RU2452696C2 - Method for producing fibres from mine rock, and "kibol-granula module" plant for its implementation - Google Patents
Method for producing fibres from mine rock, and "kibol-granula module" plant for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452696C2 RU2452696C2 RU2010137022/03A RU2010137022A RU2452696C2 RU 2452696 C2 RU2452696 C2 RU 2452696C2 RU 2010137022/03 A RU2010137022/03 A RU 2010137022/03A RU 2010137022 A RU2010137022 A RU 2010137022A RU 2452696 C2 RU2452696 C2 RU 2452696C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- rock
- fibers
- rocks
- melt
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 74
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 28
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 2
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- 206010033101 Otorrhoea Diseases 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые изобретения относятся к способам и к установкам для производства непрерывных волокон из расплавов горных пород, в частности, таких как базальты, диабазы, амфиболиты, андезиты, дациты, граниты, риолиты.The present invention relates to methods and installations for the production of continuous fibers from rock melts, in particular, such as basalts, diabases, amphibolites, andesites, dacites, granites, rhyolites.
Наиболее успешно предлагаемые изобретения могут быть использованы для выработки непрерывных, неорганических волокон из высокотермостойких расплавов, обладающих малой теплопрозрачностью, например базальтов, диабазов, амфиболитов, андезитов, дацитов, гранитов, риолитов и др. горных пород. Эти волокна могут быть использованы для производства высокотемпературных тканых и нетканых материалов; трикотажа, прошивных, иглопробивных, вязально-прошивных изделий, используемых как теплозвукоизоляционные и фильтрационные материалы; материалы для композиционных изделий и других изделий.The most successfully proposed inventions can be used to produce continuous, inorganic fibers from highly heat-resistant melts with low thermal transparency, for example, basalts, diabases, amphibolites, andesites, dacites, granites, rhyolites and other rocks. These fibers can be used to produce high temperature woven and nonwoven materials; knitwear, piercing, needle-punched, knitting-piercing products used as heat and sound insulation and filtration materials; materials for composite products and other products.
Совершенствование и развитие, в частности, промышленности строительных материалов, выдвигает ряд новых задач, в числе которых и дальнейшее совершенствование технологии получения новых материалов из расплавов горных пород при снижении энергоемкости используемого оборудования и сохранении высокого качества получаемых материалов, что позволило бы снизить себестоимость таких материалов.The improvement and development, in particular, of the building materials industry, poses a number of new challenges, including the further improvement of the technology for producing new materials from rock melts while reducing the energy intensity of the equipment used and maintaining the high quality of the materials obtained, which would reduce the cost of such materials.
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 Российской Федерации 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, its melting in a melting furnace and drawing from the melt through a die of continuous fiber [Russian Federation Patent 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.
Недостаток описанного способа заключается в значительной энергоемкости используемого оборудования, в частности плавильных печей. Кроме того, получаемые по описанному способу волокна имеют недостаточную прочность на разрыв, обусловленную наличием инородных включений, температура плавления которых выше температуры плавления основной массы породы.The disadvantage of the described method is the significant energy consumption of the equipment used, in particular smelting furnaces. In addition, the fibers obtained by the described method have insufficient tensile strength due to the presence of foreign inclusions, the melting temperature of which is higher than the melting temperature of the bulk of the rock.
Известен способ производства волокна из горных пород, включающий операции плавления и вытягивания из расплава через фильеру волокна [«Method for manufacturing mineral fibres». Патент US 6125660 Okt.3, 2000].A known method of producing fiber from rocks, including the operation of melting and drawing from a melt through a fiber spinneret ["Method for manufacturing mineral fibers". Patent US 6125660 Okt. 3, 2000].
Недостатками названного способа являются его значительная энергоемкость, а также низкая температура в печи 1480°С, которая не позволяет расплавить, в частности, фенокристаллы, температура плавления которых превышает 1480°С, что ведет к неустойчивости процесса вытяжки волокон из-за их кристаллизации в фильерах. Получаемые волокна по предлагаемому способу имеют недостаточные прочность и термостойкость.The disadvantages of this method are its significant energy consumption, as well as the low temperature in the furnace 1480 ° C, which does not allow melt, in particular, phenocrysts, the melting point of which exceeds 1480 ° C, which leads to instability of the process of drawing fibers due to their crystallization in spinnerets . The resulting fibers according to the proposed method have insufficient strength and heat resistance.
