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 PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
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
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
В каждой переходной камере 11, 12, 13, 14 установлена газовоздушная форсунка 21.In each
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.
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).
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.
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).
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 .
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
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
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
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
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
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.
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
Химическая устойчивость грубых высокосиликатных волоконChemical stability of coarse high silicate fibers
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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
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)
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) |
-
2007
- 2007-06-05 RU RU2009103836/03A patent/RU2422388C2/en active
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 |