İki ana akım sürekli bazalt elyaf hazırlama teknolojisi

1. Alev Yöntemi

Alev yöntemi, ısının doğrudan yüzeye iletildiği bir üretim sürecini içerir. Bazalt Refrakter tuğla yapılı bir bazalt fırınında eritilir. Bu ısı, genellikle fırının üst kısmından gelen alevler (doğal gaz-oksijen veya sıcak hava yanması veya plazma alevleri gibi) tarafından üretilir. Bu birincil ısıtma yöntemi, alt elektrot ısıtmasıyla desteklenebilir. Tüm süreç eritme, berraklaştırma ve şekillendirmeyi kapsar.

Günümüzde sektörde yaygın olarak kullanılan küçük, bağımsız alev fırınları, yalnızca üstten doğal gazlı yanma ile ısıtma yapmakta ve yardımcı alt elektrotlardan yoksundur. Ancak, yüksek enerji tüketimleri, yüksek üretim maliyetleri ve düşük ürün maliyet etkinliği nedeniyle, bu teknolojiyi kullanan çoğu şirket ciddi kayıplar yaşamakta ve iflasın eşiğindedir.

Alev yönteminin geliştirme yönü şudur: alevle ısıtılan tank fırınıÜstten doğal gaz-oksijen yanmalı ve yardımcı alt elektrot ısıtmalı "gaz-elektrik kombinasyonu" yaklaşımını kullanan bu yöntem, üretim için mutlak ana akım teknolojidir. Cam Elyafıs ve bu cam elyaf fırınları, özellikle de cam elyaf tank fırın çizim fırın tasarımları için neredeyse standart haline gelen ünite fırınları, oldukça olgun ve başarılı bir şekilde çalışmaktadır. Bu teknolojinin sürekli bazalt elyaf üretimine aktarılması için çabalar sarf edilmiş, ancak sınırlı denemelere rağmen henüz başarıya ulaşılamamıştır. Son iki yılda, bazıları farklı bir yaklaşım benimseyerek saf doğal volkanik kaya hammaddelerinden formüle edilmiş hammaddelere (yani büyük oranda volkanik olmayan kayaç içeren) geçmiştir. Bu, 10.000 ton/yıl ve 3.500 ton/yıl kapasiteli alev ısıtmalı tank fırın üretim hatlarının başarıyla devreye alınmasını ve işletilmesini sağlamıştır.

2. Tamamen Elektrikli Eritme Yöntemi

Tamamen elektrikli eritme yöntemi, refrakter tuğla yapılı bir bazalt fırını içindeki yüksek sıcaklıktaki bazalt eriyiğine elektrik enerjisinin doğrudan iletildiği bir üretim sürecini içerir. Bu, elektrotlar (grafit, molibden, kalay dioksit vb.) veya (ve) diğer fiziksel yöntemler (plazma yöntemleri gibi) aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu teknoloji, eritme, berraklaştırma ve şekillendirmeyi kapsar.

Çin'in sürekli bazalt elyaf tamamen elektrikli eritme yöntemi, bu yöntemi kullanan küçük ölçekli bağımsız bir fırın çekme aparatının tamamlandığı 2002 yılındaki ulusal 863 Programı ile başladı. Sürekli bazalt elyaf eritme yönteminde önemli atılımlar bazalt lifi Tamamen elektrikli eritme çekme teknolojisi, 2016 yılında pilot ölçekli bin ton/yıl kapasiteli tamamen elektrikli bir eritme tank fırınının tamamlanmasıyla gerçekleştirildi. Bu sistem, çok sıralı progresif elektrotlar kullanarak 1300 mm'ye kadar eriyik sıvı seviyesi derinliği sağlar. Ürün monofilament çapı 9-22 μm arasında yoğunlaşmıştır ve toplam ünite güç tüketimi 3,0-3,5 kWh/kg olup, mükemmel enerji tasarrufu etkileri göstermektedir. 2018 yılında, 1200 ton/yıl kapasiteli tamamen elektrikli bir eritme tank fırını üretim hattı ("birden sekize", 400 delikli eğirme memeleri kullanılarak) resmen faaliyete geçirilmiştir. Üç yılı aşkın süredir istikrarlı bir şekilde çalışan bu sistem, fırın ömrünün üç yıldan fazla olabileceğini doğrulamaktadır.

Bugüne kadar saf doğal volkanik kayaç hammaddeleri için sürekli bazalt elyaf üretim teknolojisi yalnızca bin ton/yıl tank fırın teknolojisi düzeyinde ve yalnızca tamamen elektrikli eritme yöntemi için sürdürülmektedir.

3. İki Teknolojik Yolun Karşılaştırılması

Yüksek sıcaklığın özellikleri bazalt eriyiğiÖzellikle zayıf ısı iletkenliği, yüksek viskozitesi ve kısa malzeme özellikleri, sürekli bazalt elyafının üretimini zorlaştıran unsurlardır.

• Alev Yöntemi

Eski Sovyetler Birliği'nden (şimdiki Rusya ve Ukrayna) gelen ve Çin'in özel koşullarına uyarlanan nispeten olgun bir teknoloji olan alev yöntemi, yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, sanayileşmedeki en büyük dezavantajı, büyük ölçüde yöntemin kendisindeki fiziksel yapısal kusurlardan kaynaklanan yüksek üretim maliyetleri ve düşük maliyet etkinliğidir.

