Размещено на http://www.allbest.ru/

Глава 1. Технологический процессс получения базальтового волокна

До начала получения непрерывных базальтовых волокон на промышленной установке крупнофракционный базальтовый щебень дробится на щековой дробилке до необходимой фракции которая составляет 5-12 мм. После отбора металлических включений способом маг-нитной сепарации, базальтовое сырье, представленное в виде мелкого щебня или крошки со средней фракцией от 5 до 12 мм просевают и промывают от мелких включений (пыли и т.п.), после чего его просушивают в нормальных условиях при естественной циркуляции воздуха путем проветривания, либо в специальном сушильном аппарате (в зависимости от климатических условий производства). С помощью кран-балки или тельфера промытая базальтовая крошка периодически загружается в бункер загрузчика установленного над плавильной печью.

Плавильная печь представляет собой рекуперативную ванную печь непрерывного действия с прямым газовым нагреванием плавильной зоны. В печи базальтовое сырье расплавляется, а его расплав после гомогенизации поступает в фидеры для последующего формования из него в питателях комплексных непрерывных базальтовых нитей. Плавление крошки осуществляется при температуре (1500 ± 50)°С в результате сжигания газовоздушной смеси, которая состоит из природного газа и воздуха. Воздух для сжигания подается от вентилятора высокого давления через теплообменник-рекуператор, где подогревается теплом отходящих газов до температуры 450 - 600°С, а газ подается от газораспределительной подстанции (ГРП). Расплав из выработочной части печи самотеком поступает в фидер, в донной части которого расположены 8 сливных устройств, через которые расплав подается на платино-родиевые фильерные питатели, где происходит формирование элементарных БНВ. Расплав из фидера через платиновое сливное устройство (струйный питатель) с электрообогревом поступает в платиновый фильерный питатель с электрообогревом, в котором из фильер формируется прядь из элементарных непрерывных волокон в виде нитей путем вытягивания их и намотки на тянущее устройство. Прядь элементарных нитей поступает на валковое тянущее устройство, которое наносит замасливатель, после покрытия ее слоем замасливателя нити собираются в одну комплексную нить. Комплексная нить проходя нитераскладывающий аппарат, наматывается на его съемную бобину. По мере намотки бобина с нитью снимается с бобинодержателя наматывающего аппарата и заменяется новой бобиной. На бобинах намоточных аппаратов происходит формирование комплексной нити (КН), которая состоит из 314 элементарных БНВ. Намотанные бобины выдерживаются сутки при нормальных условиях, после чего поступают в отделение перемотки для получения ровинга с необходимым количеством сложений. После перематывания готовый ровинг на бухтах маркируется и оборачивается бумагой, а затем упаковывается в деревянную тару и поступает на состав готовой продукции.

базальтовый волокно производство

1.2 Основные этапы технологической схемы производства

Технологический процесс производства ровинга состоит из следующих стадий:

· доставка и разгрузка базальтового щебня фракции 5…..12 мм на склад;

· входной контроль исходного сырья;

· приготовление замасливателя;

· загрузка базальтового щебня в печь;

· плавление базальтового расплава;

· выработка непрерывного волокна в виде комплексной нити;

· технологический контроль комплексной базальтовой нити;

· выдержка комплексной нити в условиях цеха в течение 24 часов;

· рубка чипсов и их сушка

· перемотка комплексной нити и получение ровинга с заданным значением линейной плотности;

· сушка ровинга при температуре 120…..160°С в течение 12 часов(время зависит от типа сушила);

· контроль качества ровинга на соответствие требованиям ТУ;

· упаковка;

· транспортировка на склад и хранение.

Предпочтительная мощность производства составляет не менее 1000 тонн базальтового волокна в год при использовании восьми платино-родиевых питателей с 314-фильер каждый.

Цех предполагает производство непрерывной комплексной нити линейной плотностью 28?300 текс из природного базальта с последующей переработкой в ровинг различного назначения.

- авиационной промышленности (несгораемая изоляция двигателей бортовых частей самолетов, звукоизоляция в глушителях промышленных установок, тормозные колодки);

- радиоэлектронной промышленности (производство печатных плат, имеющие высокие температурные характеристики и стабильные диэлектрические показатели);

- нефтехимической промышленности (фильтры для очистки технологического газа, фильтры для очистки сточных вод от нефтепродуктов, технологические трубопроводы);

- строительной промышленности (негорючие прочные строительные детали и конструкции взамен деревянных, мягкая и жесткая кровля);

- машиностроительной промышленности (амортизационные прокладки прессов, хладоизоляция промышленных и бытовых холодильников, изоляция емкостей с кислородом, азотом и т.п.);

- специальной технике в качестве тары с повышенным ресурсом эксплуатации для хранения и транспортирования боеприпасов



1.3 Базальт

Базальтовый щебень, как однокомпонентное сырье для получения базальтовых непрерывных волокон, должен вырабатываться на аттестованном карьере, представительские образцы которого прошли лабораторные и опытно-промышленные испытания с положительным результатом. Отбор сырья должет вестись селективно.

Сырьё из горных пород представляет собой дробленные средние, основные и метаморфизированные ультраосновные горные породы вулканического происхождения типа базальта: базальты, андезто-базальты, андезиты+, амфиболиты, диабазы, порфириты и другие (далее по тексту сырье). В сырье не должны содержаться посторонние примеси в виде металла, кварца, песчано-глинистых и других пород.Содержание зёрен размером менее 5 мм не должно превышать 10% по массе, содержание зёрен размером более 12 мм также не должно превышать 10% по массе.

