Kaks peamist pidevat basaltkiu valmistamise tehnoloogiat

1. Leegi meetod

Leegimeetod hõlmab tootmisprotsessi, kus kuumus suunatakse otse pinnale. Basalt sulatada tulekindlate telliste struktuuriga basaltahjus. See soojus tekib tavaliselt ahju ülaosast lähtuvate leegi (näiteks maagaasi ja hapniku või kuuma õhu põlemise või plasmaleegi) abil. Seda peamist kuumutusmeetodit saab täiendada alumise elektroodiga kuumutamisega. Kogu protsess hõlmab sulatamist, selitamist ja vormimist.

Väikesed, eraldiseisvad leegiahjud, mis on praegu tööstuses laialt levinud, kasutavad ainult ülemist maagaasikütet ja neil puuduvad abielektroodid põhjas. Kuid oma suure energiatarbimise, kõrgete tootmiskulude ja madala tootekulutõhususe tõttu kannatavad enamik seda tehnoloogiat kasutavaid ettevõtteid suuri kahjusid ja on pankroti äärel.

Leegimeetodi arendussuund on leegiga kuumutatud paagiga ahi, mis kasutab "gaasi-elektri kombinatsiooni" lähenemisviisi, millel on pealmine maagaasi-hapniku põlemine ja alumine elektroodide lisaküte. See "gaasi-elektri kombinatsioon" meetod on absoluutselt peamine tootmistehnoloogia Klaaskiuds ja need klaaskiutahjud töötavad väga küpselt ja edukalt, eriti ühitahjud, mis on peaaegu muutunud klaaskiu paagiahjude tõmbeahjude konstruktsioonide standardiks. On tehtud pingutusi selle tehnoloogia ülekandmiseks pidevale basaltkiudude tootmisele, kuid vaatamata piiratud katsetustele pole edu veel saavutatud. Viimase kahe aasta jooksul on mõned valinud teistsuguse lähenemisviisi, minnes puhtast looduslikust vulkaanilisest kivimist toorainest üle formuleeritud toorainele (st lisades suure osa mittevulkaanilisest kivimist). See on viinud 10 000 tonni/aastas ja 3500 tonni/aastas leegiga kuumutatud paagiahjude tootmisliinide eduka kasutuselevõtu ja käitamiseni.

2. Täiselektriline sulatamismeetod

Täiselektriline sulatusmeetod hõlmab tootmisprotsessi, kus elektrienergia juhitakse otse kõrgel temperatuuril sulavasse basaldisulamisse tulekindla telliskivi struktuuriga basaltahjus. See saavutatakse elektroodide (näiteks grafiidi, molübdeeni, tinaoksiidi jne) või (ja) muude füüsikaliste meetodite (näiteks plasmameetodite) abil. See tehnoloogia hõlmab sulatamist, selitamist ja vormimist.

Hiina pidev basaltkiudude täiselektriline sulatamismeetod sai alguse riiklikust 863 programmist 2002. aastal, mille käigus valmis selle meetodi abil väikesemahuline eraldiseisev ahjutõmbeseade. Märkimisväärsed läbimurded pidevas basaltkiud Täiselektriline sulatustõmbetehnoloogia saavutati 2016. aastal, kui valmis tuhande tonni/aasta tootlikkusega täiselektriline sulatuspaagiahi. See süsteem kasutab mitmerealisi progressiivseid elektroode, mis võimaldavad sulavedeliku taseme sügavust kuni 1300 mm. Toote monofilamendi läbimõõt on kontsentreeritud vahemikku 9–22 μm ja seadme üldine energiatarve on 3,0–3,5 kWh/kg, mis näitab suurepärast energiasäästu. 2018. aastal võeti ametlikult kasutusele 1200 tonni/aasta tootlikkusega täiselektriline sulatuspaagiahju tootmisliin ("üks-kaheksa", kasutades 400 auguga ketrusdüüse). See on stabiilselt töötanud üle kolme aasta, mis kinnitab, et ahju eluiga võib ulatuda üle kolme aasta.

Praeguseks on puhaste looduslike vulkaaniliste kivimite tooraine puhul pidevat basaltkiudude tootmistehnoloogiat kasutatud ainult tuhande tonni/aasta mahutavusega paagahju tehnoloogia tasemel ja ainult täiselektrilise sulatusmeetodi puhul.

3. Kahe tehnoloogilise tee võrdlus

Kõrge temperatuuri omadused basaltsula, nimelt selle halb soojusjuhtivus, kõrge viskoossus ja lühikesed materjaliomadused, on just need, mis muudavad pideva basaltkiu tootmise keeruliseks.

• Leegi meetod

Leekmeetod, suhteliselt küps tehnoloogia, mis toodi sisse endisest Nõukogude Liidust (nüüd Venemaa ja Ukraina) ja kohandati Hiina eritingimustele, on leidnud laialdast kasutamist. Selle suurim puudus industrialiseerimisel on aga kõrged tootmiskulud ja madal kulutõhusus, mis on suuresti tingitud meetodi enda loomupärastest füüsilistest struktuurilistest defektidest.