Düşük Isı Kullanımı

Bu yöntemde, doğal gaz fırının tepesinden yakılır ve alev doğrudan bazalt eriyik yüzeyini ısıtır. Isının %60'ından fazlası eriyik yüzeyinden yansır ve egzoz gazlarıyla taşınır. Yüksek sıcaklıktaki bazalt eriyiğinin, yüksek sıcaklıktaki cam eriyiğinden on kat daha düşük bir termal iletkenliğe sahip olduğu göz önüne alındığında, ısı transferi son derece yavaştır. Küçük, tek üniteli fırınlar yalnızca yaklaşık 15 cm'lik bir eriyik derinliğini koruyabilir. Yılda 10.000 ton kapasiteli alevle ısıtılan bazalt parti tank fırınları, yardımcı alt elektrot ısıtmasıyla 50 cm'lik bir eriyik derinliğine ulaşabilirken, eriyik fırın içinde çanak benzeri bir yapı oluşturur ve bu da büyük bir özgül yüzey alanına ve önemli bir ısı dağılımına yol açar. Yalıtım malzemelerinden kaynaklanan ısı kaybı %10'u aşar. Sonuç olarak, gerçek ısı kullanım oranı %30'dan azdır.

Düşük Erime Kalitesi

Alev yönteminde erime seviyesi sığ olduğundan, berraklaştırma ve homojenizasyon bölümlerinde tam homojenizasyon sağlanamamakta ve erime kalitesi düşmektedir.

Egzoz Gazı Emisyonları

Doğal gazın yanması sonucu kükürt ve azot oksitler gibi egzoz gazları ortaya çıkar.

Sera Gazı Emisyonları

Fosil yakıt olan doğal gazın yanması, önemli miktarda sera gazı olan CO2'nin salınmasına neden olur.

Yüksek Ekipman Yatırımı

Doğal gaz yanmasından kaynaklanan egzoz gazı emisyonlarının azaltılması, kirlilik kontrol önlemlerini gerektirir. Düşük ısı kullanımı, atık ısı geri kazanım önlemlerini de gerektirir. Ayrıca, saf oksijen yanması, oksijen üretim ekipmanı gerektirir. Bu üç faktör, ekipman yatırımını önemli ölçüde artırır. Alev yönteminin birim yatırımı ton başına yaklaşık 11.000-20.000 RMB'dir.

• Tamamen Elektrikli Eritme Yöntemi

Alev yöntemine kıyasla, tamamen elektrikli eritme yönteminin kayda değer avantajları bulunmaktadır.

Yüksek Erime Kalitesi

Tamamen elektrikli eritme teknolojisi, eriyiğin yüksek sıcaklıktaki erimiş halde elektriksel olarak iletken olması ve elektrik enerjisinin doğrudan eriyiğe iç ısıtma için iletilmesine olanak tanıması ilkesine dayanır. Elektrotların dikey dizilimi, dikey eritmeyi kolaylaştırır. Yıllık bin ton kapasiteli tamamen elektrikli eritme tank fırınları, 1,2 metreden fazla erime derinliğine ulaşabilir ve daha uzun bir arıtma ve homojenizasyon bölümü sağlar. Tank içindeki yüksek sıcaklıklı izotermal bölge daha derindir ve bu da bazalt için daha iyi eritme ve homojenizasyon kalitesi sağlar.

Enerji Verimliliği

Eriyiğin doğrudan içten ısıtılması, dikey eritme, daha derin tanklar ve eriyik yüzeyindeki soğuk malzeme kaplaması, yüksek erime hızlarına ve yüksek termal verimliliğe katkıda bulunur. İlk olarak, eriyiğe doğrudan yerleştirilen elektrotlar Joule ısısının tam olarak kullanılmasını sağlar. İkinci olarak, fırının iç çapına yaklaşan derinliğiyle derin eriyik seviyesi, eriyik için daha küçük, neredeyse minimum özgül yüzey alanı sağlar. Bu geometrik yapı, alev yönteminin çanak benzeri yapısına kıyasla ısı dağılımını önemli ölçüde azaltır. Üçüncü olarak, eriyik yüzeyindeki soğuk malzeme kaplaması, ısı kaybını daha da azaltan bir "soğuk fırın tepesi" oluşturur.

Düşük Karbon Ayak İzi

Tamamen elektrikli eritme teknolojisi, alev yöntemiyle doğal gaz yakımından kaynaklanan karbon emisyonlarını ortadan kaldırır. Karbon emisyonları tamamen elektrik şebekesinin enerji karışımına bağlıdır. Hidroelektrik veya diğer yenilenebilir enerji kaynakları kullanıldığında sıfır karbon emisyonu elde edilebilir.

Daha Düşük Yatırım

Tamamen elektrikli eritme yöntemi, doğal gazın saf oksijenle yakılmasını içermediğinden, egzoz gazı çevre arıtma ekipmanı veya oksijen üretim ekipmanına yatırım yapmaya gerek yoktur. Ayrıca, eritme yüzeyindeki soğuk malzeme kaplaması, atık ısı geri kazanım ekipmanına yatırım yapılmasına gerek olmadığı anlamına gelir. Bu nedenle, tamamen elektrikli eritme yönteminin birim yatırımı daha düşüktür.

Maliyet Avantajı

Önemli enerji tasarrufu ve daha düşük sabit kıymet amortismanı, belirgin bir maliyet avantajına dönüşüyor.