Технология производства базальтового непрерывного волокна(ровинга)

 Описание  технологического процесса

Основой производства базальтового непрерывного волокна является однокомпонентное сырье- горная порода типа базальта. Получение волокна возможно с сырья имеющего высокую пластичность расплава. Определить пластичность возможно только в результате детального исследования свойств расплава. До начала получения непрерывных базальтовых волокон на промышленной установке крупнофракционный базальтовый щебень дробится на щековой дробилке до необходимой фракции которая составляет 5-12 мм.   После отбора металлических включений способом магнитной сепарации,  базальтовое сырье, представленное в виде мелкого щебня или крошки со средней фракцией от 5 до 12  мм просевают и  промывают от мелких включений (пыли и т.п.), после чего его просушивают в нормальных условиях при естественной циркуляции воздуха путем проветривания, либо в специальном сушильном аппарате (в зависимости от климатических условий производства). С помощью кран-балки или тельфера промытая базальтовая крошка периодически загружается в бункер загрузчика установленного над плавильной печью.

 Плавильная печь представляет собой рекуперативную ванную печь непрерывного действия с прямым газовым нагреванием плавильной зоны. В печи базальтовое сырье расплавляется, а его расплав после гомогенизации поступает в фидеры для последующего  формования из него в питателях комплексных непрерывных базальтовых нитей. Плавление крошки осуществляется при температуре (1500 ± 50)°С в результате сжигания газовоздушной смеси, которая состоит из природного газа и воздуха. Воздух для сжигания подается от вентилятора высокого давления через теплообменник-рекуператор, где подогревается теплом отходящих газов до температуры 450 - 600°С, а газ подается от газораспределительной подстанции (ГРП). Расплав из выработочной части печи самотеком поступает в фидер, в донной части которого расположены сливные устройства, через которые расплав подается на платино-родиевые фильерные питатели,  где происходит формирование элементарных БНВ путем вытягивания их и намотки на катушку наматывающего устройства. Прядь  элементарных нитей проходит через валковое устройство, которое наносит замасливатель, после покрытия ее слоем замасливателя нити собираются в одну комплексную нить. Комплексная нить проходя нитераскладывающий аппарат,  наматывается  съемную бобину. По мере намотки бобина с нитью снимается с бобинодержателя наматывающего аппарата и заменяется новой бобиной. На бобинах намоточных аппаратов происходит формирование комплексной нити (КН), которая состоит из 1200 элементарных БНВ. Намотанные бобины выдерживаются сутки при нормальных условиях, после чего поступают в отделение перемотки для получения ровинга с необходимым количеством сложений. После перематывания готовый ровинг на бухтах маркируется и упаковывается в полиэтиленовую пленку, а затем упаковывается на палеты и поступает на состав готовой продукции.

 

 Основные этапы технологической схемы производства

Технологический процесс производства ровинга состоит из следующих стадий:

• доставка и разгрузка базальтового щебня фракции 5…..12 мм на склад;
• входной контроль исходного сырья;
• приготовление замасливателя;
• загрузка базальтового щебня в печь;
• плавление базальтового расплава;
• выработка непрерывного волокна в виде комплексной нити;
• технологический контроль комплексной базальтовой нити;
• выдержка комплексной нити в условиях цеха в течение 24 часов;
• рубка чипсов и их сушка
• перемотка комплексной нити и получение ровинга с заданным значением линейной плотности;
• сушка ровинга при температуре 120…..160°С в течение 12 часов(время зависит от типа сушила);
• контроль качества ровинга на соответствие требованиям;
• упаковка;
• транспортировка на склад и хранение.

 

 Process  Flow  Diagram: /  Схема   последовательности технологических операций (технологическая блок-схема)

Layout:/Схема размещения оборудования (план участка):

 

 Product range, Production capacity/Мощности производства

 

 На сегодня предпочтительная мощность производства составляет не менее 2500 тонн базальтового волокна в год при использовании восьми платино-родиевых питателей с 1200-фильер каждый.

Цех предполагает производство непрерывной комплексной нити линейной плотностью 600÷800 текс из природного базальта с последующей переработкой в ровинг различного назначения.

 

End production application/ Применение конечной продукции

 

-  авиационной промышленности (несгораемая изоляция двигателей бортовых частей самолетов, звукоизоляция в глушителях промышленных установок, тормозные колодки);

-    радиоэлектронной промышленности (производство печатных плат, имеющие высокие температурные характеристики и стабильные диэлектрические показатели);

- нефтехимической промышленности (фильтры для очистки технологического газа, фильтры для очистки сточных вод от нефтепродуктов, технологические трубопроводы);

- строительной промышленности (негорючие прочные строительные детали и конструкции взамен деревянных, мягкая и жесткая кровля);

- машиностроительной промышленности (амортизационные прокладки прессов, хладоизоляция промышленных и бытовых холодильников, изоляция емкостей с кислородом, азотом и т.п.);

- специальной технике в качестве тары с повышенным ресурсом эксплуатации для хранения и транспортирования боеприпасов

 

 

 Product quality specifications:/Технические характеристики, качество продукта

 

Сравнительные характеристики нитей из стеклянных и базальтовых волокон

ТЕРМИЧЕСКИЕ

Температура применения, ^оС                                 от-260 до +700               от -60 до + 460

Температура спекания, ^оС                                               1000                                    600

ФИЗИЧЕСКИЕ

Диаметр элементарного волокна, мкм                            7-23                                 6-17

      Плотность ,кг/м^з                                                             2600-2800                        2540-2600

      Модуль упругости, кг/мм²                                           9100-11000                          до 7200

      Остаточная прочность при растяжении

      после термообработки, %                                 

                                            при 20   ^оС                                      100                                    100

                                            при 200 ^оС                                        95                                      92

 

 

Raw material:/Сырье

 

Базальтовый щебень, как однокомпонентное сырье для получения базальтовых непрерывных волокон, должен вырабатываться на аттестованном карьере, представительские образцы которого прошли лабораторные и опытно-промышленные испытания с положительным результатом. Отбор сырья необходимо вести селективно.