Madal soojuskasutus

Selle meetodi puhul põletatakse maagaasi ahju ülaosast, kusjuures leek kuumutab otse basaldisula pinda. Üle 60% soojusest peegeldub sula pinnalt ja kandub minema heitgaasidega. Arvestades, et kõrge temperatuuriga basaldisula soojusjuhtivus on kümme korda madalam kui kõrge temperatuuriga klaassulamil, on soojusülekanne äärmiselt aeglane. Väikesed üheüksuselised ahjud suudavad hoida sulakihi sügavust vaid umbes 15 cm. Kuigi 10 000 tonni/aastas tootlikkusega leegiga kuumutatavad basaldi partiiahjud suudavad põhjaelektroodidega lisakütte abil saavutada 50 cm sulakihi sügavuse, moodustab sulakiht ahjus taldrikulaadse struktuuri, mis annab suure eripinna ja märkimisväärse soojuse hajumise. Soojuskadu isolatsioonimaterjalide kaudu ületab 10%. Järelikult on tegelik soojuse kasutamise määr alla 30%.

Madala sulamistemperatuuriga kvaliteet

Leegimeetodi madala sulamisastme tõttu ei saa selitus- ja homogeniseerimissektsioonides saavutada täielikku homogeniseerimist, mille tulemuseks on madalam sulamiskvaliteet.

Heitgaaside heitkogused

Maagaasi põlemisel tekivad heitgaasid, näiteks väävli- ja lämmastikoksiidid.

Kasvuhoonegaaside heitkogused

Fossiilkütusena eraldab maagaasi põletamine märkimisväärses koguses CO2, mis on kasvuhoonegaas.

Suur investeering seadmetesse

Maagaasi põletamisel tekkivate heitgaaside heitkoguste vähendamine nõuab saastekontrolli meetmeid. Madal soojuse kasutamine nõuab ka jääksoojuse taaskasutusmeetmeid. Lisaks nõuab puhta hapniku põletamine hapniku tootmise seadmeid. Need kolm tegurit suurendavad oluliselt seadmetesse investeeringuid. Leekmeetodi ühikinvesteering on ligikaudu 11 000–20 000 RMB tonni kohta.

• Täiselektriline sulamismeetod

Võrreldes leegimeetodiga pakub täiselektriline sulatusmeetod märkimisväärseid eeliseid.

Kõrge sulamiskvaliteet

Täiselektriline sulatustehnoloogia põhineb põhimõttel, et kõrgel temperatuuril sulanud olekus on sula elektrijuhtivus, mis võimaldab elektrienergiat otse sulamisse sisemiseks kuumutamiseks suunata. Elektroodide vertikaalne paigutus hõlbustab vertikaalset sulatamist. Tuhande tonni aastas tootvad täiselektrilised sulatuspaagiahjud suudavad saavutada üle 1,2 meetri sügavuse sulamise, pakkudes pikemat selitus- ja homogeniseerimissektsiooni. Paagi kõrge temperatuuriga isotermiline tsoon on sügavam, mis tagab basaldi parema sulamise ja homogeniseerimise kvaliteedi.

Energiatõhusus

Sula otsene sisemine kuumutamine, vertikaalne sulatamine, sügavamad mahutid ja külma materjali katmine sulapinnal aitavad kaasa kõrgele sulamiskiirusele ja kõrgele termilisele efektiivsusele. Esiteks tagavad otse sulasse sisestatud elektroodid Joule'i soojuse täieliku ärakasutamise. Teiseks, sügav sulatasand, mille sügavus läheneb ahju sisediameetrile, annab sulapinnale väiksema, peaaegu minimaalse eripinna. See geomeetriline struktuur vähendab oluliselt soojuse hajumist võrreldes leegimeetodi taldrikulaadse struktuuriga. Kolmandaks, külma materjali katmine sulapinnal moodustab "külma ahju ülaosa", mis vähendab veelgi soojuskadu.

Madal süsiniku jalajälg

Täiselektriline sulatustehnoloogia kõrvaldab maagaasi leegimeetodil põletamisega seotud süsinikdioksiidi heitkogused. Selle süsinikdioksiidi heitkogused määratakse üksnes elektrivõrgu energiaallikate kombinatsiooni järgi. Hüdroenergia või muude taastuvate energiaallikate kasutamisel on võimalik saavutada süsinikdioksiidi nullheide.

Väiksem investeering

Kuna täiselektriline sulatusmeetod ei hõlma maagaasi puhta hapniku põletamist, pole vaja investeerida heitgaaside keskkonnapuhastusseadmetesse ega hapniku genereerimise seadmetesse. Lisaks tähendab külma materjali katmine sulapinnal seda, et pole vaja investeerida jääksoojuse taaskasutusseadmetesse. Seega on täiselektrilise sulatusmeetodi ühikinvesteering madalam.

Kulueelis

Märkimisväärne energiasääst ja madalam põhivara amortisatsioon annavad selge kulueelise.