दो मुख्यधारा सतत बेसाल्ट फाइबर तैयारी प्रौद्योगिकियां

1. ज्वाला विधि

ज्वाला विधि में एक उत्पादन प्रक्रिया शामिल होती है जिसमें ऊष्मा को सीधे सतह तक पहुंचाया जाता है। बाजालत एक दुर्दम्य ईंट-संरचित बेसाल्ट भट्ठे में पिघलाया जाता है। यह ऊष्मा आमतौर पर भट्टी के ऊपर से निकलने वाली लपटों (जैसे प्राकृतिक गैस-ऑक्सीजन या गर्म हवा का दहन, या प्लाज्मा लपटें) द्वारा उत्पन्न होती है। इस प्राथमिक तापन विधि को निचले इलेक्ट्रोड तापन द्वारा पूरक किया जा सकता है। पूरी प्रक्रिया में पिघलना, स्पष्ट करना और आकार देना शामिल है।

छोटे, स्वतंत्र ज्वाला भट्टियाँ, जो वर्तमान में उद्योग में मुख्यधारा में हैं, केवल ऊपरी प्राकृतिक गैस दहन तापन का उपयोग करती हैं और इनमें सहायक निचले इलेक्ट्रोड का अभाव होता है। हालाँकि, उनकी उच्च ऊर्जा खपत, उच्च उत्पादन लागत और कम उत्पाद लागत-प्रभावशीलता के कारण, इस तकनीक का उपयोग करने वाली अधिकांश कंपनियाँ भारी घाटे का सामना कर रही हैं और दिवालिया होने के कगार पर हैं।

ज्वाला विधि के लिए विकास की दिशा है ज्वाला-गर्म टैंक भट्टी, जो ऊपरी प्राकृतिक गैस-ऑक्सीजन दहन और सहायक निचले इलेक्ट्रोड हीटिंग के साथ "गैस-विद्युत संयोजन" दृष्टिकोण का उपयोग करता है। यह "गैस-विद्युत संयोजन" विधि विनिर्माण के लिए पूर्णतः मुख्यधारा की तकनीक है। ग्लास फाइबरये ग्लास फाइबर भट्टे बहुत परिपक्वता और सफलतापूर्वक काम करते हैं, विशेष रूप से यूनिट भट्टे, जो ग्लास फाइबर टैंक भट्टी ड्राइंग भट्ठा डिजाइनों के लिए लगभग मानक बन गए हैं। इस तकनीक को निरंतर बेसाल्ट फाइबर निर्माण में स्थानांतरित करने के प्रयास किए गए हैं, लेकिन सीमित परीक्षणों के बावजूद, अभी तक सफलता नहीं मिली है। पिछले दो वर्षों में, कुछ ने एक अलग दृष्टिकोण अपनाया है, शुद्ध प्राकृतिक ज्वालामुखीय चट्टान कच्चे माल से बदलकर तैयार कच्चे माल (यानी, गैर-ज्वालामुखी चट्टान का एक बड़ा अनुपात शामिल) में बदल गया है। इससे 10,000 टन/वर्ष और 3,500 टन/वर्ष की लौ-हीटेड टैंक फर्नेस उत्पादन लाइनों का सफल कमीशन और संचालन हुआ है।

2. पूर्णतः विद्युत पिघलने की विधि

पूर्णतः विद्युतीय प्रगलन विधि में एक ऐसी उत्पादन प्रक्रिया शामिल होती है जिसमें विद्युत ऊर्जा को सीधे उच्च तापमान वाले बेसाल्ट प्रगलन में एक दुर्दम्य ईंट-संरचित बेसाल्ट भट्टी में पहुँचाया जाता है। यह इलेक्ट्रोड (जैसे ग्रेफाइट, मोलिब्डेनम, टिन डाइऑक्साइड, आदि) या (और) अन्य भौतिक विधियों (जैसे प्लाज्मा विधियों) के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। इस तकनीक में प्रगलन, स्पष्टीकरण और निर्माण शामिल है।

