Δύο κύριες τεχνολογίες συνεχούς παρασκευής ινών βασάλτη

1. Μέθοδος φλόγας

Η μέθοδος της φλόγας περιλαμβάνει μια διαδικασία παραγωγής όπου η θερμότητα διοχετεύεται απευθείας στην επιφάνεια του Βασάλτης τήκονται μέσα σε έναν κλίβανο βασάλτη με δομή πυρίμαχων τούβλων. Αυτή η θερμότητα συνήθως παράγεται από φλόγες (όπως καύση φυσικού αερίου-οξυγόνου ή θερμού αέρα ή φλόγες πλάσματος) από την κορυφή του κλιβάνου. Αυτή η κύρια μέθοδος θέρμανσης μπορεί να συμπληρωθεί με θέρμανση του κάτω ηλεκτροδίου. Ολόκληρη η διαδικασία καλύπτει την τήξη, τη διαύγαση και τη διαμόρφωση.

Οι μικροί, αυτόνομοι φούρνοι φλόγας, οι οποίοι είναι σήμερα οι πιο διαδεδομένοι στον κλάδο, χρησιμοποιούν μόνο θέρμανση με καύση φυσικού αερίου από πάνω και δεν διαθέτουν βοηθητικά ηλεκτρόδια πυθμένα. Ωστόσο, λόγω της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας, του υψηλού κόστους παραγωγής και της χαμηλής οικονομικής αποδοτικότητας του προϊόντος, οι περισσότερες εταιρείες που χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία αντιμετωπίζουν σοβαρές ζημίες και βρίσκονται στα πρόθυρα της χρεοκοπίας.

Η κατεύθυνση ανάπτυξης για τη μέθοδο φλόγας είναι η φούρνος δεξαμενής θερμαινόμενος με φλόγα, η οποία χρησιμοποιεί μια προσέγγιση «συνδυασμού αερίου-ηλεκτρικού ρεύματος» με καύση φυσικού αερίου-οξυγόνου από πάνω και βοηθητική θέρμανση ηλεκτροδίου από κάτω. Αυτή η μέθοδος «συνδυασμού αερίου-ηλεκτρικού ρεύματος» είναι η απόλυτα κυρίαρχη τεχνολογία για την κατασκευή Ίνες γυαλιούs, και αυτοί οι κλίβανοι από υαλοβάμβακα λειτουργούν πολύ ώριμα και με επιτυχία, ειδικά οι μοναδιαίοι κλίβανοι, οι οποίοι έχουν σχεδόν γίνει το πρότυπο για τα σχέδια κλιβάνων έλξης από δεξαμενές κλιβάνων από υαλοβάμβακα. Έχουν καταβληθεί προσπάθειες για τη μεταφορά αυτής της τεχνολογίας στην συνεχή παραγωγή ινών βασάλτη, αλλά παρά τις περιορισμένες δοκιμές, δεν έχει ακόμη επιτευχθεί επιτυχία. Τα τελευταία δύο χρόνια, ορισμένοι έχουν ακολουθήσει μια διαφορετική προσέγγιση, αλλάζοντας από καθαρές φυσικές πρώτες ύλες ηφαιστειακών πετρωμάτων σε τυποποιημένες πρώτες ύλες (δηλαδή, ενσωματώνοντας ένα μεγάλο ποσοστό μη ηφαιστειακών πετρωμάτων). Αυτό έχει οδηγήσει στην επιτυχή θέση σε λειτουργία και λειτουργία γραμμών παραγωγής κλιβάνων δεξαμενών θερμαινόμενων με φλόγα 10.000 τόνων/έτος και 3.500 τόνων/έτος.

2. Μέθοδος τήξης με ηλεκτρική ενέργεια

Η πλήρως ηλεκτρική μέθοδος τήξης περιλαμβάνει μια διαδικασία παραγωγής όπου η ηλεκτρική ενέργεια διοχετεύεται απευθείας στο βασάλτη υψηλής θερμοκρασίας που τήκεται μέσα σε έναν κλίβανο βασάλτη με δομή πυρίμαχων τούβλων. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτροδίων (όπως γραφίτης, μολυβδαινίου, διοξειδίου του κασσιτέρου κ.λπ.) ή (και) άλλων φυσικών μεθόδων (όπως μέθοδοι πλάσματος). Αυτή η τεχνολογία καλύπτει την τήξη, τη διαύγαση και τη διαμόρφωση.

