength due to the presence of foreign inclusions in them.

Наиболее близким к предлагаемому способу по количеству существенных признаков является способ производства высокосиликатных волокон из горных пород, включающий операции загрузки горной породы в плавильную печь, получение расплава, его гомогенизацию и стабилизацию, получения волокна из расплава, вытекающего из фильеры выработочного отверстия /патент РФ №2118300, МПК 6 С03В 37/02, 1998/.Closest to the proposed method by the number of essential features is a method of producing highly silicate fibers from rocks, including the operations of loading rock into a smelting furnace, obtaining a melt, its homogenization and stabilization, obtaining fiber from a melt flowing from a nozzle of a working hole / RF patent №2118300 IPC 6 C03B 37/02, 1998 /.

Недостаток описанного способа состоит в недостаточной прочности и химической стойкости получаемых по описанному способу волокон из-за наличия в них инородных, в частности газообразных, включений.The disadvantage of the described method is the lack of strength and chemical resistance obtained by the described method of fibers due to the presence in them of foreign, in particular gaseous, inclusions.

Наиболее близкой к предлагаемой установке по количеству существенных признаков является установка для производства высокосиликатных волокон из горных пород, которая содержит печь для получения расплава, выход из которой соединен со входом фидера, на выходе которого установлена переходная камера, в стенке корпуса переходной камеры имеется выработочное отверстие, в котором установлен фильерный питатель, а на выходе из выработочного отверстия установлен механизм для получения волокон /патент РФ №62924 U1, МПК 6 С03В 37/02, опубл. 10.05.2007/.Closest to the proposed installation by the number of essential features is the installation for the production of highly silicate fibers from rocks, which contains a furnace for producing a melt, the outlet of which is connected to the input of the feeder, the outlet of which is equipped with a transition chamber, in the wall of the case of the transition chamber there is a production opening, in which a spinneret feeder is installed, and a mechanism for producing fibers is installed at the outlet of the production opening / RF patent No. 622924 U1, IPC 6 C03B 37/02, publ. 05/10/2007 /.

Недостаток описанной установки состоит в недостаточной прочности и химической стойкости получаемых в ней волокон из-за наличия в них инородных, в частности газообразных, включений.The disadvantage of the described installation is the lack of strength and chemical resistance of the fibers obtained in it due to the presence of foreign, in particular gaseous, inclusions.

Известно высокосиликатное непрерывное волокно, полученное способом, описанным в патенте РФ №2233810 /МПК 6 С03В 37/06, опубл. 10.08.2004/.Known high-silica continuous fiber obtained by the method described in the patent of Russian Federation No. 2233810 / IPC 6 C03B 37/06, publ. 08/10/2004 /.

Недостаток названного волокна состоит в его недостаточной прочности и химической стойкости из-за наличия в нем инородных, в частности газообразных, включений.The disadvantage of this fiber is its lack of strength and chemical resistance due to the presence in it of foreign, in particular gaseous, inclusions.

Известно высокосиликатное рубленое волокно, полученное способом, описанным в книге: «Непрерывное стеклянное волокно» /Под ред. М.Г.Черняка. - М.: Химия. - 1965. - 320 с. - С.214-215/.Known highly silicate chopped fiber obtained by the method described in the book: "Continuous glass fiber" / Ed. M.G. Chernyak. - M .: Chemistry. - 1965. - 320 p. - S. 214-215 /.

Недостаток названного волокна состоит в его недостаточной прочности и химической стойкости из-за наличия в нем инородных, в частности газообразных, включений.The disadvantage of this fiber is its lack of strength and chemical resistance due to the presence in it of foreign, in particular gaseous, inclusions.

Известно базальтовое грубое волокно /Композиционные материалы на основе базальтовых волокон. - В сб. науч. тр. / Киев: АН УССР. Ин-т проблем материаловедения им. И.Н.Францевича; Редкол.: Сергеев В.П. и др. - 1989. - 165 с. - С.9-14; УДК 666.19/. Названное волокно получено путем вытягивания струи расплава с ее последующим дроблением на отрезки длиной 70…100 мм.Known Basalt Coarse Fiber / Composite materials based on basalt fibers. - On Sat scientific tr / Kiev: AN USSR. Institute of Materials Science named after I.N. Frantsevich; Editorial: Sergeev V.P. et al. - 1989. - 165 p. - S.9-14; UDC 666.19 /. The named fiber was obtained by stretching a jet of melt with its subsequent crushing into segments of length 70 ... 100 mm.

Недостаток названных волокон состоит в их недостаточной прочности и химической стойкости из-за наличия в них инородных, в частности газообразных, включений.The disadvantage of these fibers is their lack of strength and chemical resistance due to the presence in them of foreign, in particular gaseous, inclusions.

Известно высокосиликатное штапельное волокно, полученное способом, описанным в патенте РФ №223810 /МПК 6 С03В 37/06, опубл. 10.08.2004/.Known highly silicate staple fiber obtained by the method described in the patent of the Russian Federation No. 223810 / IPC 6 C03B 37/06, publ. 08/10/2004 /.

Недостаток названных волокон состоит в их недостаточной прочности и химической стойкости из-за наличия в них инородных, в частности газообразных, включений.The disadvantage of these fibers is their lack of strength and chemical resistance due to the presence in them of foreign, in particular gaseous, inclusions.

В основу предлагаемой группы изобретений поставлена задача создания такого способа и установки для производства высокосиликатных волокон из горных пород, которые позволили бы существенно повысить прочность и химическую стойкость получаемых волокон за счет создания условий для уменьшения в них количества инородных, в частности газообразных, включений.The basis of the proposed group of inventions is the task of creating such a method and installation for the production of highly silicate fibers from rocks, which would significantly increase the strength and chemical resistance of the resulting fibers by creating conditions to reduce the amount of foreign, in particular gaseous, inclusions in them.

Поставленная задача решается путем выбора режимных параметров и такой горной породы, расплав которой еще до кипения имеет температуру, при которой большая часть инородных включений либо растворяется, либо сгорает, а образовавшиеся при этом газовые пузырьки могут быть легко удалены из расплава в специально созданной зоне разрежения воздуха на пути потока расплава к фильере.The problem is solved by choosing the operating parameters and such a rock, the melt of which even before boiling has a temperature at which most of the foreign inclusions either dissolve or burn, and the gas bubbles formed in this case can be easily removed from the melt in a specially created air rarefaction zone on the path of melt flow to the die.

Предлагаемый, как и известный, способ производства высокосиликатных волокон из горных пород включает операции загрузки горной породы в плавильную печь, получение расплава, его гомогенизацию и стабилизацию, получения волокна из расплава, вытекающего из фильеры выработочного отверстия, а согласно изобретению в качестве сырья используют породу на основе кремнезема, после получения расплава названной породы его температуру доводят до 1750…1850°С, а после гомогенизации и стабилизации расплава при указанной температуре на пути потока расплава к фильере выработочного отверстия создают зону разрежения, в которой потоку расплава придают форму полосы с толщиной 3,0…20,0 мм и пропускают ее через эту зону со скоростью V=(7…9)10-4 м/с, а давление воздуха в зоне разрежения над потоком расплава поддерживают в пределах 0,10…0,30 Па.The proposed, as well as known, method for the production of highly silicate fibers from rocks includes the steps of loading rock into a smelting furnace, producing a melt, homogenizing and stabilizing it, producing fiber from a melt flowing from a spinneret hole, and according to the invention, rock is used as a raw material silica-based, after obtaining the melt of the said rock, its temperature is brought to 1750 ... 1850 ° C, and after homogenization and stabilization of the melt at the indicated temperature in the melt flow path the discharge orifice spinneret to create a vacuum zone in which the melt flow is shaped into a strip with a thickness of 3.0 ... 20.0 mm and it is passed through the zone with a velocity V = (7 ... 9) 10 -4 m / s, and the air pressure in the rarefaction zone above the melt flow support within the range of 0.10 ... 0.30 PA.

Особенностью предлагаемого способа является и то, что в качестве сырья используют песок.A feature of the proposed method is that sand is used as a raw material.

Особенностью предлагаемого способа является и то, что в качестве сырья используют кварцевый песок.A feature of the proposed method is that quartz sand is used as raw material.

Особенностью предлагаемого способа является и то, что в качестве сырья используют или измельченный кварцевый песчаник, или кварциты.A feature of the proposed method is that either raw quartz sandstone or quartzite is used as raw material.

Предлагаемая, как и известная, установка для производства высокосиликатных волокон из горных пород по способу, описанному выше, содержит печь для получения расплава, выход из которой соединен со входом фидера, на выходе которого установлена переходная камера, в стенке корпуса переходной камеры имеется выработочное отверстие, в котором установлен фильерный питатель, а на выходе из выработочного отверстия установлен механизм для получения волокон, а согласно изобретению между печью и фидером установлен гомогенизатор, выполненный в виде двух вертикально и соосно установленных с зазором один в другом стаканов, образующих внутреннюю приемную камеру и внешнюю камеру осветления, в которой установлена вертикальная перегородка, предназначенная для получения на ее верхнем ребре потока расплава в виде полосы, камера осветления снабжена средством для создания разрежения воздуха в ее полости, а между дном одного стакана и свободным торцом другого стакана имеется зазор для прохода потока расплава.The proposed, as well as known, installation for the production of highly silicate fibers from rocks according to the method described above, comprises a furnace for producing a melt, the outlet of which is connected to the inlet of the feeder, the outlet of which has a transition chamber, in the wall of the case of the transition chamber there is a production opening, in which a spinneret feeder is installed, and a mechanism for producing fibers is installed at the outlet of the extraction opening, and according to the invention, a homogenizer is installed between the furnace and the feeder, made in the form vukh vertically and coaxially mounted with a gap in one of the glasses, forming an internal receiving chamber and an external clarification chamber, in which a vertical partition is installed, designed to receive a melt stream in the form of a strip on its upper edge, the clarification chamber is equipped with a means for creating rarefaction of air in it cavity, and between the bottom of one glass and the free end of the other glass there is a gap for the passage of the melt flow.

Особенностью предлагаемой установки является и то, что вертикальная перегородка в камере осветления гомогенизатора выполнена регулируемой по высоте.A feature of the proposed installation is that the vertical partition in the clarification chamber of the homogenizer is made adjustable in height.