Наиболее близким к предлагаемому способу по количеству существенных признаков является способ производства непрерывного волокна из горной породы, включающий операции ее измельчения до получения гранул заданного размера, подачу измельченной породы в зону плавления и вытягивания волокна из расплава [International Publication Number WO 2005/009911 of 03/02/2005; International Application Number PCT/CZ 2004/000039 of 21.07.2004].Closest to the proposed method by the number of essential features is a method of producing continuous fiber from rock, including the operation of grinding it to obtain granules of a given size, feeding the crushed rock into the melting zone and drawing the fiber from the melt [International Publication Number WO 2005/009911 of 03 / 02/2005; International Application Number PCT / CZ 2004/000039 of 07/21/2004].
В соответствии с описанным способом породу измельчают до получения гранул с характерным размером от 2 до 15 мм, которые загружают в нагреваемую излучением с частотой 2450 МГц плавильную камеру, где получают расплав гранул. Затем расплав подают в нагреваемую излучением с частотой 2450 МГц камеру перегрева, в которой имеется выпускное отверстие. Расплав через выпускное отверстие направляют в волокнообразующий резервуар. Выпускное отверстие волокнообразующего резервуара состоит из набора насадок для вытягивания непрерывных минеральных или стеклянных волокон. Поскольку процесс сопровождается не только нагреванием гранул и расплава, но и конструктивных элементов установки, описанный способ является довольно энергоемким, что ведет к увеличению себестоимости получаемых волокон и использованию довольно громоздкого оборудования. Кроме того, качество, в частности прочность, получаемых волокон оказывается недостаточной из-за значительного градиента температур по высоте расплава в камере перегрева.In accordance with the described method, the rock is crushed to obtain granules with a characteristic size of 2 to 15 mm, which are loaded into a melting chamber heated by radiation at a frequency of 2450 MHz, where the melt of the granules is obtained. Then the melt is fed into the overheating chamber, which has an outlet, heated by radiation with a frequency of 2450 MHz. The melt through the outlet is sent to a fiber-forming tank. The outlet of the fiberising tank consists of a set of nozzles for drawing continuous mineral or glass fibers. Since the process is accompanied not only by heating of the granules and the melt, but also of the structural elements of the installation, the described method is rather energy-intensive, which leads to an increase in the cost of the obtained fibers and the use of rather bulky equipment. In addition, the quality, in particular the strength, of the obtained fibers is insufficient due to a significant temperature gradient along the height of the melt in the overheating chamber.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению - устройству - по технической сущности и достигаемому результату является установка для производства непрерывного волокна из горной породы, которая содержит устройство для измельчения породы и устройство для получения расплава с зоной плавления, выход которой соединен с выработочным отверстием, в котором установлен фильерный питатель, а на выходе фильерного питателя установлен механизм для наматывания волокна [Патент РФ №02118300, МПК 4 С03В 37/02, 1998]. Описанная установка содержит печь для получения расплава, соединенную протоком с фидером, выработочное отверстие, соединенное с фидером, и обогреваемый фильерный питатель, расположенный ниже выработочного отверстия, кроме того, содержит дозатор для загрузки базальта, теплообменник, соединенный с топочным пространством плавильной печи. Плавильная печь имеет стабилизирующую секцию, в которой расплавленную стекломассу стабилизируют по объему до температуры выработки волокна. Плавильная печь и стабилизирующая секция снабжены системами обогрева. Стабилизирующая секция плавильной печи соединена с фидером, где расплав стабилизируется до усреднения массы и обеспечения соотношения компонентов по составу. Фидер имеет сливные устройства и питатели, подающие расплав на фильеры, через которые происходит вытяжка нити базальтового непрерывного волокна, которую затем подают к механизму нанесения замасливателя и наматывают на бобины.Closest to the proposed invention - a device - in technical essence and the achieved result is an installation for the production of continuous fiber from rock, which contains a device for grinding rock and a device for producing a melt with a melting zone, the outlet of which is connected to a production opening in which a spinneret is installed the feeder, and at the output of the spinneret feeder there is a mechanism for winding fiber [RF Patent No. 02118300, IPC 4 S03B 37/02, 1998]. The described installation comprises a melt furnace connected to a feeder by a duct, a production hole connected to a feeder, and a heated die feeder located below the production hole, in addition, it contains a basalt batcher, a heat exchanger connected to the furnace furnace melting space. The melting furnace has a stabilizing section in which molten glass melt is stabilized in volume to the fiber production temperature. The melting furnace and the stabilizing section are equipped with heating systems. The stabilizing section of the melting furnace is connected to a feeder, where the melt is stabilized until the mass is averaged and the composition ratio of the components is ensured. The feeder has drainage devices and feeders supplying the melt to the spinnerets, through which the strand of continuous basalt fiber is drawn, which is then fed to the sizing mechanism and wound onto bobbins.