Η συνεχής μέθοδος τήξης ινών βασάλτη, εξ ολοκλήρου ηλεκτρική, στην Κίνα ξεκίνησε με το εθνικό πρόγραμμα 863 το 2002, το οποίο ολοκλήρωσε μια μικρής κλίμακας αυτόνομη συσκευή έλξης κλιβάνου χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο. Σημαντικές ανακαλύψεις στη συνεχή τήξη ίνα βασάλτη Η τεχνολογία έλξης με πλήρως ηλεκτρική τήξη επιτεύχθηκε το 2016, με την ολοκλήρωση ενός πιλοτικού κλιβάνου τήξης με πλήρως ηλεκτρική δεξαμενή, χιλιάδων τόνων/έτος. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί προοδευτικά ηλεκτρόδια πολλαπλών σειρών, επιτρέποντας βάθος στάθμης υγρού τήξης έως και 1300 mm. Η διάμετρος του μονονημίου του προϊόντος συγκεντρώνεται μεταξύ 9-22 μm και η συνολική κατανάλωση ισχύος της μονάδας είναι 3,0-3,5 kWh/kg, επιδεικνύοντας εξαιρετικά αποτελέσματα εξοικονόμησης ενέργειας. Το 2018, τέθηκε επίσημα σε λειτουργία μια γραμμή παραγωγής πλήρως ηλεκτρικής δεξαμενής τήξης 1200 τόνων/έτος ("ένας προς οκτώ", χρησιμοποιώντας έλικες 400 οπών). Λειτουργεί σταθερά για πάνω από τρία χρόνια, επιβεβαιώνοντας ότι η διάρκεια ζωής του κλιβάνου μπορεί να φτάσει περισσότερα από τρία χρόνια.

Μέχρι σήμερα, για τις πρώτες ύλες από καθαρά φυσικά ηφαιστειακά πετρώματα, η τεχνολογία συνεχούς παραγωγής ινών βασάλτη διατηρείται μόνο στο επίπεδο της τεχνολογίας κλιβάνου δεξαμενών χιλιάδων τόνων/έτος και αποκλειστικά για τη μέθοδο τήξης με ηλεκτρική ενέργεια.

3. Σύγκριση των δύο τεχνολογικών διαδρομών

Χαρακτηριστικά της υψηλής θερμοκρασίας τήγμα βασάλτη, δηλαδή η κακή θερμική αγωγιμότητά του, το υψηλό ιξώδες και οι ιδιότητες του μικρού υλικού, είναι ακριβώς αυτό που καθιστά δύσκολη την κατασκευή συνεχών ινών βασάλτη.

• Μέθοδος φλόγας

Η μέθοδος της φλόγας, μια σχετικά ώριμη τεχνολογία που εισήχθη από την πρώην Σοβιετική Ένωση (νυν Ρωσία και Ουκρανία) και προσαρμόστηκε στις συγκεκριμένες συνθήκες της Κίνας, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μειονέκτημά της στη βιομηχανοποίηση είναι το υψηλό κόστος παραγωγής και η χαμηλή σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας, που οφείλονται σε μεγάλο βαθμό σε εγγενή φυσικά δομικά ελαττώματα στην ίδια τη μέθοδο.

Χαμηλή αξιοποίηση θερμότητας

Σε αυτήν τη μέθοδο, το φυσικό αέριο καίγεται από την κορυφή του κλιβάνου, με τη φλόγα να θερμαίνει απευθείας την επιφάνεια του τήγματος βασάλτη. Πάνω από το 60% της θερμότητας ανακλάται από την επιφάνεια του τήγματος και παρασύρεται από τα καυσαέρια. Δεδομένου ότι το τήγμα βασάλτη υψηλής θερμοκρασίας έχει θερμική αγωγιμότητα δέκα φορές χαμηλότερη από το τήγμα γυαλιού υψηλής θερμοκρασίας, η μεταφορά θερμότητας είναι εξαιρετικά αργή. Οι μικροί φούρνοι μίας μονάδας μπορούν να διατηρήσουν βάθος τήξης μόνο περίπου 15 cm. Ενώ οι φούρνοι δεξαμενών παρτίδας βασάλτη 10.000 τόνων/έτος που θερμαίνονται με φλόγα μπορούν να φτάσουν σε βάθος τήξης 50 cm με βοηθητική θέρμανση ηλεκτροδίου πυθμένα, το τήγμα σχηματίζει μια δομή που μοιάζει με πιάτο μέσα στον κλίβανο, οδηγώντας σε μεγάλη ειδική επιφάνεια και σημαντική απαγωγή θερμότητας. Η απώλεια θερμότητας μέσω μονωτικών υλικών υπερβαίνει το 10%. Κατά συνέπεια, ο πραγματικός ρυθμός αξιοποίησης θερμότητας είναι μικρότερος από 30%.

Χαμηλή ποιότητα τήξης

Λόγω του ρηχού επιπέδου τήξης στη μέθοδο φλόγας, τα τμήματα διαύγασης και ομογενοποίησης δεν μπορούν να επιτύχουν πλήρη ομογενοποίηση, με αποτέλεσμα χαμηλότερη ποιότητα τήξης.

Εκπομπές καυσαερίων

Η καύση φυσικού αερίου παράγει καυσαέρια όπως οξείδια του θείου και του αζώτου.

Εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου

Ως ορυκτό καύσιμο, η καύση φυσικού αερίου απελευθερώνει σημαντικές ποσότητες CO2, ενός αερίου του θερμοκηπίου.