Особенностью предлагаемой установки является и то, что гомогенизатор обеспечен системой нагрева, выполненной в виде, по меньшей мере, двух рядов газовоздушных форсунок, закрепленных под углом α=3…65° к вертикали и расположенных по радиусу в шахматном порядке на расстоянии H=(5…7)D от вертикальной оси гомогенизатора, где D - диаметр сопла форсунки, предназначенных для направления факела на внешнюю приемную камеру гомогенизатора.A feature of the proposed installation is that the homogenizer is provided with a heating system made in the form of at least two rows of gas-air nozzles fixed at an angle α = 3 ... 65 ° to the vertical and radially staggered at a distance of H = (5 ... 7) D from the vertical axis of the homogenizer, where D is the diameter of the nozzle nozzles designed to direct the torch to the external receiving chamber of the homogenizer.

Особенностью предлагаемой установки является и то, что гомогенизатор обеспечен устройствами для осуществления донного и бокового барботажа.A feature of the proposed installation is that the homogenizer is provided with devices for carrying out bottom and side bubbling.

Особенностью предлагаемой установки является и то, что вход в гомогенизатор расположен ниже дна печи.A feature of the proposed installation is that the entrance to the homogenizer is located below the bottom of the furnace.

Предлагаемое, как и известное, высокосиликатное непрерывное волокно изготовлено из горных пород, а согласно изобретению оно изготовлено из породы на основе кремнезема способом, описанным выше.We offer, as well as the well-known, highly silicate continuous fiber is made of rocks, and according to the invention it is made of silica-based rock by the method described above.

Предлагаемое, как и известное, высокосиликатное рубленое волокно изготовлено из горных пород, а согласно изобретению оно изготовлено из породы на основе кремнезема способом, описанным выше.We offer, as well as the well-known, high silicate chopped fiber made from rocks, and according to the invention it is made from silica-based rocks by the method described above.

Предлагаемое, как и известное, высокосиликатное грубое волокно изготовлено из горных пород, а согласно изобретению оно изготовлено из породы на основе кремнезема способом, описанным выше.We offer, as well as the well-known, high-silicate coarse fiber is made of rocks, and according to the invention it is made of silica-based rock by the method described above.

Предлагаемое, как и известное, высокосиликатное штапельное волокно изготовлено из горных пород, а согласно изобретению оно изготовлено из породы на основе кремнезема способом, описанным выше.We offer, like the well-known, highly silicate staple fiber made from rocks, and according to the invention it is made from silica-based rock by the method described above.

Авторами экспериментально выбраны горная порода и установлены оптимальные режимные параметры для осуществления способа получения высокосиликатных неорганических непрерывных, рубленых, грубых и штапельных волокон. Таким материалом оказалась горная порода на основе кремнезема. К кремнеземам относятся, в частности, пески, кварцевый песчаник, кварциты /Техническая энциклопедия. - М.: АО "Советская Энциклопедия". - T.11, с.581-583. - 1930/. Предлагаемая группа изобретений предусматривает использование в качестве сырья породы на основе кремнезема, в котором содержание окиси кремния равно или превышает 52%. Эта связано с тем, что увеличение содержания окиси кремния в сырье позволяет повысить температуру плавления породы, а это в свою очередь позволяет удалить из нее в процессе плавки большую часть твердых инородных включений - вредных примесей.The authors experimentally selected the rock and set the optimal operating parameters for the implementation of the method of producing highly silicate inorganic continuous, chopped, coarse and staple fibers. Silica-based rock turned out to be such material. Silica includes, in particular, sand, quartz sandstone, quartzite / Technical Encyclopedia. - M .: JSC "Soviet Encyclopedia". - T.11, p. 581-583. - 1930 /. The proposed group of inventions provides for the use of raw materials based on silica, in which the content of silicon oxide is equal to or greater than 52%. This is due to the fact that an increase in the content of silicon oxide in the raw material makes it possible to increase the melting temperature of the rock, and this, in turn, makes it possible to remove most of the solid foreign inclusions — harmful impurities — from it during smelting.

Температура ниже 1750°С для получения расплава из породы на основе кремнезема не обеспечивает удаления из расплава большинства твердых инородных включений и получения аморфного расплава. Нагрев же свыше 1850°С практически не сказывается на качестве получаемого продукта, поэтому экономически не оправдан. Кроме того, при температуре выше 1850°С отмечены случаи вскипания отдельных фрагментов расплава и, как следствие, образование новых газовых микропузырьков. Поэтому оптимальной оказалась температура расплава кремнезема 1750…1850°С.A temperature below 1750 ° C in order to obtain a melt from silica-based rock does not ensure the removal of most solid foreign inclusions from the melt and to obtain an amorphous melt. Heating above 1850 ° С practically does not affect the quality of the product obtained, therefore, it is not economically justified. In addition, at temperatures above 1850 ° C, cases of boiling of individual fragments of the melt and, as a result, the formation of new gas microbubbles were noted. Therefore, the optimum temperature was the melt of silica 1750 ... 1850 ° C.

Получение потока расплава в виде полосы более технологично, чем, например, в виде цилиндрического потока. Кроме того, именно форма полосы позволяет снизить градиент температур по толщине - по поперечному сечению потока расплава - сделать его равномерным. Толщина полосы зависит от вязкости расплава и скорости потока. Чем меньше толщина и выше скорость потока, тем более качественным получается в итоге процесса волокно, поскольку позволяет удалить из полосы в зоне разрежения большее количество пузырьков газов. Авторами экспериментально выявлены оптимальные значения толщины полосы расплава. Оптимальное значение толщины полосы расплава составляет 3,0…20,0 мм при скорости потока V=(7…9)10-4 м/с. Так, для создания толщины расплава менее 3,0 мм и скорости потока более V=9·10-4 м/с требуются дополнительные энергетические затраты на нагрев расплава и на повышение его скорости, что экономически не оправдано. Получение же расплава из породы на основе кремнезема толщиной более 20,0 мм, который движется со скоростью менее 7·10-4 м/с, не позволяет удалить из него такое количество пузырьков и инородных включений, которые позволили бы существенно повысить качество получаемых волокон. Давление воздуха в зоне разрежения над потоком расплава поддерживают в пределах 0,10…0,30 Па, поскольку такой уровень разрежения в зоне создания полосы расплава с толщиной 3,0…20,0 мм оказался достаточным для удаления из расплава большей части пузырьков и инородных включений. Повышение же уровня разрежения экономически не оправдано.Obtaining a melt stream in the form of a strip is more technologically advanced than, for example, in the form of a cylindrical stream. In addition, it is the shape of the strip that makes it possible to reduce the temperature gradient across the thickness — along the cross section of the melt flow — to make it uniform. The thickness of the strip depends on the viscosity of the melt and the flow rate. The smaller the thickness and the higher the flow rate, the more high-quality fiber is obtained as a result of the process, since it allows removing more gas bubbles from the strip in the rarefaction zone. The authors experimentally revealed the optimal values of the thickness of the melt strip. The optimum value of the thickness of the melt strip is 3.0 ... 20.0 mm at a flow velocity V = (7 ... 9) 10 -4 m / s. So, to create a melt thickness of less than 3.0 mm and a flow velocity of more than V = 9 · 10 -4 m / s, additional energy costs are required to heat the melt and increase its speed, which is not economically justified. The production of a melt from silica-based rock with a thickness of more than 20.0 mm, which moves at a speed of less than 7 · 10 -4 m / s, does not allow to remove from it such a number of bubbles and foreign inclusions that would significantly improve the quality of the obtained fibers. The air pressure in the rarefaction zone above the melt flow is maintained within the range of 0.10 ... 0.30 Pa, since this level of rarefaction in the zone of creation of the melt strip with a thickness of 3.0 ... 20.0 mm was sufficient to remove most of the bubbles and foreign matter from the melt inclusions. An increase in the level of rarefaction is not economically justified.

Основная задача предлагаемого решения - создание однородного по составу расплава и, как следствие, однородного по составу волокна. Термин "гомогенный" происходит от греческого "homogenës" - однородный по составу [см. Словарь иностранных слов и выражений / Авт.-сост. Е.С.Зенович. - М.: ООО "Издательство "Астрель": ООО "Издательство ACT", 2004. C.158]. Поэтому использование термина "гомогенизатор" в качестве названия ключевого устройства предлагаемой установки правомерно.The main objective of the proposed solution is the creation of a melt homogeneous in composition and, as a result, fiber homogeneous in composition. The term "homogeneous" comes from the Greek "homogenës" - uniform in composition [see Dictionary of foreign words and expressions / Avt.-sost. E.S. Zenovich. - M .: Astrel Publishing House LLC: ACT Publishing House LLC, 2004. C.158]. Therefore, the use of the term “homogenizer” as the name of the key device of the proposed installation is legal.

Гомогенизатор обеспечен системой нагрева, геометрические параметры которой найдены экспериментально. Учитывая ограниченность пространства, система выполнена в виде двух рядов газовоздушных форсунок, закрепленных под углом α=3…65° к вертикали и расположенных по радиусу в шахматном порядке на расстоянии H=(5…7)D от вертикальной оси гомогенизатора, где D - диаметр сопла форсунки, предназначенных для направления факела на внешнюю приемную камеру гомогенизатора. Такая конструкция системы нагрева гомогенизатора обеспечивает получение равномерного нагрева гомогенизатора и, как следствие, потока расплава.The homogenizer is provided with a heating system, the geometric parameters of which are found experimentally. Given the limited space, the system is made in the form of two rows of gas-air nozzles fixed at an angle α = 3 ... 65 ° to the vertical and arranged radially in a checkerboard pattern at a distance H = (5 ... 7) D from the vertical axis of the homogenizer, where D is the diameter nozzle nozzles designed to direct the torch to the external receiving chamber of the homogenizer. This design of the homogenizer heating system ensures uniform heating of the homogenizer and, as a consequence, the melt flow.

Предлагаемый способ реализуется в установке, которая схематически показана на прилагаемом чертеже.The proposed method is implemented in the installation, which is schematically shown in the attached drawing.