Сырьё из горных пород представляет собой дробленные средние, основные и метаморфизированные ультраосновные горные породы вулканического происхождения типа базальта: базальты, андезто-базальты, андезиты, амфиболиты, диабазы, порфириты и другие (далее по тексту сырье). В сырье не должны содержаться посторонние примеси в виде металла, кварца, песчано-глинистых и других пород. Содержание зёрен размером менее 5 мм не должно превышать 10% по массе, содержание зёрен размером более 12 мм также не должно превышать 10% по массе.

 

Main Requirements:

1. Рабочие дни в году – 350 дней
2. Метод обогрева питателя -электрический
3. Количество питателей -7 (из них ЗИП-1)
4. Кол/во отв. в питателе - 1200
5. Сплав питателя - платина -80%, родий – 20%
6. Расход драгметаллов в г на 1000 тонн базальтового волокна – 1000
7. Срок службы фильерного питателя до ремонта в сутках – 180…275
8. Текущий ремонт печи – без остановки печи 2 раза в год*.

9.     Основной ремонт печи – 1 раз в 3 года* в течении недели.

10. Огнеупорный материал срок службы - не менее 3  лет.
11. Вес огнеупора -120* т
12. Необходимая требуемая площадь 300 м²

 

Требования к производственным помещениям для производства непрерывного базальтового волокна

1. Ориентировочная площадь	≈ 2500 м2
2. Высота печного зала до основания фермы(балки)	не менее 10 м
3. Грузоподъемность кран-балки	не менее 2 т

 

 

Energy resources: /Энергорессурсы

a) Fuels/топливо

Газ природный  на 1 кг базальтового волокна, -  1.0   м³

b) Electricity/электричество

Электроэнергия (3-фазы), -   трансформаторы  и  их мощность кВт и их количество, напряжение 380 V

Мощность электрооборудования, кВт:

Установленная-2 x 630 из независимых источников питания(один является резервным)потребляемая- 1- 350- на технологические цели

Потребляемая мощность kW, 326*  кВт

Расход электроэнергии на 1 кг базальтового волокна  1.7* kW 

 

C) Air /воздух

Сжатый воздух  на 1 кг базальтового волокна -17,6 м³

 

d) Water/вода

Расход 370 м³ в сутки, оборотная

Расход дистиллированной воды 1,2 м³ в день

  Labors:/Рабочая сила

 

No.	Рабочая профессия	смена #1	смена #2	смена #3	Остаток смена	Общее кол-во
1	Оператор на промывке сырья	1				1
2	стекловар	1	1	1	1	4
3	оператор	3	3	3	3	12
4	оператор по подготовке замасливателя	1				1
5	Тростильщик	1	1	1	1	4
6	Инженер-технолог	1				1
7	Дежурный электрик и КПА	1	1	1	1	4
8	Дежурный слесарь-механик	1	1	1	1	4
9	Жгутовщик	1				1
10	Слесарь-механик	1				1
11	грузчик	2				2
12	Рубщик	1				1
Total/Итого						36

 

Equipments table/Оборудование

 

1. Участок подготовки базальта

1.1. Дробилка, магнитный сепаратор, погрузчик.

1.2. Спиральный классификатор для промывки и сушки фракционного базальтового щебня  заданного химического состава.

   

      2.  Участок приготовления замасливателей.

      2.1.Насосы для подачи компонентов замасливателя в смеситель.

      2.2.Дистилляторы для приготовления дистиллированной воды.

      2.3.Эмульгатор.

      2.4.Дозаторы.

      2.5.Смеситель.

      2.6.Реактор.

      2.7.Расходная емкость с  мешалкой.

      2.8.Весы.

      2.8.1. Технические

      2.8.2. Лабораторные

      3.  Участок выработки непрерывного волокна мощностью 1000 тн/год

      3.1. Устройство для загрузки базальтового щебня в варочную печь.

      3.2. Плавильная печь

      3.2. Наматывающие аппараты (8 рабочих + 1 резерв.),

      3.4. Трансформаторы ТВК-75 УХЛ4 (8×2  + 2 резервных = 18 шт.)

      3.5. Шкафы с приборами автоматического управления электро- и газоснабжением            установки выработки базальтового волокна

      3.5.Фильерный питатель в комплекте с питающей трубкой – 9 штук, в т.ч. 1 –резервная.

      3.6.Система замкнутого водооборота для охлаждения токоподводов.

      3.7.Тележки  для транспортировки бобин с волокном.

     

      4. Участок сушки.

      4.1.Площадка для естественной выдержки волокна.

      4.2.Сушильная камера – 1шт.

 

      5. Участок жгутования и рубки волокна

      5.1.Прецизионные перемоточные машины–1 шт.

Прецизионные перемоточные машины– 3 шт.

      5.2. Рубочные машины 2 шт.

      6. ОТК

      6.1.Оборудование для химической лаборатории.

      6.2.Универсальная испытательная машина.

      6.3.Весы квадрантные, отматывающие устройства для определения линейной плотности нити и ровинга – 1 комплект.