Dua teknologi penyediaan gentian basalt berterusan arus perdana

1. Kaedah Api

Kaedah nyalaan melibatkan proses pengeluaran di mana haba dihantar terus ke permukaan Basalt cairkan dalam relau basalt berstruktur bata refraktori. Haba ini biasanya dihasilkan oleh nyalaan (seperti gas asli-oksigen atau pembakaran udara panas, atau nyalaan plasma) dari bahagian atas relau. Kaedah pemanasan utama ini boleh ditambah dengan pemanasan elektrod bawah. Keseluruhan proses merangkumi peleburan, penjernihan dan pembentukan.

Relau api kecil yang berdiri sendiri, yang kini menjadi arus perdana dalam industri, hanya menggunakan pemanasan pembakaran gas asli atas dan kekurangan elektrod bawah tambahan. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh penggunaan tenaga yang tinggi, kos pengeluaran yang tinggi dan keberkesanan kos produk yang rendah, kebanyakan syarikat yang menggunakan teknologi ini mengalami kerugian teruk dan berada di ambang muflis.

Arah pembangunan untuk kaedah nyalaan api ialah relau tangki yang dipanaskan dengan api, yang menggunakan pendekatan "gabungan gas-elektrik" dengan pembakaran gas asli atas-oksigen dan pemanasan elektrod bawah tambahan. Kaedah "gabungan gas-elektrik" ini merupakan teknologi arus perdana mutlak untuk pembuatan. Serat Kacas, dan relau gentian kaca ini beroperasi dengan sangat matang dan berjaya, terutamanya relau unit, yang hampir menjadi standard untuk reka bentuk relau lukisan relau tangki gentian kaca. Usaha telah dilakukan untuk memindahkan teknologi ini kepada pembuatan gentian basalt berterusan, tetapi meskipun terdapat percubaan yang terhad, kejayaan masih belum dicapai. Dalam tempoh dua tahun yang lalu, sesetengahnya telah mengambil pendekatan yang berbeza, berubah daripada bahan mentah batuan gunung berapi semula jadi tulen kepada bahan mentah yang diformulasikan (iaitu, menggabungkan sebahagian besar batuan bukan gunung berapi). Ini telah membawa kepada kejayaan pentauliahan dan operasi barisan pengeluaran relau tangki yang dipanaskan dengan api 10,000 tan/tahun dan 3,500 tan/tahun.

2. Kaedah Peleburan Elektrik Sepenuhnya

Kaedah peleburan elektrik sepenuhnya melibatkan proses pengeluaran di mana tenaga elektrik dihantar terus ke dalam peleburan basalt suhu tinggi dalam relau basalt berstruktur bata refraktori. Ini dicapai melalui elektrod (seperti grafit, molibdenum, timah dioksida, dsb.) atau (dan) kaedah fizikal lain (seperti kaedah plasma). Teknologi ini merangkumi peleburan, penjernihan dan pembentukan.

Kaedah peleburan semua-elektrik gentian basalt berterusan China bermula dengan Program 863 kebangsaan pada tahun 2002, yang telah menyiapkan alat penarik relau kendiri berskala kecil menggunakan kaedah ini. Penemuan penting dalam gentian basalt Teknologi penarikan lebur elektrik sepenuhnya telah dicapai pada tahun 2016, dengan penyiapan relau tangki lebur elektrik sepenuhnya seribu tan/tahun berskala rintis. Sistem ini menggunakan elektrod progresif berbilang baris, yang membolehkan kedalaman paras cecair lebur sehingga 1300mm. Diameter monofilamen produk tertumpu antara 9-22μm, dan penggunaan kuasa unit komprehensif ialah 3.0-3.5 kWh/kg, menunjukkan kesan penjimatan tenaga yang sangat baik. Pada tahun 2018, barisan pengeluaran relau tangki lebur elektrik sepenuhnya 1200 tan/tahun ("satu hingga lapan," menggunakan spinneret 400 lubang) telah beroperasi secara rasmi. Ia telah berjalan dengan stabil selama lebih tiga tahun, mengesahkan bahawa jangka hayat relau boleh mencapai lebih daripada tiga tahun.

Sehingga kini, bagi bahan mentah batuan gunung berapi semula jadi tulen, teknologi pembuatan gentian basalt berterusan hanya dikekalkan pada tahap teknologi relau tangki seribu tan/tahun, dan secara eksklusif untuk kaedah peleburan elektrik sepenuhnya.

3. Perbandingan Dua Laluan Teknologi

Ciri-ciri suhu tinggi leburan basalt, iaitu kekonduksian terma yang lemah, kelikatan yang tinggi dan sifat bahan yang pendek, adalah tepat yang menjadikan pembuatan gentian basalt berterusan mencabar.

• Kaedah Api

Kaedah nyalaan api, teknologi yang agak matang yang diperkenalkan dari bekas Kesatuan Soviet (kini Rusia dan Ukraine) dan disesuaikan untuk keadaan khusus China, telah menyaksikan penggunaan yang meluas. Walau bagaimanapun, kelemahan terbesarnya dalam perindustrian ialah kos pengeluaran yang tinggi dan keberkesanan kos yang rendah, sebahagian besarnya disebabkan oleh kecacatan struktur fizikal yang wujud dalam kaedah itu sendiri.

