Nuolatinio bazalto pluošto gamybos įranga ir tikslaus valdymo technologija

1. Pagrindinė nepertraukiamo gamybos įranga Bazalto pluoštas 
Nuolatinis bazalto pluoštas Gamyboje taikomas „vieno etapo procesas“, kuriam būdingas supaprastintas darbo eiga, tačiau dideli techniniai barjerai. Palyginti su anglies pluošto gamyba, ištisinis bazalto pluoštas sunaudoja žymiai mažiau energijos (mažiau nei 1/10 anglies pluošto energijos suvartojimo) ir neišskiria CO₂, SO₂ ar kitų kenksmingų dujų, todėl tai yra aplinkai nekenksmingas ir mažai anglies dioksido išskiriantis gamybos būdas. Pagrindinė šiluminė įranga ištisiniam bazalto pluošto gamybai yra krosnis, kuri skirstoma į tiglio krosnis ir bako krosnis.

(1) Tiglio krosnis
Tiglio krosnis paprastai veikia su viena krosnimi kiekvienoje įvorėje.
Privalumai: kompaktiškas dydis, mažos investicijos, lankstumas lokalizuoti proceso koregavimus ir tinkamumas mažoms partijoms arba specializuotai gamybai.
Trūkumai: mažas šiluminis efektyvumas, didelis energijos suvartojimas, nevienoda gaminių kokybė, mažas gamybos efektyvumas ir didelės bendros išlaidos.
Šiuo metu tiglio krosnys dominuoja ištisinio bazalto pluošto pramonėje, o metinis gamybos pajėgumas siekia 100–300 tonų. Dėl elektrodų ir ugniai atsparių medžiagų degradacijos tiglio krosnių eksploatavimo laikas yra trumpas – 6–12 mėnesių. Ankstyvaisiais pramonės plėtros etapais tiglio krosnys idealiai tiko smulkios gamybos ir įrangos tyrimams.
Tiglio krosnių tipai:

• Liepsnos tiglio krosnis: šildoma gamtinėmis dujomis ir oru.
  Privalumai: Lankstus liepsnos valdymas, greito paleidimo / sustabdymo galimybė.
  Trūkumai: žema liepsnos temperatūra, prastas lydymosi pajėgumas, energijos švaistymas dėl azoto (78 % oro), dėl kurio išsiskiria kenksmingas NOₓ, ir netolygus kaitinimas, dėl kurio lydalo homogeniškumas nėra vienodas.
• Visiškai elektrinė tiglio krosnis: kaitinama viduje plokšteliniais arba strypiniais elektrodais.
  Privalumai: didelis šiluminis efektyvumas, tolygus vidinis šildymas.
  Trūkumai: trumpas tarnavimo laikas dėl elektrodų susidėvėjimo, po susidėvėjimo reikia visiškai pakeisti.

(2) Cisternos krosnis
Augant pluošto kiekio ir kokybės poreikiui, cisterninės krosnys (viena krosnis su keliomis įvorėmis) tapo itin svarbios didelio masto gamybai. Jos leidžia griežtai kontroliuoti temperatūrą, pagerinti lydalo homogeniškumą, stabilią produkto kokybę ir didelį efektyvumą, o metinis pajėgumas siekia tūkstančius ar dešimtis tūkstančių tonų.
Cisternų krosnių tipai:

• Visiškai elektrinė bako krosnis: Naudojami strypiniai elektrodai (horizontaliai arba apačioje montuojami).
  Privalumai: didelis šilumos našumas ir vienodas šildymas.
  Trūkumai: elektrodų įkaitimai, netolygus nusidėvėjimas ir trumpas tarnavimo laikas (~1 metai).
• Liepsnos bako krosnis: šildoma gamtinėmis dujomis su oru arba grynu deguonimi. Grynas deguonis yra tinkamesnis dėl efektyvumo ir mažesnių išmetamųjų teršalų.
  Privalumai: ilgas tarnavimo laikas (daugiau nei 3 metai), taupantis energiją dėl gryno deguonies.
  Trūkumai: Giliuose lydaluose yra temperatūros gradientų, nors seklūs lydalai pagerina vienodumą.
• Hibridinė liepsnos-elektrinė bako krosnis: jungia viršutinę liepsnos kaitinimo funkciją ir apatinius / šoninius elektrodus.
  Privalumai: Pagerintas lydalo homogenizavimas.
  Trūkumai: sudėtinga konstrukcija, netolygus paviršiaus įkaitimas, dideli energijos nuostoliai dėl vandeniu aušinamų elektrodų ir trumpas tarnavimo laikas dėl elektrodų susidėvėjimo.

(3) Įvorė
Įvorė, paprastai pagaminta iš platinos ir rodžio lydinio, yra pagrindinis pluošto formavimo komponentas. Didelio masto gamybai reikalingos didelės talpos įvorės. Iš pradžių įvorės turėjo 200 skylių; dabartiniai standartai apima 400, 800 ir 1200 skylių. Įvorių technologijos pažanga dera su bakinių krosnių plėtra.

2. Tikslaus valdymo technologija 
Bazalto lydalui būdingi tokie iššūkiai kaip aukšta tempimo / kristalizacijos temperatūra, greita kristalizacija, siauri formavimo temperatūros langai, netolygus pluošto kietėjimas, stiprus įvorės drėkinamumas ir prastas šilumos skaidrumas. Šie veiksniai sukelia pluošto nestabilumą tempiant (pvz., lūžis, išslydimas, skersmens kitimas). Stabilizavimas priklauso nuo trijų aspektų:

• Lydalo homogeniškumas ir stabilumas: pasiekiamas tiksliai maišant žaliavas, kontroliuojant krosnies temperatūrą, reguliuojant lydalo lygį ir valdant slėgį.
• Įvorė ir temperatūros kontrolė: užtikrina vienodą įvorės įkaitimą ir apsaugo nuo kristalizacijos.
• Piešimo proceso optimizavimas: apima tikslų piešimo greičio, aušinimo parametrų ir pluošto įtempimo valdymą.

Pagrindinės technologijos apima pažangias medžiagų maišymo, krosnies temperatūros, lydalo lygio, kameros slėgio, kanalo temperatūros, įvorės temperatūros ir tempimo greičio valdymo sistemas. Jos užtikrina stabilią, aukštos kokybės ir nepertraukiamą bazalto pluošto gamybą.