Установка для производства высокосиликатных волокон из горных пород «Модуль Кибол-S» содержит загрузчик сырья 1, выход которого соединен с емкостью электрической печи сопротивления 2, предназначенной для получения расплава. Выход печи 2 соединен сливным теплостойким устройством 3 со входом внешней приемной камеры 4 гомогенизатора 5. Гомогенизатор 5 состоит из внешней приемной камеры 4 и внутренней камеры осветления 6. Приемная камера 4 снабжена системой нагрева в виде газовоздушных форсунок 7, расположенных в два ряда, закрепленных под углом α=45° к вертикальной оси гомогенизатора 5 и расположенных по радиусу и в шахматном порядке на расстоянии Н=6D от оси гомогенизатора 5, где D - диаметр форсунки 7. Форсунки 7 предназначены для создания и направления факела на внешнюю приемную камеру 4 гомогенизатора 5. Установка снабжена системой барботажа, включающей барботажные сопла 8, предназначенные для подачи через них подогретого воздуха для повышения интенсивности перемешивания расплава с целью повышения его однородности по химическому составу и по температуре. Выход приемной камеры 4 соединен со входом камеры осветления 6. Камера осветления 6 снабжена устройством для создания разрежения воздуха в полости над слоем расплава /не показано/. Устройство для создания разрежения воздуха в полости камеры осветления 6 над слоем расплава выполнено в виде ротационного механического насоса с масляным уплотнением типа ВН-1МГ, которое соединено с верхней частью полости камеры осветления 6 [Лозинский М.Г. Тепловая микроскопия материалов. - М.: Металлургия. 1976. - С.30-67]. В камере осветления 6 установлена вертикальная перегородка 9, предназначенная для получения на ее верхнем ребре полосы расплава требуемой толщины. Перегородка 9 изготовлена наборной из соосно установленных колец с возможностью регулирования ее высоты в зависимости от вязкости расплава. Уровень расплава в камере осветления 6 выше, чем в приемной камере 5 и в фидере 10. Выход камеры осветления 6 соединен с фидером 10. Установка снабжена четырьмя переходными камерами 11, 12, 13, 14. Между фидером 10 и гомогенизатором 5 установлен порог 15. Фидер 10 имеет выходы в каждую переходную камеру 11, 12, 13, 14. Каждая переходная камера 11, 12, 13, 14 имеет собственное выработочное отверстие 16 и обогреваемый питатель с фильерами 17, расположенный ниже выработочного отверстия 16. Каждая переходная камера 11, 12, 13, 14 предназначена для создания тонкослойного потока расплава. Каждая переходная камера 11, 12, 13, 14 снабжена нагревателем 18. Дно переходных камер 11, 12, 13, 14 имеет наклон, направленный в сторону выработочного отверстия 16. При этом значение угла наклона для каждой камеры 11, 12, 13, 14 выбирают экспериментально из условия производства того или иного вида волокна и изделий. Переходные камеры 11, 12, 13, 14 имеют разные объемы, что позволяет получать из каждой камеры требуемое количество (объем) от 1 тонны до 1000 тонн волокна в год и осуществлять их работу в независимом друг от друга режиме. На входе в каждую переходную камеру 11, 12, 13, 14 установлен порог соответственно 15, 19, а выше порога - регулируемый шибер 20, которые предназначены для получения потока расплава требуемой толщины и качества. Каждый регулируемый шибер 20 выполнен в виде гильотины, рабочая кромка которой горизонтальна и обеспечивает при необходимости полное перекрытие потока расплава в соответствующую переходную камеру 11, или 12, или 13, или 14. Каждый регулируемый шибер 20 установлен с возможностью в момент перекрытия входа в каждую переходную камеру 11, 12, 13, 14 касаться своей боковой плоскостью боковой поверхности порога 15, 19.The installation for the production of high-silica fibers from rocks “Kibol-S Module” contains a feed loader 1, the output of which is connected to the capacity of an electric resistance furnace 2, designed to produce melt. The output of the furnace 2 is connected by a heat-resistant drain device 3 to the input of the external receiving chamber 4 of the homogenizer 5. The homogenizer 5 consists of an external receiving chamber 4 and an internal clarification chamber 6. The receiving chamber 4 is equipped with a heating system in the form of gas-air nozzles 7 arranged in two rows fixed under angle α = 45 ° to the vertical axis of the homogenizer 5 and radially and staggered at a distance of H = 6D from the axis of the homogenizer 5, where D is the diameter of the nozzle 7. The nozzles 7 are designed to create and direct the torch to the outside th receiving chamber 4 of the homogenizer 5. The installation is equipped with a bubbler system, including bubbler nozzles 8, designed to supply heated air through them to increase the intensity of melt mixing in order to increase its uniformity in chemical composition and temperature. The output of the receiving chamber 4 is connected to the input of the clarification chamber 6. The clarification chamber 6 is equipped with a device for creating rarefaction of air in the cavity above the melt layer (not shown). A device for creating rarefaction of air in the cavity of the clarification chamber 6 above the melt layer is made in the form of a rotary mechanical pump with an oil seal of the type VN-1MG, which is connected to the upper part of the cavity of the clarification chamber 6 [Lozinsky MG Thermal microscopy of materials. - M.: Metallurgy. 1976. - S.30-67]. In the clarification chamber 6, a vertical partition 9 is installed, designed to receive the required thickness on the upper edge of the melt strip. The partition 9 is made of typesetting from coaxially mounted rings with the possibility of adjusting its height depending on the viscosity of the melt. The melt level in the clarification chamber 6 is higher than in the receiving chamber 5 and in the feeder 10. The output of the clarification chamber 6 is connected to the feeder 10. The installation is equipped with four transition chambers 11, 12, 13, 14. A threshold 15 is established between the feeder 10 and the homogenizer 5. The feeder 10 has exits to each transition chamber 11, 12, 13, 14. Each transition chamber 11, 12, 13, 14 has its own outlet 16 and a heated feeder with dies 17 located below the outlet 16. Each transition chamber 11, 12 , 13, 14 is designed to create a thin layer flow asplava. Each transition chamber 11, 12, 13, 14 is equipped with a heater 18. The bottom of the transition chambers 11, 12, 13, 14 has an inclination directed towards the outlet 16. In this case, the angle of inclination for each chamber 11, 12, 13, 14 is selected experimentally from the conditions of production of one or another type of fiber and products. The transition chambers 11, 12, 13, 14 have different volumes, which makes it possible to obtain from each chamber the required amount (volume) from 1 ton to 1000 tons of fiber per year and carry out their work in an independent mode. At the entrance to each transition chamber 11, 12, 13, 14, a threshold is set at 15, 19, respectively, and an adjustable gate 20 is set above the threshold, which are designed to produce a melt flow of the required thickness and quality. Each adjustable gate 20 is made in the form of a guillotine, the working edge of which is horizontal and, if necessary, provides a complete shutoff of the melt flow into the corresponding transition chamber 11, or 12, or 13, or 14. Each adjustable gate 20 is installed with the possibility at the moment of overlapping the entrance to each transition the camera 11, 12, 13, 14 to touch its lateral plane of the side surface of the threshold 15, 19.

Дно приемной камеры 4, камеры осветления 6 и фидера 10 облицованы тугоплавкими и электропроводящими материалами из жаростойкого сплава или карбида кремния. Каждый канал фидера 10 обогревается факелами газовоздушных форсунок 21.The bottom of the receiving chamber 4, the clarification chamber 6 and the feeder 10 are lined with refractory and electrically conductive materials made of heat-resistant alloy or silicon carbide. Each channel of the feeder 10 is heated by torches of gas-air nozzles 21.

В каждой переходной камере 11, 12, 13, 14 установлена газовоздушная форсунка 21.In each transition chamber 11, 12, 13, 14 a gas-air nozzle 21 is installed.

Ниже выработочного отверстия 16 установлены фильерные питатели 17, предназначенные для вытягивания через них волокон 22. Для обработки волокон 22 замасливателем установка снабжена емкостью с замасливателем (не показано), который подается на замасливающее устройство 23.Spinneret feeders 17 are installed below the outlet 16 for drawing fibers 22 through them. For processing fibers 22 with a sizing unit, the installation is equipped with a tank with a sizing (not shown) that is supplied to the sizing device 23.

Пример 1. В качестве горной породы для получения непрерывного волокна использовали следующие пески:Example 1. As a rock for obtaining continuous fiber used the following sands:

- Безмеинского месторождения, пустыня Каракум, Туркменистан,- Bezmeinsky deposit, Karakum desert, Turkmenistan,

- Марыйского месторождения, пустыня Каракум, Туркменистан,- Mary deposit, Karakum desert, Turkmenistan,

- грандиоритовые пески Корфовского карьера, Хабаровский край, Россия.- the granite sands of the Korfovsky quarry, Khabarovsk Territory, Russia.

Для характеристики особенностей и свойств песков был проведен комплекс исследований, направленных на определение их структуры, формы и характера зерен, вещественного состава.To characterize the features and properties of sand, a complex of studies was conducted aimed at determining their structure, shape and nature of grains, material composition.

Структуру песков изучали под микроскопом в искусственных прозрачных шлифах и параллельно с помощью механического (гранулометрического) анализа, который проводили в комплексе с определением общей карбонатности песков. Для этих целей использовали широко распространенный в геологии метод Сабанина в комбинации с ситовым анализом.The structure of the sands was studied under a microscope in artificial transparent sections and in parallel with the help of mechanical (particle size) analysis, which was carried out in conjunction with the determination of the total carbonate content of the sands. For these purposes, the Sabanin method, widely used in geology, was used in combination with sieve analysis.

При определении общей карбонатности и гранулометрического состава навеску песка в количестве 100 г помещали в цилиндрический стеклянный сосуд емкостью 500 мл, заливали 10%-ной соляной кислотой, перемешивали стеклянной палочкой и выдерживали в течение одних или нескольких суток до полного растворения карбонатов, определяемого визуально. При необходимости кислоту доливали. После полного прекращения выделения пузырьков газа (что свидетельствует о полном растворении карбонатов) кислоту максимально возможно сливали. Затем с целью отмывки от кислоты, а также отделения глинистых частиц пробу песка помещали в фарфоровую чашку диаметром 20 см, заливали дистиллированной водой и промывали до нейтральной среды по лакмусовой бумаге, растирая деревянным пестиком с резиновым наконечником для удаления глинистых частиц с поверхности зерен. После перемешивания и отстаивания в течение 42 секунд аккуратно сливали дистиллированную воду с глинистой взвесью в градуированный стакан емкостью 1 л. Навеску заливали новой порцией дистиллированной воды, оттирали пестиком и после отстаивания в течение 42 секунд взвесь сливали. Операцию повторяли до тех пор, пока вода не становилась совершенно прозрачной, таким образом, в стакане со сливными водами получали фракцию менее 0,05 мм.When determining the total carbonate content and particle size distribution, a 100 g sample of sand was placed in a 500 ml cylindrical glass vessel, poured with 10% hydrochloric acid, stirred with a glass rod, and kept for one or several days until the carbonates were visually determined completely dissolved. If necessary, acid was added. After the complete cessation of the release of gas bubbles (which indicates the complete dissolution of carbonates), the acid was drained as much as possible. Then, in order to wash off the acid and also separate clay particles, a sand sample was placed in a porcelain cup with a diameter of 20 cm, filled with distilled water and washed to a neutral medium with litmus paper, rubbed with a wooden pestle with a rubber tip to remove clay particles from the grain surface. After stirring and settling for 42 seconds, distilled water with clay suspension was carefully poured into a graduated 1 liter glass. A portion was poured with a new portion of distilled water, wiped with a pestle and after settling for 42 seconds, the suspension was drained. The operation was repeated until the water became completely transparent, thus, in a glass with drainage water, a fraction of less than 0.05 mm was obtained.

