Kaksi valtavirran jatkuvaa basalttikuidun valmistustekniikkaa

1. Liekkimenetelmä

Liekkimenetelmässä lämpö johdetaan suoraan materiaalin pinnalle. Basaltti sulaa tulenkestävästä tiilirakenteesta koostuvassa basalttiuunissa. Tämä lämpö syntyy tyypillisesti liekeistä (kuten maakaasu-happi- tai kuumailmapoltosta tai plasmaliekeistä) uunin yläosasta. Tätä ensisijaista lämmitysmenetelmää voidaan täydentää pohjaelektrodilämmityksellä. Koko prosessi kattaa sulatuksen, kirkastumisen ja muovauksen.

Pienet, itsenäiset liekinkestävät uunit, jotka ovat tällä hetkellä valtavirtaa teollisuudessa, käyttävät vain maakaasulla toimivaa lämmitystä, eikä niissä ole apupohjaelektrodeja. Korkean energiankulutuksensa, korkeiden tuotantokustannustensa ja alhaisen tuotekustannustehokkuutensa vuoksi useimmat tätä teknologiaa käyttävät yritykset kärsivät kuitenkin vakavia tappioita ja ovat konkurssin partaalla.

Liekkimenetelmän kehityssuunta on liekkilämmitteinen säiliöuuni, joka hyödyntää "kaasu-sähköyhdistelmää" ja maakaasu-happipolttoa sekä pohjaelektrodin lisälämmitystä. Tämä "kaasu-sähköyhdistelmä" on ehdottomasti vallitseva valmistustekniikka. Lasikuitus, ja nämä lasikuitu-uunit toimivat erittäin kypsästi ja menestyksekkäästi, erityisesti yksikköuunit, joista on lähes tullut standardi lasikuitutankki-uunien piirustusuunien suunnittelussa. Tätä teknologiaa on pyritty siirtämään jatkuvaan basalttikuidun valmistukseen, mutta rajallisista kokeiluista huolimatta menestystä ei ole vielä saavutettu. Viimeisten kahden vuoden aikana jotkut ovat omaksuneet erilaisen lähestymistavan ja siirtyneet puhtaista luonnonmukaisista vulkaanisista kiviraaka-aineista formuloituihin raaka-aineisiin (eli sisällyttäneet suuren osan ei-vulkaanisesta kivestä). Tämä on johtanut 10 000 tonnin/vuosi ja 3 500 tonnin/vuosi liekkilämmitteisten säiliöuunien tuotantolinjojen onnistuneeseen käyttöönottoon ja käyttöön.

2. Täysin sähköinen sulatusmenetelmä

Täyssähköinen sulatusmenetelmä sisältää tuotantoprosessin, jossa sähköenergiaa johdetaan suoraan korkean lämpötilan basalttisulaan tulenkestävän tiilirakenteisen basalttiuunin sisällä. Tämä saavutetaan elektrodien (kuten grafiitin, molybdeenin, tinadioksidin jne.) tai (ja) muiden fysikaalisten menetelmien (kuten plasmamenetelmien) avulla. Tämä teknologia kattaa sulatuksen, kirkastamisen ja muovauksen.

Kiinan jatkuvatoiminen basalttikuidun täysin sähköinen sulatusmenetelmä alkoi kansallisella 863-ohjelmalla vuonna 2002, jossa saatiin valmiiksi pienimuotoinen erillinen uuninvetolaite tätä menetelmää käyttäen. Merkittäviä läpimurtoja jatkuvatoimisessa basaltikuitu Täysin sähköinen sulatusvetoteknologia otettiin käyttöön vuonna 2016, kun valmistui pilottikokoinen tuhannen tonnin vuosikapasiteettinen täysin sähköinen sulatussäiliöuuni. Tämä järjestelmä käyttää monirivisiä progressiivisia elektrodeja, jotka mahdollistavat jopa 1300 mm:n sulan nesteen pinnankorkeuden. Tuotteen monofilamentin halkaisija on keskitetty 9–22 μm:n välille, ja kokonaisenergiankulutus on 3,0–3,5 kWh/kg, mikä osoittaa erinomaisia ​​energiansäästövaikutuksia. Vuonna 2018 otettiin virallisesti käyttöön 1200 tonnin vuosikapasiteettinen täysin sähköinen sulatussäiliöuunin tuotantolinja ("yksi-kahdeksan", jossa käytetään 400-reikäisiä kehruusuuttimia). Se on toiminut vakaasti yli kolme vuotta, mikä osoittaa, että uunin käyttöikä voi olla yli kolme vuotta.

Tähän mennessä puhtaiden luonnonvulkaanisten kivien raaka-aineiden jatkuvatoimisen basalttikuidun valmistusteknologiaa ylläpidetään vain tuhannen tonnin/vuosi -säiliöuunin tasolla ja yksinomaan täysin sähköisessä sulatusmenetelmässä.

3. Kahden teknologisen reitin vertailu

Korkean lämpötilan ominaisuudet basalttisula, nimittäin sen heikko lämmönjohtavuus, korkea viskositeetti ja lyhyet materiaaliominaisuudet, ovat juuri se, mikä tekee jatkuvan basalttikuidun valmistuksesta haastavaa.

• Liekkimenetelmä

Liekkimenetelmä, suhteellisen kypsä tekniikka, joka tuotiin entisestä Neuvostoliitosta (nykyinen Venäjä ja Ukraina) ja mukautettiin Kiinan erityisolosuhteisiin, on ollut laajalti käytössä. Sen suurin haittapuoli teollistumisessa on kuitenkin korkeat tuotantokustannukset ja alhainen kustannustehokkuus, jotka johtuvat suurelta osin itse menetelmän fyysisistä rakenteellisista vioista.

