Dvi pagrindinės ištisinio bazalto pluošto paruošimo technologijos

1. Liepsnos metodas

Liepsnos metodas apima gamybos procesą, kai šiluma tiesiogiai perduodama į gaminio paviršių. Bazaltas lydymas ugniai atsparių plytų konstrukcijos bazalto krosnyje. Šią šilumą paprastai sukuria liepsnos (pvz., gamtinių dujų ir deguonies arba karšto oro degimas, arba plazmos liepsnos), kylančios iš krosnies viršaus. Šį pagrindinį kaitinimo metodą galima papildyti apatinio elektrodo kaitinimu. Visas procesas apima lydymą, skaidrinimą ir formavimą.

Mažos, autonominės liepsnos krosnys, kurios šiuo metu yra plačiai paplitusios pramonėje, naudoja tik viršutinį gamtinių dujų degimo šildymą ir neturi pagalbinių apatinių elektrodų. Tačiau dėl didelio energijos suvartojimo, didelių gamybos sąnaudų ir mažo produkto ekonomiškumo dauguma šią technologiją naudojančių įmonių patiria didelių nuostolių ir yra ant bankroto ribos.

Liepsnos metodo plėtros kryptis yra liepsna šildoma bako krosnis, kuriame naudojamas „dujų ir elektros kombinacijos“ metodas su viršutiniu gamtinių dujų ir deguonies degimu ir pagalbiniu apatinio elektrodo šildymu. Šis „dujų ir elektros kombinacijos“ metodas yra absoliučiai pagrindinė gamybos technologija. Stiklo pluoštass, ir šios stiklo pluošto krosnys veikia labai brandžiai ir sėkmingai, ypač blokinės krosnys, kurios beveik tapo stiklo pluošto bakinių krosnių tempimo krosnių konstrukcijų standartu. Buvo dedamos pastangos perkelti šią technologiją į nuolatinę bazalto pluošto gamybą, tačiau nepaisant ribotų bandymų, sėkmės dar nepasiekta. Per pastaruosius dvejus metus kai kurie pasirinko kitokį požiūrį, pereidami nuo grynų natūralių vulkaninių uolienų žaliavų prie formuluotų žaliavų (t. y. įtraukdami didelę dalį nevulkaninių uolienų). Tai lėmė sėkmingą 10 000 tonų per metus ir 3 500 tonų per metus liepsna kaitinamų bakinių krosnių gamybos linijų paleidimą ir eksploatavimą.

2. Visiškai elektrinis lydymo metodas

Visiškai elektrinis lydymo metodas apima gamybos procesą, kai elektros energija tiesiogiai tiekiama į aukštos temperatūros bazalto lydalą ugniai atsparių plytų struktūros bazalto krosnyje. Tai pasiekiama naudojant elektrodus (pvz., grafitą, molibdeną, alavo dioksidą ir kt.) arba (ir) kitus fizinius metodus (pvz., plazmos metodus). Ši technologija apima lydymą, skaidrinimą ir formavimą.

Kinijos nuolatinio bazalto pluošto visiškai elektrinio lydymo metodas prasidėjo 2002 m. pagal nacionalinę 863 programą, pagal kurią buvo baigtas nedidelio masto autonominis krosnies tempimo aparatas, naudojantis šį metodą. Reikšmingi nuolatinio lydymo proveržiai bazalto pluoštas Visiškai elektrinės lydymo tempimo technologijos buvo įdiegtos 2016 m., kai buvo baigta pilotinė tūkstančio tonų per metus našumo visiškai elektrinė lydymo bako krosnis. Šioje sistemoje naudojami daugiaeiliai progresyvūs elektrodai, leidžiantys pasiekti iki 1300 mm lydalo skysčio lygio gylį. Produkto monofilamento skersmuo yra nuo 9 iki 22 μm, o bendros įrenginio energijos sąnaudos yra 3,0–3,5 kWh/kg, o tai rodo puikų energijos taupymo poveikį. 2018 m. oficialiai pradėta eksploatuoti 1200 tonų per metus našumo visiškai elektrinės lydymo bako krosnies gamybos linija („nuo vieno iki aštuonių“, naudojant 400 skylių verpimo įrenginius). Ji stabiliai veikia jau daugiau nei trejus metus, o tai patvirtina, kad krosnies tarnavimo laikas gali siekti daugiau nei trejus metus.

Iki šiol grynoms natūralioms vulkaninėms uolienoms gaminti nuolatinė bazalto pluošto gamybos technologija taikoma tik tūkstančio tonų per metus talpos krosnies technologijos lygiu ir išimtinai elektriniam lydymo metodui.

3. Dviejų technologinių maršrutų palyginimas

Aukštos temperatūros savybės bazalto lydalas, būtent dėl ​​prasto šilumos laidumo, didelio klampumo ir trumpų medžiagų savybių, iš esmės sudėtinga gaminti ištisinį bazalto pluoštą.

• Liepsnos metodas

Liepsnos metodas – gana brandi technologija, atgabenta iš buvusios Sovietų Sąjungos (dabar Rusija ir Ukraina) ir pritaikyta specifinėms Kinijos sąlygoms, buvo plačiai taikoma. Tačiau didžiausias jo trūkumas industrializacijoje yra didelės gamybos sąnaudos ir mažas ekonomiškumas, daugiausia dėl paties metodo būdingų fizinių struktūrinių defektų.