Недостаток описанной установки - большая энергоемкость плавильной печи и элементов, по которым проходит расплав до его поступления на выработочный узел, значительные габариты установки.The disadvantage of the described installation is the large energy consumption of the melting furnace and the elements through which the melt passes before it enters the production unit, the significant dimensions of the installation.
В основу предлагаемых изобретений поставлена задача уменьшения габаритов используемого оборудования и снижения энергоемкости процесса. Поставленная задача решается путем создания условий для плавления поочередно каждой полученной калиброванной гранулы и подачи образовавшегося из каждой гранулы расплава к выработочному отверстию.The basis of the proposed inventions is the task of reducing the dimensions of the equipment used and reducing the energy intensity of the process. The problem is solved by creating conditions for melting each calibrated granule obtained in turn and feeding the melt formed from each granule to the working hole.
Поставленная задача решается предлагаемым способом, который, как и известный способ производства непрерывного волокна из горной породы, включает операции ее измельчения до получения гранул заданного размера, подачу измельченной породы в зону плавления и вытягивание волокна из расплава, а, согласно изобретению, в процессе измельчения породы изготавливают калиброванные гранулы, которые под действием их силы тяжести поочередно подают путем падения гранул в зону плавления, а вытягивание волокна осуществляют из расплава каждой калиброванной гранулы.The problem is solved by the proposed method, which, like the known method of producing continuous fiber from rocks, includes the operations of its grinding to obtain granules of a given size, feeding the crushed rock into the melting zone and drawing the fiber from the melt, and, according to the invention, in the process of grinding the rock calibrated granules are made, which, under the influence of their gravity, are alternately fed by dropping the granules into the melting zone, and the fibers are pulled from the melt of each calibrated Noah granules.
Особенностью предлагаемого способа является и то, что в процессе подачи в зону плавления каждую гранулу поддерживают потоком подогретой газовоздушной смеси.A feature of the proposed method is that in the process of feeding into the melting zone, each granule is supported by a stream of a heated air-gas mixture.
Особенностью предлагаемого способа является и то, что в процессе измельчения породы на основе андезитов изготавливают калиброванные гранулы с характерным размером 2,8-3,6 мм.A feature of the proposed method is that in the process of grinding the rocks based on andesites, calibrated granules are made with a characteristic size of 2.8-3.6 mm.
Особенностью предлагаемого способа является и то, что в процессе измельчения горных пород, в которых содержание окиси кремния равно или превышает 62 мас.%, изготавливают калиброванные гранулы с характерным размером 1,6-2,1 мм.A feature of the proposed method is that in the process of grinding rocks in which the content of silicon oxide is equal to or greater than 62 wt.%, Calibrated granules are made with a characteristic size of 1.6-2.1 mm.
Поставленная задача решается и в предлагаемой установке, которая, как и известная установка для производства волокон из горных пород описанным выше способом, содержит устройство для измельчения породы и устройство для получения расплава с зоной плавления, выход которой соединен с выработочным отверстием, в котором установлен фильерный питатель, а на выходе фильерного питателя установлен механизм для наматывания волокна, а, согласно изобретению, установка дополнена дозатором, установленным на выходе устройства для измельчения породы, который выполнен в виде воронки, установленной с возможностью ее вращения вокруг вертикальной оси, внутренняя коническая поверхность воронки предназначена для попадания на нее измельченной породы, а центральное сквозное отверстие воронки предназначено для пропускания через него калиброванных гранул измельченной породы в зону плавления.The problem is solved in the proposed installation, which, like the well-known installation for the production of fiber from rocks in the manner described above, contains a device for grinding rock and a device for producing a melt with a melting zone, the outlet of which is connected to a production opening in which a die feeder is installed and at the exit of the spinneret feeder there is a mechanism for winding fiber, and, according to the invention, the installation is supplemented by a dispenser installed at the output of the device for grinding rock, otorrhea is designed as a funnel mounted rotatably about a vertical axis, the inner conical surface of the funnel is designed to expose the crushed rock it, and a central through hole of the funnel is designed to pass therethrough calibrated granules crushed rock in the melting zone.
