Auswirkungen der instabilen Zusammensetzung des Basaltrohstoffs auf die tatsächliche Produktion und Verbesserungsmaßnahmen

Ähnlich wie Kohlenstofffaser und GlasfaserDie Herstellung von Endlosbasaltfasern erfordert eine Standardisierung der Rohstoffe. Es bestehen erhebliche Unterschiede in der Qualität und den Anwendungseigenschaften von Basaltfaserprodukten aus verschiedenen Regionen. Selbst innerhalb derselben Region gibt es Unterschiede im Basalt aus verschiedenen Teilen desselben Bergwerks.

In der Praxis wurden drei Hauptprobleme identifiziert:

(1) Einige Basalterzrohstoffe weisen einen engen Ziehtemperaturbereich auf, der sehr nahe an der Kristallisationstemperatur liegt. Solche Rohstoffe neigen dazu, beim Ziehen sofort zu kristallisieren, wodurch die Faserkontinuität zerstört und die Zugfestigkeit verringert wird.

(2) Einige Basalterzrohstoffe enthalten eine hohe Anzahl von hochtemperaturbeständigen kristallinen Partikeln, wie Olivin und Korund, was die Gewinnung einer homogenen Schmelze erschwert.

(3) Die Chemische Die Zusammensetzung verschiedener Chargen von Basalterzrohstoffen variiert, was die Stabilität der Leistungsfähigkeit der hergestellten Endlosbasaltfasern beeinflusst.

Um der Instabilität der Rohstoffzusammensetzung entgegenzuwirken, können auf Grundlage der oben genannten Punkte folgende Maßnahmen zur Verbesserung ergriffen werden:

• Hochwertige Basalterz-Rohstoffe auswählen. Basalterz sollte homogen sein, einen geringen Kristallisationsgrad aufweisen, keine großen Einsprenglinge, wenige Risse, geringe Verwitterung und keine externen Verunreinigungen wie Quarz und Hornstein enthalten. Die chemische Zusammensetzung des Basalterzes sollte in einem angemessenen Bereich liegen. Darüber hinaus sollte es einen geeigneten Säurekoeffizienten aufweisen (MA​) im Bereich von $3.5\sim 5.8$und eine Viskosität ($lGoder$) von $\mathrm{0,5}\sim 1.4\text{Also}\cdot \text{S}$Die Viskosität ($oder$Die Schmelzeigenschaften von Silikatschmelzen sind eine Funktion von Temperatur, Druck und Zusammensetzung und können durch die Arrhenius-Gleichung dargestellt werden: lGoder=lGoder0​+UNDoder​/RT, Wo oder0​ ist eine Konstante (präexponentieller Faktor) und UNDoder​ Die Aktivierungsenergie für die viskose Fließfähigkeit der Schmelze wird als Aktivierungsenergie bezeichnet. Basalterz sollte während des Ziehprozesses einen breiten Temperaturbereich beibehalten, was das Schmelzen und Ziehen relativ erleichtert, und es sollte praktisch keine hochtemperaturbeständigen kristallinen Partikel wie Olivin und Korund enthalten.
• Die Homogenisierung der Rohstoffe verstärken. Qualifizierte Rohstoffe werden vor der Zuführung zum Vorofensilo mit Spezialanlagen zerkleinert, gesiebt und homogenisiert. Um die Qualität der Erzrohstoffe zu gewährleisten, muss die Partikelgröße weitgehend konstant gehalten werden. Zu große Partikel können zu Schmelzproblemen führen, während zu kleine Partikel die Schmelzqualität mindern können.
• Hochwertige Basalterz-Rohstoffe mischen. Aufgrund der komplexen Zusammensetzung von natürlichem Basalterz mit verschiedenen Begleitmineralien und unterschiedlichen Schmelzpunkten ist die Homogenität des Rohmaterials ein entscheidender Faktor für das Ziehergebnis. Um das Material besser zu schmelzen und die Stabilität der resultierenden Fasereigenschaften zu verbessern, wenden einige Hersteller, angelehnt an die Glasfaserproduktion, das Verfahren der „künstlichen Chargenbildung“ an. Dabei werden die Rohstoffe nach Standards aufbereitet, hochwertiger, reiner Naturbasalt ausgewählt und mithilfe eines „Fehlendes ergänzen“- und „Rein-zu-Rein“-Ansatzes an die Standardwerte angepasst – beispielsweise durch die Zugabe von Kalzium bei Bedarf. Für Produkte mit besonderen Leistungsanforderungen kann zudem eine gezielte Dotierung erfolgen, um sicherzustellen, dass alle Leistungsindikatoren den Designvorgaben entsprechen, beispielsweise bei alkalibeständigen, hochtemperaturbeständigen oder hochfesten Fasern mit hohem Elastizitätsmodul. Hierfür werden entsprechende einkomponentige Mineralmaterialien oder andere Basalterze für die gezielte Dotierung des reinen Basaltrohstoffs ausgewählt.