News

Сравнительный анализ базальта, андезита и андезитобазальтов как сырья для производства непрерывных волокон, а также перспективные месторождения

Производство непрерывных волокон на основе базальта, андезита и андезитобазальтов приобретает все большую популярность благодаря высокой прочности, термостойкости и устойчивости к химическим воздействиям этих материалов. В данной статье рассматриваются технические и технологические аспекты использования этих минералов для создания волокон, их эксплуатационные свойства, химическая стойкость изделий, а также наиболее перспективные месторождения, которые могут служить источниками сырья для промышленности.

1. Сравнительный состав и свойства минералов

Для сравнения базальта, андезита и андезитобазальтов важно рассмотреть их типичный химический состав. Он определяет ключевые свойства волокон, такие как прочность, термостойкость, а также устойчивость к воздействию кислот и щелочей.

Химический состав базальта

Базальт является основным типом магматических пород, и его химический состав варьируется в пределах:

• SiO₂ (кремнезем): 45–52%
• Al₂O₃ (оксид алюминия): 12–16%
• Fe₂O₃/FeO (оксиды железа): 9–14%
• MgO (оксид магния): 5–12%
• CaO (оксид кальция): 6–12%
• Na₂O + K₂O (щелочные оксиды): 2–5%
• TiO₂ (диоксид титана): 1–3%

Базальт имеет высокое содержание оксидов железа и магния, что придает материалу высокую прочность, термостойкость и устойчивость к щелочам.

Химический состав андезита

Андезит, как более кислый тип вулканической породы, имеет следующий типичный состав:

• SiO₂ (кремнезем): 55–60%
• Al₂O₃ (оксид алюминия): 17–20%
• Fe₂O₃/FeO (оксиды железа): 4–6%
• MgO (оксид магния): 2–4%
• CaO (оксид кальция): 6–7%
• Na₂O + K₂O (щелочные оксиды): 3–7%
• TiO₂ (диоксид титана): 0.5–1%

Андезит отличается более высоким содержанием кремнезема и алюминия по сравнению с базальтом, что обеспечивает ему высокую устойчивость к кислотам, но снижает устойчивость к щелочам.

Химический состав андезитобазальта

Андезитобазальт представляет собой переходную породу между базальтом и андезитом, и его химический состав может варьироваться:

• SiO₂ (кремнезем): 50–55%
• Al₂O₃ (оксид алюминия): 15–18%
• Fe₂O₃/FeO (оксиды железа): 6–10%
• MgO (оксид магния): 4–8%
• CaO (оксид кальция): 6–10%
• Na₂O + K₂O (щелочные оксиды): 2–5%
• TiO₂ (диоксид титана): 1–2%

Содержание кремнезема в андезитобазальтах выше, чем в базальте, но ниже, чем в андезите, что делает эти породы среднеустойчивыми как к кислотам, так и к щелочам. Андезитобазальты сочетают прочность и термостойкость базальта с химической устойчивостью андезита, что делает их привлекательными для создания волокон с комбинированными свойствами.

2. Технологические аспекты производства волокон

Базальт

Производство базальтовых волокон давно отработано и осуществляется при плавлении породы при температуре 1300–1400°C с последующим формированием волокон. Этот процесс довольно прост и экономичен.

Андезит

Андезит плавится при чуть более высокой температуре — около 1500°C, что требует более точной настройки оборудования. Волокна из андезита перспективны благодаря высокой кислотостойкости, но их промышленное применение находится на стадии развития.

Андезитобазальты

Производство волокон из андезитобазальтов также возможно при температуре плавления около 1400–1500°C. Это направление представляет собой перспективный объект для исследований, так как такие волокна могут комбинировать преимущества обоих минералов.

3. Химическая стойкость изделий

Базальтовые волокна

Базальтовые волокна устойчивы к щелочам благодаря низкому содержанию кремнезема, что делает их пригодными для использования в щелочных средах. Однако они менее устойчивы к кислотам.

• Кислотостойкость: умеренная, разрушаются под воздействием сильных кислот.
• Щелочеустойчивость: высокая.

 Андезитовые волокна

Благодаря высокому содержанию кремнезема андезитовые волокна обладают высокой кислотоустойчивостью, но менее устойчивы к воздействию щелочей.

• Кислотостойкость: высокая.
• Щелочеустойчивость: низкая.

Андезитобазальтовые волокна

Андезитобазальты сочетают свойства базальта и андезита, что обеспечивает им высокую кислотостойкость и умеренную щелочеустойчивость.

• Кислотостойкость: выше, чем у базальта.
• Щелочеустойчивость: ниже, чем у базальта, но лучше, чем у андезита.

4. Эксплуатационные свойства изделий

Базальтовые волокна

• Термостойкость: до 1000°C.
• Применение: теплоизоляционные материалы, армирующие композиты, огнеупорные изделия.