Особенностью предлагаемой установки является и то, что она дополнена компрессором, на выходе которого установлена газовая горелка и сопло, направленное в зону плавления.A feature of the proposed installation is that it is supplemented by a compressor, at the outlet of which there is a gas burner and a nozzle directed to the melting zone.
Предлагаемые изобретения решают задачу существенного снижения энергоемкости оборудования за счет плавления поочередно каждой полученной калиброванной гранулы и подачи образовавшегося из каждой гранулы расплава на выработочный узел. При этом гранулы, размер которых меньше установленного (для гранул из андезитовой горной породы - меньше 2,8 мм, для гранул из горных пород, в которых содержание окиси кремния равно или превышает 62 мас.%, - меньше 1,6 мм) сдуваются с конической поверхности воронки потоком воздуха, образовавшегося при вращении воронки с гранулами, а гранулы, размер которых больше установленного (соответственно больше 3,6 мм и 2,1 мм), выходят за пределы вращающейся воронки за счет возникновения в таких гранулах значительных центробежных усилий. Кроме того, газовоздушная смесь, которая окружает движущиеся из воронки вниз под действием собственного веса калиброванные гранулы, - хороший теплоизоляционный материал, поэтому потери тепла оказываются незначительными. Время, необходимое для плавления гранулы при ее падении, определяется высотой падения - расстоянием от выхода из воронки до выработочного отверстия и интенсивностью теплового потока. Благодаря отсутствию в установке печи и других теплоемких элементов, использованию в качестве тепловой изоляции воздуха и газовоздушной смеси, предлагаемые способ и установка позволяют существенно уменьшить энергоемкость процесса выработки и получения качественных волокон из горных пород.The proposed inventions solve the problem of significantly reducing the energy intensity of equipment by melting each calibrated granule obtained in turn and supplying the melt formed from each granule to a production unit. At the same time, granules whose size is less than the established one (for granules from andesitic rock - less than 2.8 mm, for granules from rocks in which the silicon oxide content is equal to or greater than 62 wt.%, Less than 1.6 mm) are blown off the conical surface of the funnel with a stream of air formed during the rotation of the funnel with granules, and granules larger than the established size (respectively, greater than 3.6 mm and 2.1 mm) go beyond the rotating funnel due to the occurrence of significant centrifugal forces in such granules. In addition, the gas-air mixture that surrounds the calibrated granules moving downward from the funnel under the action of their own weight is a good heat-insulating material, so the heat loss is negligible. The time required to melt a granule when it falls is determined by the height of the drop — the distance from the exit from the funnel to the production opening and the intensity of the heat flux. Due to the absence of the furnace and other heat-intensive elements in the installation, the use of air and gas-air mixture as thermal insulation, the proposed method and installation can significantly reduce the energy consumption of the process of generation and production of high-quality fiber from rocks.
Предлагаемая установка «Модуль Кибол-Гранула» для производства волокон из горных пород схематически представлена на прилагаемом чертеже.The proposed installation "Kibol-Granul Module" for the production of fibers from rocks is shown schematically in the attached drawing.
