主流の連続玄武岩繊維製造技術2種
1. 火炎法
炎法は、熱を表面に直接伝える製造プロセスを含みます。 玄武岩 溶融は、耐火レンガ構造の玄武岩窯内で行われます。この熱は通常、炉の上部から発生する炎（天然ガス・酸素燃焼、熱風燃焼、プラズマ炎など）によって発生します。この主要な加熱方法は、底部電極加熱によって補完されることもあります。このプロセス全体は、溶融、精製、成形から構成されます。
現在業界で主流となっている小型の独立型火炎炉は、上部からの天然ガス燃焼加熱のみを使用し、下部の補助電極を備えていません。しかし、エネルギー消費量が多く、製造コストが高く、製品の費用対効果が低いため、この技術を採用している企業のほとんどは深刻な損失を被り、倒産の危機に瀕しています。
火炎法の開発方向は 炎加熱式タンク炉これは、上部で天然ガスと酸素を燃焼させ、下部で補助的に電極加熱を行う「ガス・電気併用」方式を採用しています。この「ガス・電気併用」方式は、製造における絶対的な主流技術です。 ガラス繊維これらのガラス繊維キルンは、特にユニットキルンは非常に成熟して成功裏に稼働しており、ガラス繊維タンク炉の延伸キルン設計の標準になりつつあります。この技術を連続玄武岩繊維製造に転用する試みが行われてきましたが、限られた試行にもかかわらず、まだ成功には至っていません。過去2年間で、純粋な天然火山岩原料から配合原料（つまり、非火山岩を多く含む）に変更するという異なるアプローチをとった企業もあります。これにより、10,000トン/年および3,500トン/年の火炎加熱タンク炉生産ラインの試運転と稼働が成功裏に完了しました。
2. 全電気溶解法
全電気式溶融法は、耐火レンガ構造の玄武岩窯内で、高温の玄武岩溶融物に電気エネルギーを直接供給する製造プロセスです。これは、電極（グラファイト、モリブデン、二酸化スズなど）または（および）その他の物理的方法（プラズマ法など）によって実現されます。この技術は、溶融、精製、成形を網羅しています。
中国の連続玄武岩繊維全電気溶解法は、2002年の国家863計画から始まり、この方法を用いた小型独立炉引き抜き装置が完成しました。 玄武岩繊維 全電気式溶融延伸技術は、パイロットスケールの年間1000トン規模の全電気式溶融タンク炉の完成により、2016年に実現しました。このシステムは多列式プログレッシブ電極を採用しており、溶融液面深さを最大1300mmまで高めることが可能です。製品のモノフィラメント径は9～22μmに集中しており、総合的な単位消費電力は3.0～3.5kWh/kgと、優れた省エネルギー効果を発揮しています。2018年には、年間1200トン規模の全電気式溶融タンク炉生産ライン（「1対8」方式、400穴紡糸口金使用）が正式に稼働を開始しました。3年以上にわたり安定稼働しており、炉の寿命が3年以上になることが実証されています。
現在までのところ、純粋な天然火山岩原料を用いた連続玄武岩繊維製造技術は、年間千トン規模のタンク炉技術レベルに留まっており、しかも全電気溶解方式に限られている。
3．2つの技術ルートの比較
高温の特性 玄武岩の溶融すなわち、熱伝導率が低いこと、粘度が高いこと、材料特性が短いことなどが、連続玄武岩繊維の製造を困難にしている要因である。
- 火炎法
旧ソ連（現在のロシアとウクライナ）から導入され、中国の特殊な状況に合わせて改良された比較的成熟した技術である火炎法は、広く利用されている。しかし、工業化における最大の欠点は、生産コストが高く、費用対効果が低いことであり、これは主に方法自体に内在する物理的構造上の欠陥に起因する。
熱利用率が低い
この方法では、炉の上部から天然ガスを燃焼させ、炎で玄武岩溶融物の表面を直接加熱します。熱の60%以上が溶融物の表面で反射され、排気ガスによって運び去られます。高温の玄武岩溶融物の熱伝導率は高温のガラス溶融物の10分の1であるため、熱伝達は極めて遅くなります。小型の単体炉では、溶融物の深さを約15cmに維持することしかできません。一方、補助的な底部電極加熱を備えた1万トン/年の炎加熱式玄武岩バッチタンク炉では、溶融物の深さを50cmまで達することができますが、溶融物は炉内で皿状の構造を形成し、大きな比表面積と著しい放熱につながります。断熱材による熱損失は10%を超えます。したがって、実際の熱利用率は30%未満となります。
低融点品質
火炎法では溶融レベルが浅いため、清澄化および均質化工程で十分な均質化が達成できず、結果として溶融品質が低下する。
排気ガス排出量
天然ガスの燃焼では、硫黄酸化物や窒素酸化物などの排気ガスが発生する。
温室効果ガス排出量
化石燃料である天然ガスの燃焼は、温室効果ガスである二酸化炭素を大量に放出する。
高額な設備投資
天然ガス燃焼による排ガス排出に対処するには、汚染防止対策が不可欠である。また、熱利用率が低いため、廃熱回収対策も必要となる。さらに、純酸素燃焼には酸素発生装置が必要となる。これら3つの要因により、設備投資額は大幅に増加する。火炎燃焼方式の場合、1トン当たりの投資額は約11,000～20,000人民元となる。
- 全電気溶解法
炎を用いる方法と比較して、全電気式溶解法は顕著な利点がある。
高融点
全電気式溶解技術は、溶融物が高温溶融状態では電気伝導性を持つという原理に基づいており、溶融物に直接電気エネルギーを供給して内部加熱を行うことができます。電極を垂直に配置することで、垂直溶解が可能になります。年間1,000トン規模の全電気式溶解炉は、1.2メートルを超える溶融深さを実現でき、より長い清澄・均質化区間を提供します。炉内の高温等温帯がより深くなるため、玄武岩の溶解・均質化品質が向上します。
エネルギー効率
溶融物の直接内部加熱、垂直溶融、より深いタンク、および溶融物表面の低温材料被覆は、高い溶融速度と高い熱効率に貢献します。第一に、溶融物に直接挿入された電極により、ジュール熱が最大限に利用されます。第二に、溶融物の深さが炉の内径に近づくほど深くなるため、溶融物の比表面積が小さくなり、ほぼ最小値となります。この幾何学的構造により、火炎法の皿状構造と比較して放熱が大幅に低減されます。第三に、溶融物表面の低温材料被覆により「低温炉頂」が形成され、熱損失がさらに低減されます。
低炭素フットプリント
全電気式溶解技術は、炎を用いた天然ガス燃焼に伴う二酸化炭素排出量を排除します。その二酸化炭素排出量は、電力網のエネルギー構成によってのみ決定されます。水力発電やその他の再生可能エネルギー源を使用すれば、二酸化炭素排出量ゼロを達成できます。
投資額の削減
全電気溶解法は天然ガスの純酸素燃焼を伴わないため、排ガス環境処理設備や酸素発生設備への投資が不要です。さらに、溶融表面が低温材料で覆われるため、廃熱回収設備への投資も必要ありません。したがって、全電気溶解法の設備投資額は低くなります。
コスト面での優位性
大幅なエネルギー節約と固定資産の減価償却費の削減は、明確なコスト優位性につながる。