Андезитовые волокна

• Термостойкость: до 800–900°C.
• Применение: перспективны для применения в условиях высокой кислотности и в термоизоляции.

Андезитобазальтовые волокна

• Термостойкость: до 1000°C.
• Применение: комбинированные среды с воздействием кислот и щелочей, конструкционные материалы, композиты.

5. Перспективные месторождения андезитобазальтов

• Дальний Восток и Сибирь, Россия

На территории Дальнего Востока и Восточной Сибири, включая Камчатку и Курильские острова, широко распространены андезитобазальтовые лавы, что делает эти регионы перспективными для добычи сырья для производства волокон.

• Карпаты, Украина

Закарпатская область известна месторождениями андезитов и андезитобазальтов. В этом регионе возможна разработка ресурсов для производства волокон на основе андезитобазальтов.

• Андский горный пояс, Южная Америка

Месторождения андезитобазальтов в Чили и Перу обладают огромным потенциалом для промышленной добычи, благодаря богатым вулканическим зонам и развивающейся инфраструктуре.

• Центральная Европа

Вулканические пояса Германии (Рейнский массив) и Чехии также содержат андезитобазальтовые породы, что делает этот регион важным источником сырья.

• Северная Америка

Каскадные горы в США и Западная Канада богаты вулканическими породами, включая андезитобазальты, что открывает перспективы для производства волокон.

Заключение

Для производства непрерывных волокон базальт остается основным материалом благодаря своей доступности и хорошим эксплуатационным свойствам. Андезит и андезитобазальты представляют собой перспективные альтернативы, особенно в условиях, требующих высокой кислотостойкости. Андезитобазальты могут стать сырьем для волокон, сочетающих прочность базальта и химическую стойкость андезита. Месторождения андезитобазальтов в России, Украине, Южной и Северной Америке, а также в Центральной Европе имеют огромный потенциал для разработки, что может сыграть ключевую роль в развитии этой отрасли.

Др. Виктор Барташов

Какие преимущества рецайклинга волокнистых отходов по технологии IBE?

• Исключает расходы по брикетированию и захоронению собственных производственных отходов
• Позволяет произвести дополнительную товарную продукцию не только путём использования своих отходов (до 15% от объёма выпуска), но и путём привлечения до 30% и более строительных волокнистых отходов с отрицательной ценой -300÷350 евро за тонну, тем самым ещё и ощутимо снижает производственную себестоимость продукции
• За счет применения индукционного нагрева в плавильной печи вместо кокса и диэлектрического нагрева в печи полимеризации вместо газа позволяет снизить почти в 2 раза удельный расход энергии
• Исключает эмиссию углекислого газа (практически 0 вместо 800÷900 кг/т готовой продукции)
• Сокращает удельные затраты на персонал за счет существенно более высокой степени автоматизации, механизации и управления технологического процесса, что также снижает производственные затраты и себестоимость готовой продукции

Электрическая плавка и композитный фильерный питатель для производства базальтовых непрерывных волокон.

Наша компания разработала бесплатиновые фильеры для БНВ с количеством отверстий от 200 до 600 и провела их всесторонние испытания.

Оборудование, предназначенное для реализации нашей технологии, состоит из:

• Загрузочного устройства первичного базальта фракции от 0 до 8 мм без какой-либо предварительной обработки (мытья, сортировки и пр.)
• Индукционной плавильной печи с заданным профилем температуры по четырём зонам
• InLine миксера (новинка!)
• Электрического фидера на 10 выпусков
• Десяти композитных фильерных питателей

В результате этого разработан высокостабильный процесс производства БНВ, включающий в себя скоростную индукционную плавку базальта, высокотемпературную термообработку и низкотемпературное «литьё» нитей. Процесс позволяет повысить качество базальтовых нитей во всём диапазоне их диаметров, производительность линии в среднем на 15%, а также исключить обрыв нитей при вытягивании.

Экономические и эксплуатационные характеристики вышеуказанного комплекса оборудования:

• Расход энергии на 1 т волокна                                                          820 кВтч
• Производительность фильеры при 608 отверстиях                        >30 кг/ч
• Срок испытания композитной фильеры                                           90 дней непрерывной работы, фильера оставалась вполне работоспособной
• Диаметр получаемых волокон                                                           9 — 16 µ, — зависит от скорости вытягивания
• Ценовой коэффициент в сравнении с PtRh-фильерой                   1/15

Во время проведения испытаний не было ни одного обрыва вытягиваемых нитей.

Работы по повышению производительности оборудования продолжаются.