Установка «Модуль Кибол-Гранула» содержит устройство для измельчения породы (не показано). Выход устройства для измельчения породы соединен с бункером 1. В выходном отверстии бункера 1 установлена заслонка (не показана). На выходе из выходного отверстия бункера 1 установлен дозатор. Дозатор выполнен в виде воронки 2, которая снабжена приводом для ее вращения вокруг вертикальной оси с заданной угловой скоростью и датчиком частоты ее вращения /не показано/. Внутренняя коническая поверхность воронки 2 предназначена для попадания на нее измельченной породы, а центральное сквозное отверстие 3 воронки предназначено для пропускания через него калиброванных гранул 4 измельченной породы в зону плавления. Зона воронки 2 с осевым отверстием 3 выполнена съемной для возможности задания требуемого диаметра отверстия 3. Установка снабжена нагревательным элементом 5. Нагревательный элемент 5 выполнен в виде ряда последовательно установленных газовых горелок, установленных вдоль оси воронки 2 на пути падения гранул 4. Сопла газовых горелок нагревательного элемента 5 направлены в сторону оси воронки 2 - на пути падения гранул 4, и образуют зону плавления последних. В нижней части установки находиться выработочное отверстие 6. В выработочном отверстии 6 установлен фильерный питатель 7, предназначенный для вытягивания через него первичных волокон 8, их замасливания на устройстве 9, и последующего наматывания на наматывающем аппарате 10 непрерывных волокон; на аппарате 11 - грубых волокон; на аппарате 12 - рубленных волокон; на аппарате 13 - штапельных волокон. Установка снабжена компрессором (не показано), предназначенным для прокачивания в вертикальном направлении воздушной или кислородной смеси для горения природного газа и для уменьшения скорости падения гранул 4, а также для раздува первичных волокон 8 потоком раскаленных газов в штапельные волокна на аппарате 13.The Kibol-Granul Module installation contains a device for grinding rock (not shown). The output of the device for grinding the rock is connected to the hopper 1. In the outlet of the hopper 1, a damper (not shown) is installed. At the outlet of the outlet of the hopper 1 a dispenser is installed. The dispenser is made in the form of a
Для регулирования скорости падения гранулы и ее уменьшения используют сопло в виде диска с центральным отверстием для пропускания гранул, а также сквозных отверстий, расположенных равномерно по кругу, оси которых пересекаются в одной точке на оси воронки 3 на расстоянии 25-30 мм от зоны выхода гранул, предназначенных для прокачивания через них газовоздушной смеси. Установка может содержать 3-4 таких диска /не показано/. Установка, кроме названных элементов, содержит измерительный прибор для регистрации и записи температуры гранул, соединенный с соответствующими датчиками температуры, регистрирующий прибор скорости вращения воронки 3, регистрирующий прибор толщины получаемого волокна и систему управления /не показано/. Система управления включает пирометрические датчики температуры, установленные в трех точках по высоте падения гранул 5 /не показано/. Выходы пирометрических датчиков температуры соединены с тиристорным регулятором температуры /не показан/. Установка снабжена и тиристорным регулятором управления скоростью вращения вала привода воронки 3 /не показан/.To control the rate of fall of the granule and reduce it, a nozzle is used in the form of a disk with a central hole for passing through the granules, as well as through holes arranged uniformly in a circle whose axes intersect at one point on the axis of the funnel 3 at a distance of 25-30 mm from the exit zone of the granules intended for pumping air-gas mixture through them. The installation may contain 3-4 such disks / not shown /. The installation, in addition to the above elements, contains a measuring device for recording and recording the temperature of the granules connected to the corresponding temperature sensors, recording a device for rotating the funnel 3, recording a device for the thickness of the obtained fiber and a control system / not shown /. The control system includes pyrometric temperature sensors installed at three points along the drop height of the granules 5 / not shown /. The outputs of the pyrometric temperature sensors are connected to a thyristor temperature controller / not shown /. The installation is equipped with a thyristor controller for controlling the speed of rotation of the shaft of the drive of the funnel 3 / not shown /.
Авторами экспериментально выявлены оптимальные размеры калиброванных гранул и режимные параметры. Так, например, в процессе измельчения породы на основе андезитов изготавливают калиброванные гранулы с характерным размером 2,8-3,6 мм, а в процессе измельчения горной породы, в которой содержание окиси кремния равно или превышает 62 мас.%, изготавливают калиброванные гранулы с характерным размером 1,6-2,1 мм. Такие размеры калиброванных гранул позволяют создать установку, габариты которой не превышают 2,2×1,5×1,5 м при сохранении высокого качества получаемых волокон. Увеличение размеров гранул требует увеличения габаритов установки. Уменьшение размеров гранул менее оптимальных существенно удлиняет технологический процесс получения требуемого объема готовых волокон.The authors experimentally revealed the optimal sizes of calibrated granules and operating parameters. For example, in the process of grinding the rock on the basis of andesites, calibrated granules are made with a characteristic size of 2.8-3.6 mm, and in the process of grinding rock, in which the content of silicon oxide is equal to or greater than 62 wt.%, Calibrated granules are made with a characteristic size of 1.6-2.1 mm. Such sizes of calibrated granules make it possible to create a plant whose dimensions do not exceed 2.2 × 1.5 × 1.5 m while maintaining the high quality of the obtained fibers. An increase in the size of granules requires an increase in the dimensions of the installation. Reducing the size of granules less than optimal significantly lengthens the process of obtaining the required volume of finished fibers.