Υψηλή επένδυση σε εξοπλισμό

Η αντιμετώπιση των εκπομπών καυσαερίων από την καύση φυσικού αερίου απαιτεί μέτρα ελέγχου της ρύπανσης. Η χαμηλή αξιοποίηση θερμότητας απαιτεί επίσης μέτρα ανάκτησης της απορριπτόμενης θερμότητας. Επιπλέον, η καύση καθαρού οξυγόνου απαιτεί εξοπλισμό παραγωγής οξυγόνου. Αυτοί οι τρεις παράγοντες αυξάνουν σημαντικά την επένδυση σε εξοπλισμό. Η μοναδιαία επένδυση για τη μέθοδο φλόγας είναι περίπου 11.000-20.000 RMB ανά τόνο.

• Μέθοδος τήξης με ηλεκτρική ενέργεια

Σε σύγκριση με τη μέθοδο φλόγας, η πλήρως ηλεκτρική μέθοδος τήξης προσφέρει αξιοσημείωτα πλεονεκτήματα.

Υψηλή ποιότητα τήξης

Η πλήρως ηλεκτρική τεχνολογία τήξης βασίζεται στην αρχή ότι το τήγμα είναι ηλεκτρικά αγώγιμο σε κατάσταση τήξης υψηλής θερμοκρασίας, επιτρέποντας την άμεση παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στο τήγμα για εσωτερική θέρμανση. Η κατακόρυφη διάταξη των ηλεκτροδίων διευκολύνει την κατακόρυφη τήξη. Οι πλήρως ηλεκτρικοί φούρνοι δεξαμενών τήξης χιλιάδων τόνων ετησίως μπορούν να επιτύχουν βάθος τήξης άνω των 1,2 μέτρων, παρέχοντας μεγαλύτερο τμήμα διαύγασης και ομογενοποίησης. Η ισόθερμη ζώνη υψηλής θερμοκρασίας μέσα στη δεξαμενή είναι βαθύτερη, οδηγώντας σε καλύτερη ποιότητα τήξης και ομογενοποίησης για τον βασάλτη.

Ενεργειακή Απόδοση

Η άμεση εσωτερική θέρμανση του τήγματος, η κατακόρυφη τήξη, οι βαθύτερες δεξαμενές και η κάλυψη ψυχρού υλικού στην επιφάνεια του τήγματος συμβάλλουν σε υψηλούς ρυθμούς τήξης και υψηλή θερμική απόδοση. Πρώτον, τα ηλεκτρόδια που εισάγονται απευθείας στο τήγμα διασφαλίζουν την πλήρη αξιοποίηση της θερμότητας Joule. Δεύτερον, το βαθύ επίπεδο τήξης, με το βάθος του να πλησιάζει την εσωτερική διάμετρο του κλιβάνου, έχει ως αποτέλεσμα μια μικρότερη, σχεδόν ελάχιστη ειδική επιφάνεια για το τήγμα. Αυτή η γεωμετρική δομή μειώνει σημαντικά την απαγωγή θερμότητας σε σύγκριση με τη δομή που μοιάζει με πιάτο της μεθόδου φλόγας. Τρίτον, η κάλυψη ψυχρού υλικού στην επιφάνεια του τήγματος σχηματίζει μια "κορυφή ψυχρού κλιβάνου", μειώνοντας περαιτέρω την απώλεια θερμότητας.

Χαμηλό αποτύπωμα άνθρακα

Η πλήρως ηλεκτρική τεχνολογία τήξης εξαλείφει τις εκπομπές άνθρακα που σχετίζονται με την καύση φυσικού αερίου με τη μέθοδο φλόγας. Οι εκπομπές άνθρακα καθορίζονται αποκλειστικά από το ενεργειακό μείγμα του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν χρησιμοποιείται υδροηλεκτρική ενέργεια ή άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, μπορούν να επιτευχθούν μηδενικές εκπομπές άνθρακα.

Χαμηλότερη επένδυση

Δεδομένου ότι η πλήρως ηλεκτρική μέθοδος τήξης δεν περιλαμβάνει καύση καθαρού οξυγόνου φυσικού αερίου, δεν υπάρχει λόγος να επενδύσετε σε εξοπλισμό περιβαλλοντικής επεξεργασίας καυσαερίων ή σε εξοπλισμό παραγωγής οξυγόνου. Επιπλέον, η κάλυψη ψυχρού υλικού στην επιφάνεια τήξης σημαίνει ότι δεν απαιτείται επένδυση σε εξοπλισμό ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας. Η επένδυση ανά μονάδα για την πλήρως ηλεκτρική μέθοδο τήξης είναι επομένως χαμηλότερη.

Πλεονέκτημα κόστους

Η σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας και οι χαμηλότερες αποσβέσεις παγίων μεταφράζονται σε ένα σαφές πλεονέκτημα κόστους.