Промытую же песковую фракцию помещали на бумагу, высушивали до воздушно-сухого состояния. Затем при помощи кисточки собирали с листа бумаги, взвешивали и классифицировали с помощью набора сит на следующие фракции: 1-0,5; 0,5-0,25; 0,25-0,1; 0,1-0,071 и 0,071-0,05 мм. Далее ситовому анализу подвергали фракцию частиц менее 0,05 мм, находящихся в градуированном стакане емкостью 1 л.The washed sand fraction was placed on paper, dried to an air-dry state. Then, using a brush, they were collected from a sheet of paper, weighed and classified using a set of sieves into the following fractions: 1-0.5; 0.5-0.25; 0.25-0.1; 0.1-0.071 and 0.071-0.05 mm. Next, a fraction of particles less than 0.05 mm in a graduated glass with a capacity of 1 l was subjected to sieve analysis.

Механический анализ позволил определить содержание песчаных, алевритовых и глинистых частиц, расчленить их на ряд групп или фракций различной крупности зерна. Песчаная фракция использовалась для определения минералогического состава в изготовленных на основе канадского бальзама искусственных прозрачных шлифах.The mechanical analysis made it possible to determine the content of sand, silt, and clay particles, to divide them into a number of groups or fractions of different grain sizes. The sand fraction was used to determine the mineralogical composition in artificial transparent thin sections made on the basis of Canadian balsam.

Для отделения акцессорных (редко встречающихся минералов и примесей) от главных, составляющих основную часть песков, производилось разделение тяжелой жидкостью частиц фракций 0,25-0,1; 0,1-0,071 и фракции 0,071-0,05 мм при помощи медицинской центрифуги.To separate accessory (rarely occurring minerals and impurities) from the main ones that make up the bulk of the sands, particles of 0.25-0.1 fractions were separated by a heavy liquid; 0.1-0.071 and fractions of 0.071-0.05 mm using a medical centrifuge.

Для этого навеска песка определенной фракции частиц вместе с тяжелой жидкостью Туле, представляющей собой водный раствор йодистого калия и двухйодистой ртути с удельным весом 2,9 г/см3; помещали в пробирку, не доливая до края 1 см. При вращении в центрифуге в течение 6-8 мин тяжелая фракция оседала на дно пробирки, а легкая всплывала наверх. После остановки центрифуги из пробирки осторожно сливали сначала легкую, а затем тяжелую фракцию.For this, a sample of sand of a certain fraction of particles together with a heavy Thule liquid, which is an aqueous solution of potassium iodide and mercury biodide with a specific gravity of 2.9 g / cm 3 ; placed in a test tube without adding 1 cm to the edge. When rotating in a centrifuge for 6-8 minutes, the heavy fraction settled to the bottom of the tube, and the light fraction floated up. After the centrifuge stopped, the light fraction and then the heavy fraction were carefully discarded from the tube.

Тяжелые и легкие фракции частиц размером от 0,25 до 0,071 мм просматривали под бинокулярной лупой. Некоторые минералы изучались в иммерсионных препаратах.The heavy and light fractions of particles ranging in size from 0.25 to 0.071 mm were viewed under a binocular magnifier. Some minerals have been studied in immersion preparations.

Подсчет зерен каждого минерала производился в объемных процентах, а затем с использованием средних значений плотности последние переводились в массовые.The grains of each mineral were calculated in volume percent, and then, using average density values, the latter were converted to mass.

При изучении вещественного состава песчаной фракции применялись минералогические и петрографические исследования алевритовой и глинистой фракций - рентгенофазовый анализ. Химический анализ песков проведен по методике, принятой для силикатного анализа /Химический анализ горных пород и минералов, под редакцией Н.П.Попова и И.А.Столяровой. - М.: Недра» - 1974/.When studying the material composition of the sand fraction, mineralogical and petrographic studies of the silt and clay fractions were used - X-ray phase analysis. Chemical analysis of sand was carried out according to the method adopted for silicate analysis / Chemical analysis of rocks and minerals, edited by N.P. Popov and I.A. Stolyarova. - M .: Nedra "- 1974 /.

В результате разделения по описанной выше методике получен следующий гранулометрический состав названных выше песков (см. таблицу 1).As a result of separation according to the method described above, the following particle size distribution of the above sands was obtained (see table 1).

Таблица 1Table 1 Гранулометрический состав песков и содержание в них карбонатной части (мас.%)Granulometric composition of sand and the content of carbonate part in them (wt.%) МесторождениеField Размер фракций, %The size of the fractions,% Карбонатная частьCarbonate part 0,5-0,250.5-0.25 0,25-0,10.25-0.1 0,1-0,0710.1-0.071 0,071-0,050,071-0,05 0,05-0,010.05-0.01 БезмеинскоеBezmeinsky 1,31.3 39,839.8 31,031,0 10,910.9 2,02.0 14,714.7 МарыйскоеMary 0,780.78 37,137.1 37,337.3 7,97.9 1,41.4 15,615.6 КорфовскоеKorfovskoe 0,90.9 37,837.8 38,938.9 8,58.5 1,71.7 14,914.9

Пески в основном (на 65-75%) состоят из песчаных частиц размером 0,25-0,071 мм. Глинистая часть в изученных песках составляет от 1 до 2% по весу. Естественная карбонатность колеблется от 11,0 до 15,3%. Минеральный состав песков исследованных фракций приведен в таблице 2.Sands are mainly (65-75%) composed of sand particles 0.25-0.071 mm in size. The clay part in the studied sands is from 1 to 2% by weight. Natural carbonate ranges from 11.0 to 15.3%. The mineral composition of the sands of the investigated fractions are shown in table 2.

Таблица 2table 2 Минеральный состав песков пустыни Каракум и Корфовского карьераThe mineral composition of the sands of the Karakum desert and Korfovsky quarry Фракция, минералы (породы)Fraction, minerals (rocks) МесторожденияPlace of Birth КорфовскоеKorfovskoe БезмеинскоеBezmeinsky МарыйскоеMary Легкая фракцияLight fraction КварцQuartz 66,1666.16 64,8564.85 65,7265.72 Полевые шпатыFeldspars 6,186.18 3,403.40 7,807.80 КарбонатыCarbonates 14,914.9 14,714.7 15,615.6 СлюдыMica 1,751.75 1,821.82 1,611,61 Обломки породRock debris 2,512,51 2,242.24 1,211.21 ГлиныClay 8,958.95 12,1112.11 9,259.25 Тяжелая фракцияHeavy fraction ИльменитIlmenite 0,0340,034 0,0410,041 0,0650,065 ГранатGarnet 0,0290,029 0,0580.058 0,0450,045 ЭпидотEpidote 0,0480,048 0,0390,039 0,0550,055 ДистенDisten 0,00160.0016 0,0020.002 -- АмфиболAmphibole 0,0280,028 0,0180.018 0,0380,038 МагнетитMagnetite 0,0180.018 0,00210.0021 0,00880.0088 ЛимонитLimonite -- 0,00210.0021 0,00770.0077 ЦирконZircon 0,0010.001 -- --

Как видно из таблицы 2, главным породообразующими минералами исследованных песков пустыни Каракум и Корфовского месторождения являются кварц, полевые шпаты и карбонаты.As can be seen from table 2, the main rock-forming minerals of the studied sands of the Karakum desert and the Korfovsky deposit are quartz, feldspars and carbonates.

В группу кварца включены зерна самого кварца в виде монокристаллов, их обломков и мелкозернистых агрегатов. Сюда же отнесены зерна кристаллических модификаций кремнезема: халцедона и коллоидной разновидности опала. Кроме того, в состав этой группы включены также породы: кварциты, кремнистые образования и яшмы. Зерна кварца концентрируются в наиболее крупных фракциях и чаще имеют размеры от 0,05-0,08 до 0,6 мм.The quartz group includes grains of quartz itself in the form of single crystals, their fragments, and fine-grained aggregates. This also includes grains of crystalline modifications of silica: chalcedony and colloidal varieties of opal. In addition, this group also includes rocks: quartzite, siliceous formations and jasper. Quartz grains are concentrated in the largest fractions and often have sizes from 0.05-0.08 to 0.6 mm.

В группу полевых шпатов включены все разновидности полевых шпатов в различной степени, главным образом слабоизмененных. Это как известково-натриевые (плагиоклазы), так и калиевые. Плагиоклаз представлен в виде мелких, от 0,01-0,03 до 0,08-0,1 мм, зерен изометричной, субугловатой, скатанной формы с более или менее выраженным двойникованием.The feldspar group includes all varieties of feldspars to varying degrees, mainly poorly modified. These are both soda-lime (plagioclases) and potassium. Plagioclase is presented in the form of small, from 0.01-0.03 to 0.08-0.1 mm, isometric, sub-angular, rolled grains with more or less pronounced twinning.

Обломки пород слагают отдельные относительно крупные, до 0,5-0,6 мм, кристаллы с четко проявленным двойникованием, а также полиморфные агрегаты кальцита. Форма обломков скатанная, реже субугловатая, изометричная. Размер обломков относительно большой - 0,04-0,05 мм. Отдельные обломки покрыты пленочками лимонита. Кроме того, среди обломков пород встречаются около 5% сростки кварца и полевого шпата, содержащие слюдистый минерал, эпидот, амфибол и обломки халцедона (до 1%). Отмечается также микроклин в виде субугловатых зерен размером 0,04-0,09 мм с более или менее четко выраженным решетчатым сдвойникованием.Rock fragments compose individual relatively large, up to 0.5-0.6 mm, crystals with clearly expressed twinning, as well as polymorphic calcite aggregates. The shape of the fragments is rolled up, less often sub-angular, isometric. The size of the debris is relatively large - 0.04-0.05 mm. Separate fragments are covered with limonite films. In addition, among the debris there are about 5% intergrowths of quartz and feldspar containing micaceous minerals, epidote, amphibole and fragments of chalcedony (up to 1%). A microcline is also noted in the form of sub-coarse grains of 0.04-0.09 mm in size with more or less clearly defined lattice twinning.