Предлагаемая установка работает так. В бункер 1 загружают подготовленное сырье - гранулы, которые через выходное отверстие бункера 1 падают на коническую поверхность вращающейся воронки 2. Частота падения гранул задается диаметром выходного отверстия бункера 1 и давлением, которое определяется объемом сырья в бункере 1. На конической поверхности вращающейся воронки 2 гранулы, размер которых меньше установленного, имеют малый вес и поэтому сдуваются с конической поверхности воронки потоком газа, а гранулы, размер которых больше установленного, выходят за пределы вращающейся воронки 2 за счет возникновения в таких гранулах значительных центробежных усилий. При этом скоростью вращения воронки 2, ее конусностью и весом гранул определяется пропускная способность выходного отверстия вращающейся воронки 2. Оптимальные геометрические параметры воронки 2 и ее выходного отверстия 3 определяются экспериментально. Гранулы 4 оптимального размера через сквозное отверстие 3 падают в зону плавления, где они подвергаются нагреву от пламени газовых горелок нагревательного элемента 5. Скорость падения гранул 4 искусственно замедляют путем воздействия на них восходящими потоками смеси горячих дымовых газов и воздуха от компрессора, что позволяет преобразовать гранулы 4 в зоне выработочного отверстия 6 в микрорасплавы горной породы. Предварительно разогретая нагревательным элементом (не показано) зона выработочного отверстия 8 с фильерным питателем 7 позволяет поддерживать стабильную требуемую температуру расплава до получения из него волокна, последующего замасливания и наматывания непрерывного волокна на бобину наматывающего аппарата 10, грубого волокна на аппарате 11, рубленного волокна на аппарате 12 и штапельного волокна на аппарате 13.The proposed installation works like this. Prepared raw materials are loaded into the hopper 1 - granules, which fall through the outlet of the hopper 1 onto the conical surface of the
Пример 1. Изготавливали волокна из горной породы на основе андезита. Предварительно сырье подвергали измельчению до получения гранул с характерным размером 1,8…4,2 мм. В дозаторе задавали оптимальные геометрические параметры гранул 4. Для этого экспериментально устанавливали скорость вращения воронки 2 и ее конусность. При этом добивались таких скорости вращения воронки 2, ее конусности и диаметра центрального сквозного отверстия 3 воронки 2, которые бы обеспечили пропускание через дозатор гранул 4, характерный размер которых находится в пределах 2,8-3,6 мм.Example 1. Made of fiber from rocks based on andesite. Previously, the raw material was subjected to grinding to obtain granules with a characteristic size of 1.8 ... 4.2 mm. In the dispenser, the optimal geometric parameters of the
Процесс вытягивания волокон из расплава каждой гранулы 4 осуществляли при температуре 1150-1290°С. Процесс получения волокон осуществляли в установке, как описано выше. В результате из андезитовой горной породы, химический состав которой представлен в таблице 1, получали непрерывные волокна, свойства которых представлены в таблице 2.The process of drawing fibers from the melt of each
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.The strength of the elementary continuous fibers was determined on a weight type dynamometer with a working length of the sample of 10 mm, and coarse fibers - on a tensile testing machine RM-3 with a sample length of 50 mm.
Грубые волокна получали из однородного высокогомогенизированного расплава, образовавшегося в результате плавления каждой в отдельности взятой гранулы, при этом формирование струй расплава осуществляли щелевым 600-фильерным питателем, изготовленным из жаростойкого сплава. Вытягивание струй расплава осуществляли механическим способом, со скоростью 5-10 м/мин. Сформированные грубые волокна дробили на отрезки на аппарате 11. Основные свойства полученных грубых волокон представлены в таблице 3.Coarse fibers were obtained from a homogeneous highly homogenized melt formed as a result of melting of each individually taken granule, while the formation of melt jets was carried out with a slotted 600-die feeder made of a heat-resistant alloy. Extraction of the melt jets was carried out mechanically, at a speed of 5-10 m / min. Formed coarse fibers were crushed into pieces on the apparatus 11. The main properties of the obtained coarse fibers are presented in table 3.