Penggunaan Haba Rendah

Dalam kaedah ini, gas asli dibakar dari bahagian atas relau, dengan api memanaskan secara langsung permukaan leburan basalt. Lebih 60% haba dipantulkan oleh permukaan leburan dan dibawa keluar oleh gas ekzos. Memandangkan leburan basalt suhu tinggi mempunyai kekonduksian terma sepuluh kali lebih rendah daripada leburan kaca suhu tinggi, pemindahan haba adalah sangat perlahan. Relau unit tunggal yang kecil hanya boleh mengekalkan kedalaman leburan kira-kira 15cm. Walaupun relau tangki kelompok basalt yang dipanaskan dengan api 10,000 tan/tahun boleh mencapai kedalaman leburan 50cm dengan pemanasan elektrod bawah tambahan, leburan membentuk struktur seperti piring di dalam relau, yang membawa kepada luas permukaan khusus yang besar dan pelesapan haba yang ketara. Kehilangan haba melalui bahan penebat melebihi 10%. Akibatnya, kadar penggunaan haba sebenar adalah kurang daripada 30%.

Kualiti Lebur Rendah

Disebabkan tahap leburan cetek dalam kaedah nyalaan, bahagian penjernihan dan homogenisasi tidak dapat mencapai homogenisasi yang menyeluruh, mengakibatkan kualiti leburan yang lebih rendah.

Pelepasan Gas Ekzos

Pembakaran gas asli menghasilkan gas ekzos seperti sulfur dan nitrogen oksida.

Pelepasan Gas Rumah Hijau

Sebagai bahan api fosil, pembakaran gas asli membebaskan sejumlah besar CO2, gas rumah hijau.

Pelaburan Peralatan Tinggi

Menangani pelepasan gas ekzos daripada pembakaran gas asli memerlukan langkah kawalan pencemaran. Penggunaan haba yang rendah juga memerlukan langkah pemulihan haba buangan. Tambahan pula, pembakaran oksigen tulen memerlukan peralatan penjanaan oksigen. Ketiga-tiga faktor ini meningkatkan pelaburan peralatan dengan ketara. Pelaburan unit untuk kaedah nyalaan adalah kira-kira 11,000-20,000 RMB setiap tan.

• Kaedah Lebur Elektrik Sepenuhnya

Berbanding kaedah nyalaan, kaedah peleburan elektrik sepenuhnya menawarkan kelebihan yang ketara.

Kualiti Lebur Tinggi

Teknologi peleburan elektrik sepenuhnya adalah berdasarkan prinsip bahawa lelehan tersebut bersifat konduktif secara elektrik dalam keadaan leburan suhu tinggi, yang membolehkan tenaga elektrik dibekalkan terus ke leburan untuk pemanasan dalaman. Susunan elektrod menegak memudahkan peleburan menegak. Relau tangki peleburan elektrik sepenuhnya seribu tan setahun boleh mencapai kedalaman leburan lebih 1.2 meter, memberikan bahagian penjernihan dan homogenisasi yang lebih panjang. Zon isoterma suhu tinggi di dalam tangki adalah lebih dalam, yang membawa kepada kualiti peleburan dan homogenisasi yang lebih baik untuk basalt.

Kecekapan Tenaga

Pemanasan dalaman langsung cair, peleburan menegak, tangki yang lebih dalam, dan liputan bahan sejuk pada permukaan cair menyumbang kepada kadar peleburan yang tinggi dan kecekapan terma yang tinggi. Pertama, elektrod yang dimasukkan terus ke dalam cair memastikan penggunaan sepenuhnya haba Joule. Kedua, paras leburan dalam, dengan kedalamannya menghampiri diameter dalaman relau, menghasilkan luas permukaan tentu yang lebih kecil dan hampir minimum untuk cair. Struktur geometri ini mengurangkan pelesapan haba dengan ketara berbanding struktur seperti piring kaedah nyalaan. Ketiga, liputan bahan sejuk pada permukaan cair membentuk "bahagian atas relau sejuk", sekali gus mengurangkan kehilangan haba.

Jejak Karbon Rendah

Teknologi peleburan elektrik sepenuhnya menghapuskan pelepasan karbon yang berkaitan dengan pembakaran gas asli dalam kaedah nyalaan api. Pelepasan karbonnya ditentukan sepenuhnya oleh campuran tenaga grid kuasa. Jika kuasa hidro atau sumber tenaga boleh diperbaharui lain digunakan, pelepasan karbon sifar boleh dicapai.

Pelaburan yang Lebih Rendah

Oleh kerana kaedah peleburan elektrik sepenuhnya tidak melibatkan pembakaran oksigen tulen gas asli, tidak perlu melabur dalam peralatan rawatan alam sekitar gas ekzos atau peralatan penjanaan oksigen. Selain itu, liputan bahan sejuk pada permukaan leburan bermakna tiada pelaburan dalam peralatan pemulihan haba sisa diperlukan. Oleh itu, pelaburan unit untuk kaedah peleburan elektrik sepenuhnya adalah lebih rendah.

Kelebihan Kos

Penjimatan tenaga yang ketara dan susut nilai aset tetap yang lebih rendah diterjemahkan kepada kelebihan kos yang ketara.