Alhainen lämmönkäyttö

Tässä menetelmässä maakaasu poltetaan uunin päältä, ja liekki lämmittää suoraan basalttisulateen pintaa. Yli 60 % lämmöstä heijastuu sulan pinnasta ja kulkeutuu pois pakokaasujen mukana. Koska korkean lämpötilan basalttisulalla on kymmenen kertaa alhaisempi lämmönjohtavuus kuin korkean lämpötilan lasisulalla, lämmönsiirto on erittäin hidasta. Pienet, yksiyksikköiset uunit pystyvät ylläpitämään vain noin 15 cm:n sulasyvyyden. Vaikka 10 000 tonnin vuosikapasiteetilla varustetut liekillä lämmitettävät basalttipanossäiliöuunit voivat saavuttaa 50 cm:n sulasyvyyden apupohjaelektrodilämmityksellä, sula muodostaa uunin sisään lautasmaisen rakenteen, mikä johtaa suureen ominaispinta-alaan ja merkittävään lämmönhukkaan. Lämpöhäviö eristysmateriaalien läpi on yli 10 %. Näin ollen todellinen lämmönkäyttöaste on alle 30 %.

Alhainen sulamispiste

Liekkimenetelmän matalan sulamispinnan vuoksi kirkastus- ja homogenisointiosiot eivät pysty saavuttamaan perusteellista homogenisointia, mikä johtaa heikompaan sulamislaatuun.

Pakokaasupäästöt

Maakaasun polttaminen tuottaa pakokaasuja, kuten rikki- ja typpioksideja.

Kasvihuonekaasupäästöt

Fossiilisena polttoaineena maakaasun polttaminen vapauttaa merkittäviä määriä hiilidioksidia, joka on kasvihuonekaasu.

Suuret laiteinvestoinnit

Maakaasun poltosta peräisin olevien pakokaasupäästöjen vähentäminen edellyttää saasteiden torjuntatoimenpiteitä. Alhainen lämmönkäyttö edellyttää myös hukkalämmön talteenottotoimenpiteitä. Lisäksi puhtaan hapen poltto vaatii hapen tuotantolaitteita. Nämä kolme tekijää lisäävät merkittävästi laiteinvestointeja. Liekkimenetelmän yksikköinvestointi on noin 11 000–20 000 RMB tonnilta.

• Täysin sähköinen sulatusmenetelmä

Liekkimenetelmään verrattuna täysin sähköinen sulatusmenetelmä tarjoaa huomattavia etuja.

Korkea sulamislaatu

Täyssähköinen sulatustekniikka perustuu periaatteeseen, että sulate on sähköä johtavaa korkeassa lämpötilassa sulassa tilassa, jolloin sähköenergiaa voidaan syöttää suoraan sulatteeseen sisäistä lämmitystä varten. Elektrodien pystysuora järjestely helpottaa pystysuoraa sulatusta. Tuhansien tonnien vuosikapasiteettiset täysin sähköiset sulatussäiliöuunit voivat saavuttaa yli 1,2 metrin sulasyvyyden, mikä tarjoaa pidemmän kirkastus- ja homogenisaatio-osan. Säiliön sisällä oleva korkean lämpötilan isoterminen vyöhyke on syvempi, mikä johtaa basaltin parempaan sulatus- ja homogenisaatiolaatuun.

Energiatehokkuus

Sulan suora sisäinen lämmitys, pystysuora sulatus, syvemmät säiliöt ja kylmän materiaalin peittäminen sulan pinnalla edistävät korkeita sulamisnopeuksia ja korkeaa lämpötehokkuutta. Ensinnäkin suoraan sulaan asetetut elektrodit varmistavat Joule-lämmön täyden hyödyntämisen. Toiseksi syvä sulan taso, jonka syvyys lähestyy uunin sisähalkaisijaa, johtaa pienempään, lähes minimaaliseen ominaispinta-alaan sulalle. Tämä geometrinen rakenne vähentää merkittävästi lämmönhukkaisuutta verrattuna liekkimenetelmän lautasmaiseen rakenteeseen. Kolmanneksi kylmän materiaalin peittäminen sulan pinnalla muodostaa "kylmän uunin yläosan", mikä vähentää entisestään lämpöhäviötä.

Matala hiilijalanjälki

Täysin sähköinen sulatustekniikka poistaa liekkimenetelmässä tapahtuvaan maakaasun polttamiseen liittyvät hiilidioksidipäästöt. Sen hiilidioksidipäästöt määräytyvät yksinomaan sähköverkon energialähteiden yhdistelmän perusteella. Jos käytetään vesivoimaa tai muita uusiutuvia energialähteitä, voidaan saavuttaa nolla hiilidioksidipäästöä.

Pienemmät investoinnit

Koska täysin sähköinen sulatusmenetelmä ei käytä maakaasun puhdasta happipolttoa, pakokaasujen ympäristönpuhdistuslaitteisiin tai hapentuotantolaitteisiin ei tarvitse investoida. Lisäksi kylmän materiaalin peittämä sulan pinta tarkoittaa, että hukkalämmön talteenottolaitteisiin ei tarvitse investoida. Täysin sähköisen sulatusmenetelmän yksikkökohtainen investointi on siis pienempi.

Kustannusetu

Merkittävät energiansäästöt ja pienemmät käyttöomaisuuden poistot tarkoittavat selkeää kustannusetua.