Рубленые волокна из высокогомогеннизированного расплава андезитов получали путем формирования струй расплава через 4000-фильерный питатель, из которого непрерывные волокна подавали на рубочную машину 13. Характеристика полученных рубленых волокон представлена в таблице 4.The chopped fibers from the highly homogenized andesite melt were obtained by forming melt jets through a 4000 die feeder, from which continuous fibers were fed to the chopping
Штапельные волокна из расплавов андезита получали путем раздува первичных волокон потоком раскаленных газов по известной методике /см. Китайгородский Н.И. Технология стекла. М.: Госстройиздат, 1961. 624 с./. Свойства полученного штапельного волокна представлены в таблице 5.Staple fibers from andesite melts were obtained by blowing primary fibers with a stream of hot gases by a known method / cm. Kitaygorodsky N.I. Glass technology. M .: Gosstroyizdat, 1961.624 p. /. The properties of the obtained staple fiber are presented in table 5.
Непрерывные, грубые, рубленные и штапельные волокна, полученные описанным способом и на установке «Модуль Кибол-Гранула» превосходят по названным свойствам волокна, полученные по способу-прототипу при существенном снижении энергоемкости процесса, благодаря отсутствию в установке печи и других теплоемких элементов, использованию в качестве изоляции воздуха и газовоздушной смеси.Continuous, coarse, chopped and staple fibers obtained by the described method and on the Kibol-Granul Module installation are superior in terms of the named properties to the fibers obtained by the prototype method with a significant reduction in the energy consumption of the process, due to the absence of the furnace and other heat-intensive elements in the installation, use in quality of air insulation and gas-air mixture.
Пример 2. Изготавливали непрерывные волокна из сырья на основе горных пород, в которых содержание окиси кремния равно или превышает 62 мас.%. Химический состав породы приведен в таблице 6. Изготавливали калиброванные гранулы с характерным размером 1,6-2,1 мм. Предварительно подвергали измельчению сырье до получения гранул с характерным размером 1,0…3,0 мм. В дозаторе задавали оптимальные геометрические параметры гранул 4. Для этого экспериментально устанавливали скорость вращения воронки 2, ее конусность и диаметр центрального сквозного отверстия 3 воронки 2, которые бы обеспечили пропускание через дозатор гранул 4, характерный размер которых находился в пределах 1,6-2,1 мм.Example 2. Produced continuous fibers from raw materials based on rocks in which the content of silicon oxide is equal to or greater than 62 wt.%. The chemical composition of the rock is shown in table 6. Produced calibrated granules with a characteristic size of 1.6-2.1 mm The raw materials were preliminarily crushed to obtain granules with a characteristic size of 1.0 ... 3.0 mm. The optimal geometric parameters of the
Процесс вытягивания волокон из расплава каждой гранулы 4 осуществляли при температуре 1300-1450°С. Процесс получения волокон осуществляли в предлагаемой установке, как описано выше.The process of drawing fibers from the melt of each
Свойства полученных волокон представлены в таблице 7.The properties of the obtained fibers are presented in table 7.
Полученные волокна могут быть применены для тепло- и звукоизоляции различных объектов; для замены канцерогенных асбестовых изделий во многих отраслях промышленности.The resulting fibers can be used for heat and sound insulation of various objects; to replace carcinogenic asbestos products in many industries.