Технические характеристики плавильного агрегата IBE70-3.2

·       Производительность непрерывной плавки в режиме 24/7 х 2 по базальту с модулем кислотности в диапазоне 0,9–2	7,23	т/ч
·       Тигель в сборе:
HTiegel=	2.732	mm
DTiegel=	1.156	mm
Вес=	3.037	kg
·       Сдвоенный индуктор:
диаметр	1.176	mm
высота	2.340	mm
·       Удельный расход электроэнергии	653	кВтч/т
·       Мощность генератора (установленная)	5.700	кВт
·       Энергетические потери	91	кВтч/т
·       КПД плавильного агрегата	86	%

 

Рабочая температура:

Плавильная зона:                          1.270°C

Зона термообработки расплава:  1.600°C

Литейная зона:                               1.470°C (регулируемая)

IBE70-3.2

Новый индукционный агрегат IBE70-3.2 для плавки минеральных веществ (дисперсные стёкла, камень, различные оксиды и их смеси, включая волокнистые отходы и пыль) непрерывного действия в диапазоне температур от 1.100 до 2.100°С производительностью до 7 т/ч. Подробности по запросу.

С НАСТУПАЮЩИМ НОВЫМ ГОДОМ 2023 И РОЖДЕСТВОМ!

Поздравляем наших деловых партнеров и коллег с наступающим Новым годом и Рождеством!

Способ безотходного производства изоляционных изделий из минеральной ваты

15 октября 2022 г. опубликован наш патент «Способ безотходного производства теплоизоляционных изделий из минеральной ваты» (АТ 524875, приоритет от 16 августа 2021 г.).

Изобретение относится к экономически выгодному, экологически чистому и ресурсосберегающему способу производства теплоизоляционных изделий из минеральной ваты, при котором на производственном участке (А) расплав, произведенный в вагранке или в электродуговой, или в газовой плавильной печи, подвергается волокнообразованию и пошагово перерабатывается в минераловатный продукт.

Изобретение основано на уникальном преимуществе непрерывной индукционной плавильной печи, разработанной IBE, с помощью которой можно производить непрерывный поток расплава из зернистого и волокнистого исходного материала с размером зерна до 12 мм в любой пропорции.

Путем добавления производственного участка (B), в котором зернистые (преимущественно корольки и мелкозернистая фракция исходного сырья) и волокнистые производственные отходы с обеих производственных участков плавятся в непрерывной индукционной плавильной печи и перерабатываются в изделия из минеральной ваты. Таким образом осуществляется безотходное производство.

Отпадает необходимость брикетирования или захоронения отходов. Также нет необходимости добавления к вновь произведенным волокнам измельченных производственных отходов, снижающих качество конечного продукта.

В непрерывную индукционную плавильную печь можно дополнительно подавать минеральное сырье, как например базальт и доломит, что означает увеличение общего объема производства при сравнительно небольших затратах.

В предпочтительном варианте изобретения оба производственных участка имеют согласованное планирование и контроль производства, а также общую инфраструктуру, включающую электроснабжение и поставку сред, автоматизацию, логистику, переработку сырья, переработку производственных отходов, переработку связующего, упаковку, техническое обслуживание и ремонт.

https://www.ibe.at/ru/публикации

ЗАПУСК ИНДУКЦИОННОГО ПЛАВИЛЬНОГО АГРЕГАТА НА ЗАВОДЕ ДЖИЗАК

01.10.22 на заводе Джизак (Узбекистан) был запущен 25.000-тонный индукционный плавильный агрегат для плавки базальта. Монтажные и пусконаладочные работы на остальной части линии продолжаются.

Насыпная каменная вата IBE

Насыпная каменная вата IBE — это эффективный и экономичный теплоизоляционный материал, состоящий из импрегнированных волокон минеральной ваты. Насыпная каменная вата IBE может производиться уже после завершения и ввода в эксплуатацию узла плавки и волокнообразования. Насыпная каменная вата IBE хорошо подходит для изоляции труднодоступных или сложных конструкций, пустот и стыков. Как и изделия из каменной ваты в целом, насыпная каменная вата IBE обладает отличными теплоизоляционными и звукоизолирующими свойствами, не горит (класс воспламеняемости A1), не стареет и химически нейтральна. Продукт прост и быстр в использовании.

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ ПРОЕКТА ЗАВОДА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ДЖИЗАКЕ: МОНТАЖ УЧАСТКА ЗАГРУЗКИ И ПОДАЧИ СЫРЬЯ ИДЕТ ПОЛНЫМ ХОДОМ

Участок загрузки и подачи сырья представляет собой силосно-конвейерную систему хранения, дозированной подачи минерального сырья и загрузки плавильной печи и поэтому необходим для ввода линии в эксплуатацию.

Монтажные работы на этом участке на заводе в Джизаке продвигаются быстрыми темпами. Уже установлены три силосных контейнера, металлоконструкции и система ленточных конвейеров для транспортировки шихты в плавильную печь. Наши специалисты на объекте контролируют выполнение монтажных работ и координируют технический персонал.