Mažas šilumos panaudojimas

Šiuo metodu gamtinės dujos deginamos iš krosnies viršaus, o liepsna tiesiogiai kaitina bazalto lydalo paviršių. Daugiau nei 60 % šilumos atspindi lydalo paviršius ir nuneša išmetamosios dujos. Atsižvelgiant į tai, kad aukštos temperatūros bazalto lydalo šilumos laidumas yra dešimt kartų mažesnis nei aukštos temperatūros stiklo lydalo, šilumos perdavimas yra itin lėtas. Mažos, vieno bloko krosnys gali palaikyti tik apie 15 cm lydalo gylį. Nors 10 000 tonų per metus našumo liepsna kaitinamos bazalto partijos krosnys gali pasiekti 50 cm lydalo gylį su pagalbiniu apatinio elektrodo šildymu, lydalas krosnyje suformuoja indo formos struktūrą, todėl susidaro didelis savitasis paviršiaus plotas ir didelis šilumos išsisklaidymas. Šilumos nuostoliai per izoliacines medžiagas viršija 10 %. Todėl faktinis šilumos panaudojimo rodiklis yra mažesnis nei 30 %.

Žemos lydymosi kokybės

Dėl seklaus lydymosi lygio liepsnos metodu, skaidrinimo ir homogenizavimo sekcijos negali pasiekti visiško homogenizavimo, todėl lydymosi kokybė yra prastesnė.

Išmetamųjų dujų emisija

Gamtinių dujų degimo metu susidaro išmetamosios dujos, tokios kaip sieros ir azoto oksidai.

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas

Kaip iškastinis kuras, deginant gamtines dujas išsiskiria didelis kiekis CO2 – šiltnamio efektą sukeliančių dujų.

Didelės investicijos į įrangą

Norint spręsti išmetamųjų dujų, išmetamų deginant gamtines dujas, problemą, reikalingos taršos kontrolės priemonės. Dėl mažo šilumos panaudojimo taip pat reikalingos šilumos atgavimo priemonės. Be to, gryno deguonies deginimui reikalinga deguonies gamybos įranga. Šie trys veiksniai žymiai padidina investicijas į įrangą. Vieneto investicijos į liepsnos metodą yra maždaug 11 000–20 000 RMB už toną.

• Visiškai elektrinis lydymo metodas

Palyginti su liepsnos metodu, visiškai elektrinis lydymo metodas turi pastebimų pranašumų.

Aukšta lydymosi kokybė

Visiškai elektrinė lydymo technologija pagrįsta principu, kad aukštos temperatūros išlydytoje būsenoje lydalas yra laidus elektrai, todėl elektros energija gali būti tiesiogiai tiekiama į lydalą vidiniam šildymui. Vertikalus elektrodų išdėstymas palengvina vertikalų lydymą. Tūkstančio tonų per metus našumo visiškai elektrinės lydymo bako krosnys gali pasiekti daugiau nei 1,2 metro išlydymo gylį, užtikrindamos ilgesnę skaidrinimo ir homogenizavimo sekciją. Aukštos temperatūros izoterminė zona bake yra gilesnė, todėl bazalto lydymosi ir homogenizavimo kokybė yra geresnė.

Energijos vartojimo efektyvumas

Tiesioginis lydalo vidinis kaitinimas, vertikalus lydymas, gilesni rezervuarai ir šaltos medžiagos padengimas lydalo paviršiuje prisideda prie didelio lydymosi greičio ir didelio šiluminio efektyvumo. Pirma, tiesiai į lydalą įkišti elektrodai užtikrina visišką Džaulio šilumos panaudojimą. Antra, gilus lydalo lygis, kurio gylis artėja prie krosnies vidinio skersmens, lemia mažesnį, beveik minimalų savitąjį lydalo paviršiaus plotą. Ši geometrinė struktūra žymiai sumažina šilumos išsisklaidymą, palyginti su liepsnos metodo lėkštės formos struktūra. Trečia, šaltos medžiagos padengimas lydalo paviršiuje sudaro „šaltą krosnies viršų“, o tai dar labiau sumažina šilumos nuostolius.

Mažas anglies pėdsakas

Visiškai elektrinė lydymo technologija panaikina anglies dioksido išmetimą, susijusį su gamtinių dujų deginimu liepsnos metodu. Jos anglies dioksido išmetimą lemia tik elektros tinklo energijos derinys. Jei naudojama hidroenergija ar kiti atsinaujinantys energijos šaltiniai, galima pasiekti nulinį anglies dioksido išmetimą.

Mažesnės investicijos

Kadangi vien tik elektrinio lydymo metodo atveju gamtinės dujos nedegamos grynu deguonimi, nereikia investuoti į išmetamųjų dujų aplinkos valymo įrangą ar deguonies generavimo įrangą. Be to, šalta medžiaga padengia lydalo paviršių, todėl nereikia investuoti į šilumos atgavimo įrangą. Todėl vieneto investicijos vien tik elektrinio lydymo metodo atveju yra mažesnės.

Kainos pranašumas

Reikšmingas energijos taupymas ir mažesnis ilgalaikio turto nusidėvėjimas reiškia aiškų sąnaudų pranašumą.