Предлагаемые изобретения позволяют уменьшить габариты используемого оборудования и снизить энергоемкость процесса получения волокон за счет создания условий для плавления поочередно каждой полученной калиброванной гранулы 4 и подачи образовавшегося из каждой гранулы 4 расплава к выработочному отверстию 6.The proposed inventions make it possible to reduce the dimensions of the equipment used and reduce the energy intensity of the fiber production process by creating conditions for melting each calibrated
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010137022/03A RU2452696C2 (en) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | Method for producing fibres from mine rock, and "kibol-granula module" plant for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010137022/03A RU2452696C2 (en) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | Method for producing fibres from mine rock, and "kibol-granula module" plant for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2452696C2 true RU2452696C2 (en) | 2012-06-10 |
Family
ID=46680122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010137022/03A RU2452696C2 (en) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | Method for producing fibres from mine rock, and "kibol-granula module" plant for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2452696C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1749190A1 (en) * | 1990-05-22 | 1992-07-23 | Научно-Исследовательский И Проектный Институт Строительных Материалов | Device for fiber manufacture |
| RU2074839C1 (en) * | 1994-10-17 | 1997-03-10 | Виктор Федорович КИБОЛ | Method of manufacturing basalt fibers |
| RU2118300C1 (en) * | 1996-11-19 | 1998-08-27 | Людмила Григорьевна Асланова | Method and device for production of basalt fiber |
| RU2186742C2 (en) * | 2000-10-26 | 2002-08-10 | Жаров Александр Иванович | Method of spinning of continuous basalt fiber from rock melt |
| EP1736449A1 (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing basalt fiber |
-
2008
- 2008-04-29 RU RU2010137022/03A patent/RU2452696C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1749190A1 (en) * | 1990-05-22 | 1992-07-23 | Научно-Исследовательский И Проектный Институт Строительных Материалов | Device for fiber manufacture |
| RU2074839C1 (en) * | 1994-10-17 | 1997-03-10 | Виктор Федорович КИБОЛ | Method of manufacturing basalt fibers |
| RU2118300C1 (en) * | 1996-11-19 | 1998-08-27 | Людмила Григорьевна Асланова | Method and device for production of basalt fiber |
| RU2186742C2 (en) * | 2000-10-26 | 2002-08-10 | Жаров Александр Иванович | Method of spinning of continuous basalt fiber from rock melt |
| EP1736449A1 (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing basalt fiber |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4058386A (en) | Method and apparatus for eliminating external hot gas attenuation in the rotary fiberization of glass | |
| US9032760B2 (en) | Process of using a submerged combustion melter to produce hollow glass fiber or solid glass fiber having entrained bubbles, and burners and systems to make such fibers | |
| FI102675B (en) | Process and apparatus for the production of mineral wool and mineral wool produced therewith | |
| US10494286B2 (en) | Process for manufacturing vitrified material by melting | |
| KR100188507B1 (en) | Method and apparatus for manufacturing mineral wool, and mineral wool produced thereby | |
| US8250884B2 (en) | Rotary fiberizer | |
| EP2791071B2 (en) | Melt composition for the production of man-made vitreous fibres | |
| US9346696B2 (en) | Glass-melting furnace burner and method of its use | |
| JP2004532938A (en) | Process and apparatus for forming mineral wool and mineral wool products | |
| CN1198727A (en) | Method and apparatus for producing mineral fibres | |
| US20200392031A1 (en) | Basalt fibers produced from high temperature melt | |
| RU2233810C2 (en) | Method of production of high-silicate inorganic fibers from rock (versions), production line for realization of this method (versions), continuous and staple fibers (versions), inorganic fine-dispersed scaly particles (versions) obtained by this method | |
| KR20170031132A (en) | Glass melting device comprising a furnace, a duct and a barrier | |
| DK2257502T3 (en) | Product based on mineral fiber and manufacturing method thereof | |
| US20070261446A1 (en) | Rotary fiberization process for making glass fibers, an insulation mat, and pipe insulation | |
| RU2452696C2 (en) | Method for producing fibres from mine rock, and "kibol-granula module" plant for its implementation | |
| WO2009134216A1 (en) | Method for producing fibres from rocks and a plant for carrying out said method | |
| RU2149841C1 (en) | Process of manufacture of mineral wool articles from basalt carrying rocks and technological line for its implementation | |
| US6843075B2 (en) | Method for controlling process variables and an optical temperature sensor assembly | |
| EP0355187B1 (en) | Production of micro glass fibers | |
| RU62924U1 (en) | INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF CONTINUOUS INORGANIC FIBERS FROM ROCKS "KIBOL MODULE" | |
| KR102773617B1 (en) | The manufacturing method and manufacturing device of the inorganic fiber | |
| RU2352531C1 (en) | Method for production of fiber from mineral raw materials | |
| RU2369568C2 (en) | Method and device for making of mineral fibres and fibre-making rotor device | |
| RU2217392C2 (en) | Unit for production of mineral low-melting melts of super-thin basalt fiber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190430 |