В небольших количествах в песках (тяжелая фракция) встречаются ильменит, гранат, эпидот, амфибол и др. В отдельных пробах песков отмечается гипс белого и красновато-бурого цвета, представленный чаще всего агрегатами волокнисто-шестоватого строения. В виде единичных зерен в отдельных шлифах наблюдаются темноцветные минералы (авгит, роговая обманка, тремолит и др.). В песках Марыйского месторождения присутствует в виде отдельных скатанных зерен глауконит травянисто-зеленого цвета.In small amounts in the sands (heavy fraction), ilmenite, garnet, epidote, amphibole, etc. are found. In individual samples of the sands, gypsum of white and reddish-brown color, most often represented by aggregates of a fibrous-columnar structure, is noted. In the form of single grains, dark-colored minerals (augite, hornblende, tremolite, etc.) are observed in separate thin sections. In the sands of the Mary deposit, grass-green glauconite is present in the form of individual rolled grains.

Материал глинистой (0,05-0,01 мм) и мелкой алевритовой (0,071-0,05 мм) фракций подвергался рентгенофазоваму анализу (РФА). Результаты РФА подтверждают, что главными породообразующими минералами песков пустыни Каракум и Корфовского месторождения являются кварц, полевые шпаты, карбонатные и глинистые породы (таблица 3).Clay (0.05-0.01 mm) and fine silt (0.071-0.05 mm) fractions were subjected to X-ray phase analysis (XRD). The XRD results confirm that the main rock-forming minerals of the sands of the Karakum desert and the Korfovsky deposit are quartz, feldspars, carbonate and clay rocks (table 3).

Таблица 3Table 3 Результаты рентгенофазового анализа песков пустыни Каракум и Корфовского карьераThe results of x-ray phase analysis of the sands of the Karakum desert and Korfovsky quarry МинералMineral МесторожденияPlace of Birth КорфовскоеKorfovskoe БезмеинскоеBezmeinsky МарыйскоеMary легкая фракцияlight fraction глинистая фракцияclay fraction легкая фракцияlight fraction глинистая фракцияclay fraction легкая фракцияlight fraction глинистая фракцияclay fraction КварцQuartz ++ ++ ++ ++ ++ ++ Полевой шпатFeldspar ++ ++ ++ ++ ++ ++ КаолинитKaolinite сл.next ++ ++ ++ сл.next ++ ГидрослюдыHydromica сл.next ++ ++ ++ сл.next ++ ХлоритыChlorites сл.next сл.next сл.next сл.next сл.next сл.next АмфиболAmphibole сл.next -- -- -- сл.next -- КальцитCalcite в карбонатной части песковin the carbonate part of the sand

Результаты химического анализа песков пустыни Каракум и Корфовского месторождения приведены в таблице 4. Анализ табличных данных показывает, что по химическому составу пробы песков исследованных месторождений отличаются друг от друга содержанием окислов алюминия (Al2O3), кальция (СаО). В них содержится приблизительно одинаковое количество оксидов железа (Fe2O3 и FeO). Характерным является повышенное количество СО2.The results of a chemical analysis of the sands of the Karakum desert and the Korfovskoye field are shown in Table 4. The analysis of tabular data shows that the chemical composition of the samples from the sands of the studied deposits differ from each other in the content of aluminum oxides (Al 2 O 3 ), calcium (CaO). They contain approximately the same amount of iron oxides (Fe 2 O 3 and FeO). Characteristic is an increased amount of CO 2 .

Таблица 4Table 4 Химический состав песков пустыни Каракум и Корфовского месторожденияThe chemical composition of the sands of the Karakum desert and the Korfovsky deposit Оксиды, мас.%Oxides, wt.% МесторожденияPlace of Birth КорфовскоеKorfovskoe БезмеинскоеBezmeinsky МарыйскоеMary SiO2 SiO 2 65,3165.31 65,1565.15 67,7967.79 TiO2 TiO 2 0,470.47 0,240.24 0,230.23 Al2O3 Al 2 O 3 15,0215.02 10,0110.01 8,718.71 Fe2O3 Fe 2 O 3 1,461.46 1,351.35 1,321.32 FeOFeO 2,332,33 1,921.92 1,841.84 CaOCao 3,843.84 7,857.85 7,557.55 MgOMgO 1,961.96 1,721.72 2,092.09 Na2ONa 2 O 3,373.37 2,032.03 1,681.68 K2OK 2 O 3,843.84 1,921.92 1,991.99 MnOMnO -- 0,110.11 0,090.09 SO3 SO 3 0,100.10 0,090.09 0,100.10 P2O5 P 2 O 5 0,110.11 0,090.09 0,100.10 п.п.п.p.p.p. -- 2,202.20 1,711.71 CO2 CO 2 3,843.84 4,994.99 5,615.61 H2OH 2 O 1,111,11 0,120.12 0,190.19

Таким образом, по данным минералогического и химического анализов возможно получение волокон из песков.Thus, according to mineralogical and chemical analyzes, it is possible to obtain fibers from sand.

Перед загрузкой в печь 2 песок полностью заливают водой, перемешивают, оставляют песок в таком положении 5-10 минут до появления на поверхности воды легких загрязнений, удаляют легкие загрязнения, сливают воду и загружают очищенный песок в печь 2 отдельными порциями. При этом операции заливания исходного песка водой, перемешивания, выдерживания в таком положении 5-10 минут до появления на поверхности воды легких загрязнений, удаления легких загрязнений и сливания воды выполняют 3-5 раз. Легкие загрязнения, которые находятся в массе песка, при попадании в воду в процессе перемешивания массы песка отделяются от нее и под действием архимедовой силы всплывают на поверхность воды, где легко удаляются путем сливания поверхностного слоя воды вместе с легкими загрязнениями. Затем песок подвергают высушиванию и направляют на загрузчик сырья 1, который непрерывно и равномерно тонким слоем распределяет песок по всей площади электрической печи сопротивления 2.Before loading into the furnace 2, the sand is completely filled with water, mixed, the sand is left in this position for 5-10 minutes until light impurities appear on the water surface, light impurities are removed, the water is drained and the purified sand is loaded into the furnace 2 in separate portions. In this case, the operations of pouring the initial sand with water, mixing, keeping it in this position for 5-10 minutes until light impurities appear on the water surface, remove light impurities and drain the water are performed 3-5 times. Light contaminants that are in the mass of sand, when they enter the water during mixing, the mass of sand is separated from it and, under the action of Archimedean force, they float to the surface of the water, where they are easily removed by draining the surface layer of water along with light contaminants. Then the sand is dried and sent to the raw material loader 1, which continuously and evenly with a thin layer distributes the sand over the entire area of the resistance electric furnace 2.

Распределение песка по нагретой поверхности в полости печи 2 тонким слоем позволяет интенсифицировать процесс плавления и получение расплава при более высоком удельном его съеме, сократить время вынужденных простоев печи 2, связанных с выводом на рабочий режим и ее расхолаживанием при остановках. Чрезвычайно высокое тепловое напряжение плавильной печи 2 позволяет плавить горные породы при донной выдаче расплава в виде непрерывной струи с регулируемым дебитом за счет оптимизации диаметра сливного обогреваемого устройства 3. При этом время нахождения расплава в печи 2 также можно регулировать путем изменения высоты обогреваемого сливного устройства 3.The distribution of sand over the heated surface in the cavity of the furnace 2 with a thin layer allows to intensify the melting process and the production of the melt with a higher specific removal, to reduce the time of forced downtime of the furnace 2 associated with the conclusion to the operating mode and its cooling down during stops. The extremely high thermal voltage of the melting furnace 2 allows melt rocks during bottom discharge of the melt in the form of a continuous jet with an adjustable flow rate by optimizing the diameter of the heated drain device 3. At the same time, the residence time of the melt in the furnace 2 can also be adjusted by changing the height of the heated drain device 3.

Песок непрерывно плавится в электрической печи 2 при температуре 1750…1850°С. При этом для разных перечисленных выше песков оптимальными температурами плавления были установлены следующие:Sand continuously melts in an electric furnace 2 at a temperature of 1750 ... 1850 ° C. At the same time, for the various sands listed above, the optimum melting temperatures were established as follows:

- Безмеинского месторождения пустыни Каракум, Туркменистан - 1750…1800°С,- Bezmeinsky deposit of the Karakum desert, Turkmenistan - 1750 ... 1800 ° С,

- Марыйского месторождения пустыни Каракум, Туркменистан - 1750…1780°С,- Marysky field of the Karakum desert, Turkmenistan - 1750 ... 1780 ° С,

- грандиоритовые пески Корфовского карьера, Хабаровский край, Россия - 1830…1850°С.- the granite sands of the Korfovsky quarry, Khabarovsk Territory, Russia - 1830 ... 1850 ° С.