चीन की सतत बेसाल्ट फाइबर पूर्ण-विद्युत गलन विधि की शुरुआत 2002 में राष्ट्रीय 863 कार्यक्रम के साथ हुई, जिसमें इस विधि का उपयोग करके एक लघु-स्तरीय स्वतंत्र भट्ठी ड्राइंग उपकरण तैयार किया गया। सतत में महत्वपूर्ण सफलताएँ बेसाल्ट फाइबर 2016 में, पायलट-स्केल हज़ार-टन/वर्ष क्षमता वाली पूर्ण-विद्युत पिघलने वाली टैंक भट्टी के निर्माण के साथ, पूर्ण-विद्युत पिघलने वाली ड्राइंग तकनीक के क्षेत्र में अग्रणी उपलब्धि प्राप्त हुई। यह प्रणाली बहु-पंक्ति प्रगतिशील इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है, जिससे 1300 मिमी तक की पिघली हुई द्रव स्तर की गहराई प्राप्त की जा सकती है। उत्पाद का मोनोफिलामेंट व्यास 9-22μm के बीच केंद्रित है, और व्यापक इकाई बिजली खपत 3.0-3.5 kWh/kg है, जो उत्कृष्ट ऊर्जा-बचत प्रभाव प्रदर्शित करती है। 2018 में, 1200-टन/वर्ष क्षमता वाली पूर्ण-विद्युत पिघलने वाली टैंक भट्टी उत्पादन लाइन ("एक से आठ", 400-छेद वाले स्पिनरेट्स का उपयोग करके) आधिकारिक तौर पर चालू की गई। यह तीन वर्षों से अधिक समय से स्थिर रूप से चल रही है, जिससे यह प्रमाणित होता है कि भट्ठे का जीवनकाल तीन वर्षों से अधिक तक पहुँच सकता है।

आज तक, शुद्ध प्राकृतिक ज्वालामुखीय चट्टान कच्चे माल के लिए, निरंतर बेसाल्ट फाइबर विनिर्माण प्रौद्योगिकी को केवल हजार टन/वर्ष टैंक भट्ठी प्रौद्योगिकी स्तर पर बनाए रखा गया है, और विशेष रूप से सभी-विद्युत पिघलने की विधि के लिए।

3. दो तकनीकी मार्गों की तुलना

उच्च तापमान की विशेषताएँ बेसाल्ट पिघलअर्थात् इसकी खराब तापीय चालकता, उच्च श्यानता, तथा लघु पदार्थ गुण, वास्तव में वे गुण हैं जो सतत बेसाल्ट फाइबर के निर्माण को चुनौतीपूर्ण बनाते हैं।

• ज्वाला विधि

ज्वाला विधि, पूर्व सोवियत संघ (अब रूस और यूक्रेन) से शुरू की गई और चीन की विशिष्ट परिस्थितियों के लिए अनुकूलित एक अपेक्षाकृत परिपक्व तकनीक है, जिसका व्यापक उपयोग हुआ है। हालाँकि, औद्योगीकरण में इसकी सबसे बड़ी कमी इसकी उच्च उत्पादन लागत और कम लागत-प्रभावशीलता है, जिसका मुख्य कारण इस विधि में अंतर्निहित भौतिक संरचनात्मक दोष हैं।

कम ऊष्मा उपयोग

इस विधि में, प्राकृतिक गैस को भट्ठी के ऊपर से जलाया जाता है, जिसमें लौ सीधे बेसाल्ट पिघल सतह को गर्म करती है। 60% से अधिक गर्मी पिघल सतह से परावर्तित होती है और निकास गैसों द्वारा दूर ले जाई जाती है। यह देखते हुए कि उच्च तापमान वाले बेसाल्ट पिघल की तापीय चालकता उच्च तापमान वाले ग्लास पिघल की तुलना में दस गुना कम है, गर्मी हस्तांतरण बेहद धीमा है। छोटे, एकल-इकाई भट्टियां केवल लगभग 15 सेमी की पिघल गहराई को बनाए रख सकती हैं। जबकि 10,000 टन/वर्ष की लौ-गर्म बेसाल्ट बैच टैंक भट्टियां सहायक तल इलेक्ट्रोड हीटिंग के साथ 50 सेमी की पिघल गहराई तक पहुंच सकती हैं, पिघल भट्ठी के भीतर एक डिश जैसी संरचना बनाती है,

कम पिघलने की गुणवत्ता

ज्वाला विधि में उथले गलन स्तर के कारण, स्पष्टीकरण और समरूपीकरण अनुभाग पूर्ण समरूपीकरण प्राप्त नहीं कर पाते, जिसके परिणामस्वरूप गलन की गुणवत्ता कम हो जाती है।

निकास गैस उत्सर्जन

प्राकृतिक गैस के दहन से सल्फर और नाइट्रोजन ऑक्साइड जैसी निकास गैसें उत्पन्न होती हैं।

ग्रीनहाउस गैस का उत्सर्जन

जीवाश्म ईंधन के रूप में, प्राकृतिक गैस के दहन से महत्वपूर्ण मात्रा में CO2 उत्सर्जित होती है, जो एक ग्रीनहाउस गैस है।