Образующийся расплав по сливному теплостойкому устройству 3 постоянным потоком непрерывно выливался с низа печи 2 и под воздействием силы тяжести поступал в приемную камеру 4 гомогенизатора 5, где его температуру поддерживали постоянной при помощи пламени газовоздушных форсунок 7, установленных в верхней части приемной камеры 4 в два ряда. При этом каждая форсунка 7 закреплена под углом α=3…65° к вертикали и на расстоянии H=(5…7)D от оси гомогенизатора, где D - диаметр сопла форсунки. Форсунки 7 в рядах расположены по отношению друг к другу в шахматном порядке. Кроме того, наклон форсунок в одном ряду противоположен наклону форсунок в другом ряду, т.е. они находятся под острым углом по отношению к осям форсунок первого ряда. Значение угла α=3…65° выбрано из следующих соображений: уменьшение угла менее 3° приводит к увеличению скорости перемещения потоков расплава, однако при этом форсунки быстро приходят в негодность из-за увеличения поверхности их нагрева. Увеличение угла более 65° ведет к уменьшению скорости перемещения потоков расплава и, как следствие, к уменьшению степени его гомогенизации. Кроме направленного воздействия высокотемпературными газовыми потоками на зеркало расплава для повышения качества гомогенизации имеет значение расстояние H=(5…7)D установки форсунок. Уменьшение этого значения менее 5D дает незначительный эффект и, кроме того, уменьшает срок службы форсунок. Увеличение же расстояния на величину более 7D приводит к снижению эффективности перемешивания слоев расплава по глубине. Значения угла α и расстояния Н определены авторами экспериментально и являются оптимальными для достижения технического результата - интенсификации процесса гомогенизации расплава. Кроме того, форсунки установлены в два ряда и направление одного ряда противоположно направлению смежных форсунок другого ряда. В результате на расплав воздействуют двумя потоками в противоположных направлениях, что значительно интенсифицирует гомогенизацию расплава и обеспечивает поддержание в гомогенизаторе стабильной рабочей температуры. Одновременно происходило перемешивание верхних слоев расплава за счет воздействия на него пламени газовоздушных форсунок 7, установленных под разными углами и навстречу друг другу. Для перемешивания расплава в средней и в нижней частях приемной камеры 4 установлены боковые (не показано) и донные 8 барботажные сопла, через которые подавали подогретый воздух. При этом из-за «короткой выдержки» расплава в приемной камере 4 гомогенизатора 5 расплав оказывается довольно загазованным, турбулентным, относительно неосветленным (неочищенным) и в основном непригодным для филаментации из-за наличия непроплавившихся комков сырой шихты и газовых пузырьков, что не позволяет получить из такого расплава тонкую и прочную непрерывную нить. Для осветления расплава его самотеком подают в камеру осветления 6, где давление воздуха в зоне разрежения над потоком расплава поддерживают в пределах 0,10…0,30 Па с помощью вакуумного насоса /не показан/. В камере осветления 6 установлена перегородка 9. Поток расплава, находящийся под разрежением в зоне перетекания через перегородку 9, образует на ее верхнем ребре тонкий слой, который в процессе перетекания освобождается от пузырьков газа - газообразных включений, которые уходят в атмосферу, и от твердых включений, например от непроплавившихся комков сырой шихты, опускающихся перед перегородкой 9 вниз на дно гомогенизатора 5, и, таким образом, осветляется. Из камеры осветления 6 поток расплава вытекает по нисходящему протоку и через порог 15 поступает в фидер 10, где благодаря малой толщине потока расплава удается избежать образования градиента температур по толщине расплава, неуправляемых конвекционных потоков и связанных с ними потерь тепла.The resulting melt through a heat-resistant drain device 3 was continuously poured continuously from the bottom of the furnace 2 and, under the influence of gravity, entered the receiving chamber 4 of the homogenizer 5, where its temperature was kept constant by means of a flame of gas-air nozzles 7 installed in two rows in the upper part of the receiving chamber 4 . Moreover, each nozzle 7 is fixed at an angle α = 3 ... 65 ° to the vertical and at a distance H = (5 ... 7) D from the axis of the homogenizer, where D is the diameter of the nozzle of the nozzle. The nozzles 7 in rows are arranged in relation to each other in a checkerboard pattern. In addition, the inclination of the nozzles in one row is opposite to the inclination of the nozzles in the other row, i.e. they are at an acute angle with respect to the axes of the nozzles of the first row. The value of the angle α = 3 ... 65 ° is selected from the following considerations: a decrease in the angle of less than 3 ° leads to an increase in the velocity of the melt flows, however, nozzles quickly become unusable due to an increase in their heating surface. An increase in the angle of more than 65 ° leads to a decrease in the velocity of the melt flows and, as a consequence, to a decrease in the degree of its homogenization. In addition to the directed action of high-temperature gas flows on the melt mirror, to increase the quality of homogenization, the distance H = (5 ... 7) D of the nozzle installation is important. Reducing this value to less than 5D gives a negligible effect and, in addition, reduces the life of the nozzles. An increase in the distance by more than 7D leads to a decrease in the efficiency of mixing the melt layers in depth. The values of the angle α and distance H are determined experimentally by the authors and are optimal for achieving a technical result — intensification of the melt homogenization process. In addition, the nozzles are installed in two rows and the direction of one row is opposite to the direction of adjacent nozzles of the other row. As a result, the melt is affected by two streams in opposite directions, which significantly intensifies the homogenization of the melt and ensures that the homogenizer maintains a stable operating temperature. At the same time, mixing of the upper layers of the melt occurred due to exposure to the flame of gas-air nozzles 7 installed at different angles and towards each other. To mix the melt, lateral (not shown) and bottom 8 bubbler nozzles were installed in the middle and lower parts of the receiving chamber 4, through which heated air was supplied. Moreover, due to the “short exposure” of the melt in the receiving chamber 4 of the homogenizer 5, the melt is quite gassed, turbulent, relatively unclarified (unpurified) and generally unsuitable for filamentation due to the presence of unmelted lumps of crude charge and gas bubbles, which does not allow to obtain from such a melt, a thin and strong continuous thread. To clarify the melt, it is gravity fed into the clarification chamber 6, where the air pressure in the rarefaction zone above the melt flow is maintained within 0.10 ... 0.30 Pa using a vacuum pump (not shown). A partition 9 is installed in the clarification chamber 6. The melt flow, which is under vacuum in the overflow zone through the partition 9, forms a thin layer on its upper edge, which is released from gas bubbles - gaseous inclusions that escape into the atmosphere and from solid inclusions during the overflow , for example, from non-melted lumps of a raw charge falling down in front of the partition 9 down to the bottom of the homogenizer 5, and, thus, it is clarified. From the clarification chamber 6, the melt flow flows downstream and through the threshold 15 enters the feeder 10, where due to the small thickness of the melt stream, it is possible to avoid the formation of a temperature gradient over the melt thickness, uncontrolled convection flows and the associated heat loss.

Печь 2 имеет небольшие габариты, поэтому позволяет легко осуществлять строгий контроль за соблюдением теплового режима и повысить коэффициент полезного действия печи 2 до 65% за счет сокращения времени пребывания расплава в печи 2 по сравнению с традиционной ванной стекловаренной печи более чем в 50 раз.The furnace 2 has small dimensions, therefore, it is easy to carry out strict control over compliance with the thermal regime and increase the efficiency of the furnace 2 to 65% by reducing the residence time of the melt in the furnace 2 compared to a traditional glass melting bathtub by more than 50 times.

Фидер 10 сверху обогревают факелами горящего газа, поступающего из газовоздушных форсунок 21, и электрическими нагревательными элементами 18, которые совместно с высокоточным регулятором температуры (типа "ВРТ") (не показано) и датчиками температуры - термопарами типа платина-платина-родий (не показано) - обеспечивают поддержание температуры расплава в фидере 9 с точностью ±0,5°C. Далее расплав через порог 19 и регулируемый шибер 20, установленные на выходе из фидера 10 поступает в переходную камеру 11 и направляется на выработку через выработочные отверстия 16 к фильерным питателям 17. Благодаря обогреву переходной камеры 11 поддерживается достигнутое ранее состояние гомогенизированного расплава, что позволяет получать прочные тонкие волокна.The feeder 10 is heated from above with torches of burning gas coming from gas-air nozzles 21, and electric heating elements 18, which together with a high-precision temperature controller (such as "VRT") (not shown) and temperature sensors - thermocouples like platinum-platinum-rhodium (not shown) ) - provide maintaining the temperature of the melt in the feeder 9 with an accuracy of ± 0.5 ° C. Next, the melt through the threshold 19 and the adjustable gate 20 installed at the exit of the feeder 10 enters the transition chamber 11 and is sent to the production through the extraction holes 16 to the die feeders 17. Thanks to the heating of the transition chamber 11, the previously achieved state of the homogenized melt is maintained, which allows to obtain strong thin fibers.

Подогретый расплав поступает на фильерные питатели 17, из которых вытягивают непрерывные волокна 22. Волокна 22 обрабатываются замасливателем, который подается из емкости, с помощью замасливающего устройства 23. Волокна 22 после замасливания подаются через систему механизмов на наматывающий аппарат 28, где они наматываются на бобину, а затем на переработку в соответствующие изделия.The heated melt enters the spinneret feeders 17, from which continuous fibers are pulled 22. The fibers 22 are processed with a sizing agent, which is supplied from the tank using a sizing device 23. After sizing, the fibers 22 are fed through a system of mechanisms to the winding machine 28, where they are wound on a bobbin, and then for processing into appropriate products.

В результате из названных выше песков получали высокосиликатные непрерывные волокна, основные свойства которых приведены в таблице 5. Прочность элементарных непрерывных волокон определяли на динамометре весового типа при рабочей длине образца 10 мм, а грубых волокон - на разрывной машине РМ-3 при длине образца 50 мм.As a result, highly silicate continuous fibers were obtained from the above sands, the main properties of which are given in Table 5. The strength of the elementary continuous fibers was determined on a weight type dynamometer with a working length of 10 mm, and for coarse fibers on a tensile testing machine PM-3 with a length of 50 mm .

Предел прочности непрерывных волокон, изготовленных из горных пород на основе песковStrength of Continuous Fibers Made from Sand-Based Rocks

Таблица 5Table 5 МесторожденияPlace of Birth Диаметр, мкмDiameter, microns Предел прочности при растяжении, МПаTensile Strength, MPa БезмеинскоеBezmeinsky 9,09.0 20902090 МарыйскоеMary 11,111.1 19901990 КорфовскоеKorfovskoe 10,110.1 20102010 Базальт (прототип)Basalt (prototype) 9,59.5 18001800

Рубленые высокосиликатные волокна из названных песков получали из расплава, который прошел через переходную камеру 12. Формирование струй расплава осуществлялось щелевым 2000-фильерным питателем, из которого непрерывные волокна подавались на рубочную машину 25.Chopped high-silicate fibers from the above sands were obtained from the melt, which passed through the transition chamber 12. The formation of the melt jets was carried out by a slotted 2000-die feeder, from which continuous fibers were fed to the chopping machine 25.

Характеристики высокосиликатных рубленых волокон, полученных из названных выше песков, представлены в таблице 6.Characteristics of high silicate chopped fibers obtained from the above sands are presented in table 6.

Таблица 6Table 6 Наименование показателяName of indicator Безмеинское месторождениеBezmeinsky field Марыйское месторождениеMary field Корфовское месторождениеKorfovsky deposit Базальт (прототип)Basalt (prototype) Длина отрезка, ммCut length mm 6,06.0 6,26.2 6,06.0 6,16.1 Диаметр волокна, мкмFiber diameter, microns 11,211.2 10,910.9 10,110.1 9,99.9 Непроруб, не более, %Not cut, no more,% 3,03.0 3,03.0 3,23.2 3,53,5

Грубые высокосиликатные волокна из названных песков получали из расплава, который прошел через переходную камеру 13. Формирование струй расплава осуществлялось щелевым 600-фильерным питателем, изготовленным из жаростойкого сплава. При этом вытягивание струй расплава осуществлялось механическим способом со скоростью 5…10 м/мин. Сформированные грубые волокна дробились на отрезки с помощью устройства для рубки грубого волокна 26. Основные свойства грубых высокосиликатных волокон представлены в таблицах 7 и 8.Coarse high-silicate fibers from these sands were obtained from the melt, which passed through the transition chamber 13. The formation of the melt jets was carried out by a slotted 600-die feeder made of a heat-resistant alloy. In this case, the stretching of the melt jets was carried out mechanically at a speed of 5 ... 10 m / min. Formed coarse fibers were crushed into segments using a device for chopping coarse fiber 26. The main properties of coarse silicate fibers are presented in tables 7 and 8.

Таблица 7Table 7 МесторожденияPlace of Birth Диаметр, мкмDiameter, microns Предел прочности на разрыв, кг/мм2 Tensile strength, kg / mm 2 БезмеинскоеBezmeinsky 155,3155.3 22,922.9 МарыйскоеMary 160,3160.3 23,123.1 КорфовскоеKorfovskoe 157,4157.4 22,822.8 Базальт(прототип)Basalt (prototype) 155,5155.5 22,022.0

Химическая устойчивость грубых высокосиликатных волоконChemical stability of coarse high silicate fibers

Таблица 8Table 8 МесторожденияPlace of Birth Диаметр, мкмDiameter, microns Устойчивость, %, к средамResistance,%, to environments H2OH 2 O 0,5 н. NaOH0.5 n NaOH 2,0 н. NaOH2.0 n NaOH 2 н. HCl2 n. Hcl БезмеинскоеBezmeinsky 160,5160,5 99,599.5 99,399.3 98,998.9 99,599.5 МарыйскоеMary 165,5165.5 99,699.6 99,499,4 98,998.9 99,799.7 КорфовскоеKorfovskoe 163,4163.4 99,499,4 99,299,2 98,498.4 99,499,4 Базальт (прототип)Basalt (prototype) 159,5159.5 99,399.3 99,199.1 98,098.0 99,199.1

Штапельные высокосиликатные волокна из названных песков получали из расплава, который прошел через переходную камеру 14, путем раздува первичных волокон потоком раскаленных газов по известной технологии /см. Китайгородский Н.И. Технология стекла. - М.: Госстройиздат, 1961. - 624 с./. Свойства полученного штапельного высокосиликатного волокна представлены в таблице 9.High-silica staple fibers from the aforementioned sands were obtained from the melt, which passed through the transition chamber 14, by blowing the primary fibers with a stream of hot gases using a known technology / cm. Kitaygorodsky N.I. Glass technology. - M.: Gosstroyizdat, 1961 .-- 624 p. /. The properties of the obtained staple silicate fiber are presented in table 9.

Таблица 9Table 9 МесторожденияPlace of Birth Диаметр, мкмDiameter, microns Устойчивость, %, к средамResistance,%, to environments H2OH 2 O 0,5 н. NaOH0.5 n NaOH 2,0 н. NaOH2.0 n NaOH 2 н. HCl2 n. Hcl БезмеинскоеBezmeinsky 0,850.85 94,594.5 83,083.0 79,079.0 80,080.0 МарыйскоеMary 0,830.83 94,694.6 82,682.6 78,878.8 80,580.5 КорфовскоеKorfovskoe 0,820.82 94,494.4 82,982.9 78,978.9 80,580.5 Базальт (прототип)Basalt (prototype) 0,720.72 94,094.0 52,852.8 15,415.4 27,527.5

Высокосиликатное непрерывное волокно, высокосиликатное рубленое волокно, высокосиликатное грубое волокно, высокосиликатное штапельное волокно, полученные в предлагаемой установке из названных выше песков, как показали исследования, по химической устойчивости превосходят базальты.Highly silicate continuous fiber, highly silicate chopped fiber, highly silicate coarse fiber, highly silicate staple fiber obtained in the proposed installation from the above sands, as shown by studies, are superior in chemical resistance to basalts.

Пример 2. Горные породы - кварцевый песок Криушинского месторождения, Чувашская республика, Россия, и кварцевый песок Скугареевского месторождения, Ульяновской области, Россия. Химический анализ названных горных пород представлен в таблице 10. Содержание окиси кремния в названных породах равно или превышает 96%. Названные породы очищали от легких примесей путем их промывки водой, высушивали и подавали на загрузчик сырья 1, затем в электрическую печь 2, далее поступали, как в примере 1.Example 2. Rocks - quartz sand of the Kriushinsky deposit, Chuvash Republic, Russia, and quartz sand of the Skugareevsky deposit, Ulyanovsk region, Russia. Chemical analysis of these rocks is presented in table 10. The content of silicon oxide in these rocks is equal to or greater than 96%. The named rocks were cleaned of light impurities by washing them with water, dried and fed to the raw material loader 1, then to the electric furnace 2, then acted as in example 1.

Таблица 10Table 10 Химический состав песков Криушинского и Скугареевского месторожденияThe chemical composition of the sands of Kriushinsky and Skugareevsky deposits Оксиды, масс, %Oxides, mass,% МесторожденияPlace of Birth КриушинскоеKriushinskoe СкугареевскоеSkugareevskoe SiO2 SiO 2 98,0598.05 97,9-99,297.9-99.2 TiO2 TiO 2 0,0190.019 0,02-0,090.02-0.09 Al2O3 Al 2 O 3 0,350.35 0,25-0,60.25-0.6 Fe2O3 Fe 2 O 3 0,390.39 0,03-0,250.03-0.25 СаОCaO 0,350.35 0,05-0,110.05-0.11 MgOMgO 0,50.5 0,05-0,190.05-0.19 Na2ONa 2 O 0,40.4 0,050.05 K2ОK 2 O 0,04-0,080.04-0.08 SO3 SO 3 0,0420,042 0,03-0,060.03-0.06 п.п.п.p.p.p. 0,150.15 0,05-0,180.05-0.18

В результате осуществления предлагаемого способа получали высокосиликатное непрерывное волокно. Характеристики прочности полученного высокосиликатного непрерывного волокна представлены в таблице 11.As a result of the implementation of the proposed method received a highly silicate continuous fiber. The strength characteristics of the obtained highly silicate continuous fiber are presented in table 11.

Таблица 11Table 11 МесторожденияPlace of Birth Диаметр, мкмDiameter, microns Предел прочности при растяжении, МПаTensile Strength, MPa КриушинскоеKriushinskoe 10,210,2 23602360 СкугареевскоеSkugareevskoe 11,111.1 24052405

В результате осуществления предлагаемого способа получали высокосиликатное рубленое волокно с характеристикой волокон, представленной в таблице 12.As a result of the implementation of the proposed method received high silicate chopped fiber with the characteristic fibers presented in table 12.

Таблица 12Table 12 Наименование показателяName of indicator Криушинское месторождениеKriushinskoye field Скугареевское месторождениеSkugareevskoye field Длина отрезка, ммCut length mm 6,06.0 6,26.2 Диаметр волокна, мкмFiber diameter, microns 10,910.9 11,311.3 Непроруб, не более, %Not cut, no more,% 3,23.2 3,33.3

В результате осуществления предлагаемого способа получали высокосиликатное грубое волокно, характеристики прочности которого представлены в таблице 13.As a result of the implementation of the proposed method received a highly silicate coarse fiber, the strength characteristics of which are presented in table 13.

Таблица 13Table 13 МесторожденияPlace of Birth Диаметр, мкмDiameter, microns Предел прочности на разрыв, кг/мм2 Tensile strength, kg / mm 2 КриушинскоеKriushinskoe 150,5150.5 25,025.0 СкугареевскоеSkugareevskoe 160,1160.1 28,028.0 Базальт (прототип)Basalt (prototype) 155,5155.5 22,022.0

В результате осуществления предлагаемого способа получали высокосиликатное штапельное волокно, химические свойства которого представлены в таблице 14.As a result of the implementation of the proposed method received high silicate staple fiber, the chemical properties of which are presented in table 14.

Таблица 14Table 14 МесторожденияPlace of Birth Диаметр, мкмDiameter, microns Устойчивость, %, к средамResistance,%, to environments H2OH 2 O 0,5 н. NaOH0.5 n NaOH 2,0 н. NaOH2.0 n NaOH 2 н. HCl2 n. Hcl КриушинскоеKriushinskoe 0,840.84 95,495.4 88,488.4 84,284.2 85,285,2 СкугареевскоеSkugareevskoe 0,850.85 95,895.8 89,189.1 84,884.8 85,985.9

Пример 3. Горная порода - измельченный кварцевый песчаник Черемшанского месторождения, Бурятия, Россия, химический состав которого представлен в таблице 15.Example 3. Rock - crushed quartz sandstone of the Cheremshansky field, Buryatia, Russia, the chemical composition of which is presented in table 15.

Таблица 15Table 15 Химический состав кварцевого песчаника Черемшанского месторождения и кварцитов Овручского месторожденияThe chemical composition of quartz sandstone of the Cheremshansky deposit and quartzites of the Ovruch deposit Оксиды, мас.%Oxides, wt.% Черемшанское месторождениеCheremshan field Овручское месторождениеOvruch deposit SiO2 SiO 2 99,299,2 97,997.9 TiO2 TiO 2 0,0240.024 0,140.14 Al2O3 Al 2 O 3 0,430.43 1,551.55 Fe2O3 Fe 2 O 3 0,1330.133 0,430.43 CaOCao 0,080.08 0,100.10 MgOMgO 0,020.02 -- Na2ONa 2 O 0,020.02 0,070,07 K2ОK 2 O 0,0830,083 -- MnOMnO -- 0,20.2 P2O5 P 2 O 5 -- 0,020.02

Названную породу очищали от легких примесей путем ее промывки водой, высушивали и подавали на загрузчик сырья 1, затем в электрическую печь 2, далее поступали, как в примере 1.The named rock was cleaned of light impurities by washing it with water, dried and fed to the feed loader 1, then to the electric furnace 2, then acted as in example 1.

В результате из фильерных питателей 17 переходных камер 11, 12, 13 и 14 получали соответственно высокосиликатное непрерывное волокно, высокосиликатное рубленое волокно, высокосиликатное грубое волокно и высокосиликатное штапельное волокно. Химические свойства штапельного волокна представлены в таблице 16.As a result, high silicate continuous fiber, high silicate chopped fiber, high silicate coarse fiber and high silicate staple fiber were respectively obtained from spinneret feeders 17 transition chambers 11, 12, 13 and 14. The chemical properties of staple fibers are presented in table 16.

Таблица 16Table 16 МесторождениеField Диаметр, мкмDiameter, microns Устойчивость, %, к средамResistance,%, to environments Н2ОH 2 O 0,5 н. NaOH0.5 n NaOH 2,0 н. NaOH2.0 n NaOH 2 н. HCl2 n. Hcl ЧеремшанскоеCheremshanskoe 0,870.87 96,296.2 90,890.8 85,785.7 87,687.6 ОвручскоеOvruch 0,850.85 94,894.8 88,388.3 83,283,2 84,584.5

Пример 4. Горная порода - измельченные кварциты Овручского месторождения, Украина, химический состав которых представлен в таблице 15.Example 4. The rock is crushed quartzite Ovruch deposit, Ukraine, the chemical composition of which is presented in table 15.

Названную породу очищали от легких примесей путем ее промывки водой, высушивали и подавали на загрузчик сырья, затем в плавильную печь, далее поступали, как в примере 1.The named rock was cleaned of light impurities by washing it with water, dried and fed to the raw material loader, then to the smelter, and then acted as in example 1.