उच्च उपकरण निवेश

प्राकृतिक गैस के दहन से निकलने वाले उत्सर्जन को कम करने के लिए प्रदूषण नियंत्रण उपायों की आवश्यकता होती है। कम ऊष्मा उपयोग के लिए अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति उपायों की भी आवश्यकता होती है। इसके अलावा, शुद्ध ऑक्सीजन दहन के लिए ऑक्सीजन उत्पादन उपकरणों की आवश्यकता होती है। ये तीन कारक उपकरण निवेश में उल्लेखनीय वृद्धि करते हैं। ज्वाला विधि के लिए इकाई निवेश लगभग 11,000-20,000 RMB प्रति टन है।

• पूर्ण-विद्युत पिघलने की विधि

ज्वाला विधि की तुलना में, पूर्णतः विद्युत पिघलने की विधि उल्लेखनीय लाभ प्रदान करती है।

उच्च पिघलने की गुणवत्ता

पूर्ण-विद्युत गलन तकनीक इस सिद्धांत पर आधारित है कि उच्च तापमान पर पिघली हुई अवस्था में पिघला हुआ पदार्थ विद्युत चालक होता है, जिससे आंतरिक तापन के लिए पिघले हुए पदार्थ को सीधे विद्युत ऊर्जा की आपूर्ति की जा सकती है। इलेक्ट्रोडों की ऊर्ध्वाधर व्यवस्था ऊर्ध्वाधर गलन को सुगम बनाती है। प्रति वर्ष एक हजार टन क्षमता वाली पूर्ण-विद्युत गलन टैंक भट्टियाँ 1.2 मीटर से अधिक की गलन गहराई प्राप्त कर सकती हैं, जिससे एक लंबा स्पष्टीकरण और समरूपीकरण खंड प्राप्त होता है। टैंक के भीतर उच्च तापमान समतापी क्षेत्र अधिक गहरा होता है, जिससे बेसाल्ट के गलन और समरूपीकरण की गुणवत्ता बेहतर होती है।

ऊर्जा दक्षता

पिघले हुए पदार्थ का सीधा आंतरिक तापन, ऊर्ध्वाधर गलन, गहरे टैंक, और पिघले हुए पदार्थ की सतह पर ठंडे पदार्थ का आवरण उच्च गलन दर और उच्च तापीय दक्षता में योगदान करते हैं। सबसे पहले, पिघले हुए पदार्थ में सीधे डाले गए इलेक्ट्रोड जूल ऊष्मा का पूर्ण उपयोग सुनिश्चित करते हैं। दूसरे, गहरे पिघले हुए पदार्थ का स्तर, जिसकी गहराई भट्टी के आंतरिक व्यास के करीब होती है, पिघले हुए पदार्थ के लिए एक छोटा, लगभग न्यूनतम विशिष्ट सतह क्षेत्र बनाता है। यह ज्यामितीय संरचना, ज्वाला विधि की डिश जैसी संरचना की तुलना में ऊष्मा क्षय को काफी कम कर देती है। तीसरा, पिघले हुए पदार्थ की सतह पर ठंडे पदार्थ का आवरण एक "ठंडा भट्टी शीर्ष" बनाता है, जिससे ऊष्मा का ह्रास और भी कम हो जाता है।

कम कार्बन पदचिह्न

पूर्णतः विद्युतीय गलन तकनीक, ज्वाला विधि में प्राकृतिक गैस के दहन से होने वाले कार्बन उत्सर्जन को समाप्त करती है। इसका कार्बन उत्सर्जन पूरी तरह से पावर ग्रिड के ऊर्जा मिश्रण द्वारा निर्धारित होता है। यदि जल विद्युत या अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग किया जाए, तो शून्य कार्बन उत्सर्जन प्राप्त किया जा सकता है।

कम निवेश

चूँकि पूर्णतः विद्युतीय गलन विधि में प्राकृतिक गैस का शुद्ध ऑक्सीजन दहन शामिल नहीं होता, इसलिए निकास गैस पर्यावरण उपचार उपकरण या ऑक्सीजन उत्पादन उपकरण में निवेश की कोई आवश्यकता नहीं होती। इसके अतिरिक्त, पिघली हुई सतह पर ठंडे पदार्थ का आवरण होने के कारण, अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति उपकरण में निवेश की आवश्यकता नहीं होती। इसलिए, पूर्णतः विद्युतीय गलन विधि में इकाई निवेश कम होता है।

लागत लाभ

महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत और कम स्थायी परिसंपत्ति मूल्यह्रास, एक विशिष्ट लागत लाभ में परिवर्तित हो जाते हैं।