В результате из фильерных питателей 17 переходных камер 11, 12, 13 и 14 получали соответственно высокосиликатное непрерывное волокно, высокосиликатное рубленое волокно, высокосиликатное грубое волокно и высокосиликатное штапельное волокно.As a result, high silicate continuous fiber, high silicate chopped fiber, high silicate coarse fiber and high silicate staple fiber were respectively obtained from spinneret feeders 17 transition chambers 11, 12, 13 and 14.

Химические свойства штапельного волокна представлены в таблице 16.The chemical properties of staple fibers are presented in table 16.

Таким образом, высокосиликатные непрерывные, рубленые, грубые и штапельные волокна, полученные из материалов на основе песков, благодаря распространенности этого сырья в мире, высоким физико-химическим показателям, которые превосходят базальтовые волокна, найдут широкое применение во многих отраслях промышленности, особенно в производстве строительных материалов, а также для изготовления конструкций и деталей машин, работающих в агрессивных средах.Thus, highly silicate continuous, chopped, coarse and staple fibers obtained from sand-based materials, due to the prevalence of these raw materials in the world, high physicochemical parameters that exceed basalt fibers, will be widely used in many industries, especially in the construction industry materials, as well as for the manufacture of structures and parts of machines operating in aggressive environments.

Claims (13)

1. Способ производства высокосиликатных волокон из горных пород, включающий операции загрузки горной породы в плавильную печь, получение расплава, его гомогенизацию и стабилизацию, получения волокна из расплава, вытекающего из фильеры выработочного отверстия, отличающийся тем, что в качестве сырья используют породу на основе кремнезема, после получения расплава названной породы его температуру доводят до 1750-1850°С, а после гомогенизации и стабилизации расплава при указанной температуре на пути потока расплава к фильере выработочного отверстия создают зону разряжения, в которой потоку расплава придают форму полосы с толщиной 3,0-20,0 мм и пропускают ее через эту зону со скоростью V=(7-9)10-4 м/с, а давление воздуха в зоне разрежения над потоком расплава поддерживают в пределах 0,10-0,30 Па.1. A method for the production of highly silicate fibers from rocks, including the operations of loading rock into a smelting furnace, obtaining a melt, homogenizing and stabilizing it, producing fiber from a melt flowing from a nozzle of a working hole, characterized in that silica-based rock is used as raw material , after receiving the melt of the said rock, its temperature is brought to 1750-1850 ° С, and after homogenization and stabilization of the melt at the indicated temperature along the path of the melt flow to the extraction nozzle Holes create a rarefaction zone in which the melt flow is shaped into a strip with a thickness of 3.0-20.0 mm and passed through this zone at a speed of V = (7-9) 10 -4 m / s, and the air pressure in the rarefaction zone above the melt flow support in the range of 0.10-0.30 PA. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сырья используют песок.2. The method according to claim 1, characterized in that sand is used as a raw material. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сырья используют кварцевый песок.3. The method according to claim 1, characterized in that the silica sand is used as raw material. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сырья используют, или измельченный кварцевый песчаник, или кварциты.4. The method according to claim 1, characterized in that the raw materials used are either crushed quartz sandstone or quartzite. 5. Установка для производства высокосиликатных волокон из горных пород, способом, описанным в пп.1-4, которая содержит печь для получения расплава, выход из которой соединен со входом фидера, на выходе которого установлена переходная камера, в стенке корпуса переходной камеры имеется выработочное отверстие, в котором установлен фильерный питатель, а на выходе из выработочного отверстия установлен механизм для получения волокон, отличающаяся тем, что между печью и фидером установлен гомогенизатор, выполненный в виде двух вертикально и соосно установленных с зазором один в другом стаканов, образующих внутреннюю - приемную камеру, и внешнюю - камеру осветления, в которой установлена вертикальная перегородка, предназначенная для получения на ее верхнем ребре потока расплава в виде полосы, полость камеры осветления соединена с устройством, предназначенным для создания разряжения воздуха в ее полости над потоком расплава, а между дном одного стакана и свободным торцом другого стакана имеется зазор для прохода потока расплава.5. Installation for the production of highly silicate fibers from rocks, by the method described in claims 1-4, which contains a furnace for producing a melt, the outlet of which is connected to the input of the feeder, at the outlet of which there is a transition chamber, in the wall of the case of the transition chamber there is a working a hole in which a die feeder is installed, and a mechanism for producing fibers is installed at the outlet of the extraction opening, characterized in that a homogenizer is installed between the furnace and the feeder, made in the form of two vertically and coax but cups installed with a gap in one another, forming an internal receiving chamber and an external clarification chamber, in which a vertical baffle is installed, designed to receive a melt stream in the form of a strip on its upper edge, the cavity of the clarification chamber is connected to a device designed to create air discharge in its cavity above the melt flow, and between the bottom of one glass and the free end of the other glass there is a gap for the passage of the melt stream. 6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что вертикальная перегородка в камере осветления гомогенизатора выполнена регулируемой по высоте.6. Installation according to claim 5, characterized in that the vertical partition in the clarification chamber of the homogenizer is made adjustable in height. 7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что гомогенизатор обеспечен системой нагрева, выполненной в виде, по меньшей мере, двух рядов газовоздушных форсунок, закрепленных под углом α=3-65° к вертикали и расположенных по радиусу в шахматном порядке на расстоянии H=(5-7)D от оси гомогенизатора, где D - диаметр сопла форсунки, предназначенных для направления факела на внешнюю - приемную камеру гомогенизатора.7. Installation according to claim 5, characterized in that the homogenizer is provided with a heating system made in the form of at least two rows of gas-air nozzles fixed at an angle α = 3-65 ° to the vertical and radially staggered at a distance H = (5-7) D from the axis of the homogenizer, where D is the diameter of the nozzle of the nozzle designed to direct the torch to the external receiving chamber of the homogenizer. 8. Установка по пп.5 и 6, отличающаяся тем, что гомогенизатор обеспечен устройствами для осуществления донного и бокового барботажа.8. Installation according to claims 5 and 6, characterized in that the homogenizer is provided with devices for carrying out bottom and side bubbling. 9. Установка по пп.5 и 6, отличающаяся тем, что вход в гомогенизатор расположен ниже дна печи.9. Installation according to claims 5 and 6, characterized in that the entrance to the homogenizer is located below the bottom of the furnace. 10. Высокосиликатное непрерывное волокно, изготовленное из горных пород, отличающееся тем, что оно изготовлено из породы на основе кремнезема способом по пп.1-4.10. High silicate continuous fiber made of rocks, characterized in that it is made of silica-based rock by the method according to claims 1-4. 11. Высокосиликатное рубленое волокно, изготовленное из горных пород, отличающееся тем, что оно изготовлено из породы на основе кремнезема способом по пп.1-4.11. Highly silicate chopped fiber made from rocks, characterized in that it is made from silica-based rock by the method according to claims 1-4. 12. Высокосиликатное грубое волокно, изготовленное из горных пород, отличающееся тем, что оно изготовлено из породы на основе кремнезема способом по пп.1-4.12. Highly silicate coarse fiber made from rocks, characterized in that it is made from silica-based rock by the method according to claims 1-4. 13. Высокосиликатное штапельное волокно, изготовленное из горных пород, отличающееся тем, что оно изготовлено из породы на основе кремнезема способом по пп.1-4. 13. Highly silica staple fiber made of rocks, characterized in that it is made of silica-based rock by the method according to claims 1-4.
RU2009103836/03A 2007-06-05 2007-06-05 Method of producing high-silicate fibre from rock, module kubol-s apparatus for realising said method, high-silicate continuous fibre, high-silicate chopped fibre, high-silicate coarse fibre and high-silicate staple fibre made using said method RU2422388C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009103836/03A RU2422388C2 (en) 2007-06-05 2007-06-05 Method of producing high-silicate fibre from rock, module kubol-s apparatus for realising said method, high-silicate continuous fibre, high-silicate chopped fibre, high-silicate coarse fibre and high-silicate staple fibre made using said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009103836/03A RU2422388C2 (en) 2007-06-05 2007-06-05 Method of producing high-silicate fibre from rock, module kubol-s apparatus for realising said method, high-silicate continuous fibre, high-silicate chopped fibre, high-silicate coarse fibre and high-silicate staple fibre made using said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422388C2 true RU2422388C2 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009103836/03A RU2422388C2 (en) 2007-06-05 2007-06-05 Method of producing high-silicate fibre from rock, module kubol-s apparatus for realising said method, high-silicate continuous fibre, high-silicate chopped fibre, high-silicate coarse fibre and high-silicate staple fibre made using said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422388C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI419849B (en) Free-formed quartz glass ingots and method for making the same
RU2246454C2 (en) Method and a device for melting and refining of glass mass
TWI486317B (en) A glass melting furnace, a manufacturing method of a molten glass, a manufacturing apparatus for a glass product, and a method for manufacturing a glass product
JP2003089529A (en) Method for adjusting foam generated in reduced pressure clarification
WO2008150248A1 (en) Method for producing high silicate fibres and a device for carrying out said method
CN103265162B (en) Preparation method of low-hydroxyl solid quartz steelyard weight
JP6677707B2 (en) Apparatus for melting glass, including furnaces, channels and barriers
CA2488579C (en) Method and production line for producing high-silica inorganic fibers from rocks and continuous and staple fibers and scaly particles produced by said method
US4504302A (en) Homogenizing apparatus glass making furnace and method of homogenizing glass
RU2422388C2 (en) Method of producing high-silicate fibre from rock, module kubol-s apparatus for realising said method, high-silicate continuous fibre, high-silicate chopped fibre, high-silicate coarse fibre and high-silicate staple fibre made using said method
US9126856B2 (en) Fusion processes for producing sheet glass
JP2018512362A (en) Method and apparatus for removing the edge of a glass ribbon
CN103224318B (en) The preparation method of the large length stuffed quartz stone roller of a kind of low hydroxyl major diameter
US3894859A (en) Method of thermal conditioning of molten glass prior to forming flat glass
TW201831409A (en) Glass article production method and glass substrate group
RU2434683C1 (en) Method of producing extra pure quartz concentrate from natural quartz
RU2303005C2 (en) Method of production of the improved quality continuous mineral fibers
RU2180892C1 (en) Method of manufacturing continuous aluminosilicate filament
UA27982U (en) Mechanism for production of high silicate fibers from rocks "module kibol-s"
EP0108768A1 (en) Homogenizing apparatus and glass making furnace
CN112851090B (en) Production equipment and production method of quartz mother tube
US3285726A (en) Manufacture of glass
IL26761A (en) Process for homogenizing viscous liquid such as glass
UA90361U (en) Process for the production of continuous mineral fibers