Замасливатель № 76 представляет собой эмульсию белого цвета, содержащую в своём составе водорастворимые, эмульсирующие и эмульгируемые вещества.

Состав замасливателя

№	Наименование компонентов замасливателя	Содержание веществ в весовых %
1	Терпеновое масло ПТ-продукт полимеризации терпеновых углеводородов, входящих в состав сосновых скипидаров	3,0 ± 0,2
2	ОС-20 - смесь полиоксиэтиленовых эфиров высших спиртов	1,2 ±0,1
3	ДЦУ - уксусная соль дициандиамидоформальдегидной смолы	2,0 ± 0,2
4	АГМ-9 - смесь изомеров -аминопроцилтриэтоксилана и -аминоизопропилтриатоксиаилана	0,5 ± 0,1
5	ГВС-9 (винилтриэтоксисилан)	2,0 ± 0,2
6	Уксусная кислота	0,1
7	Эмульсол Т - смесь триатаноламиновой соли олеиновой кислоты и масла индустриального - 12 (веретенного)	0,7 ± 1
8	Вода дистиллированная или конденсат	до 100

Замасливатель № 76 предупреждает взаимное истирание элементарных волокон, склеивает их в нить и защищает поверхность волокна от разрушения при текстильной переработке.

1. Рабочие дни в году - 350 дней

2. Метод обогрева питателя -электрический

3. Количество питателей -9 (из них ЗИП-1)

4. Кол/во отв. в питателе - 314

5. Сплав питателя - платина -80%, родий - 20%

6. Расход драгметаллов в г на 1000 тонн базальтового волокна - 5000*

7. Срок службы фильерного питателя до ремонта в сутках - 170…180

8. Текущий ремонт печи - без остановки печи 2 раза в год*.

9. Основной ремонт печи - 1 раз в 3 года* в течении недели.

10. Огнеупорный материал срок службы-не менее 3 лет.

11. Вес огнеупора -120* т

12. Необходимая требуемая площадь 400 м2

Требования к производственным помещениям для производства непрерывного базальтового волокна

1. Ориентировочная площадь	? 3500 м2
2. Высота печного зала до основания фермы(балки)	не менее 10 м
3. Грузоподъемность кран-балки	не менее 2 т

9- Energy resources: /Энергорессурсы

a) Fuels/топливо

Газ природный на 1 кг базальтового волокна, - 1,500 м3

b) Electricity/электричество

Электроэнергия (3-фазы), - трансформаторы и их мощность кВт и их количество, напряжение 380 V

Мощность электрооборудования, кВт:

Установленная-2 x 630 из независимых источников питания(один является резервным)потребляемая- 1- 350- на технологические цели

Потребляемая мощность kW, 4000* тыс. кВт

Расход электроэнергии на 1 кг базальтового волокна 4,0* kW

C) Air /воздух

Сжатый воздух на на 1 кг базальтового волокна -17,6 м3

d) Water/вода

Расход 270 м3 в сутки

Расход дистиллированной воды 1,2 м3 в день

10- Labors:/Рабочая сила

No.	Рабочая профессия	смена #1	смена #2	смена #3	Остаток смена	Общее кол-во
1	Оператор на промывке сырья	1				1
2	стекловар	1	1	1	1	4
3	оператор	8	8	8	8	24
4	оператор по подготовке замасливателя	1				1
5	Тростильщик	1	1	1	1	4
6	Инженер-лаборант	1				1
7	Дежурный электрик и КПА	1	1	1	1	4
8	Дежурный слесарь-механик	1	1	1	1	4
9	Жгутовщик	1				1
10	Мастер	1	1	1	1	4
11	Инженер механик	1				1
12	Энергетик и КПА	1				1
13	Слесарь-механик	2				2
14	Электро-газо сварщик	1				1
15	грузчик	2				2
16	Рубщик	1				1
17	Токарь-фрезеровщик	1				1
Total/Итого					55



*Примечание: Численность основного и вспомагательного персонала будет определена на стадии проектирования производства с учетом требований и норм государства.

1. Участок подготовки базальта

1.1. Дробилка, магнитный сепаратор, погрузчик.

1.2. Спиральный классификатор для промывки и сушки фракционного базальтового щебня заданного химического состава.

2. Участок приготовления замасливателей.

2.1.Насосы для подачи компонентов замасливателя в смеситель.

2.2.Дистилляторы для приготовления дистиллированной воды.

2.3.Эмульгатор.

2.4.Дозаторы.

2.5.Смеситель.

2.6.Реактор.

2.7.Расходная емкость с мешалкой.

2.8.Весы.

2.8.1. Технические

2.8.2. Лабораторные

3. Участок выработки непрерывного волокна мощностью 1000 тн/год

3.1. Устройство для загрузки базальтового щебня в варочную печь.

3.2. Плавильная печь

3.2. Наматывающие аппараты (8 рабочих + 1 резерв.),

3.4. Трансформаторы ТВК-75 УХЛ4 (8?2 + 2 резервных = 18 шт.)

3.5. Шкафы с приборами автоматического управления электро- и газоснабжением установки выработки базальтового волокна

3.5.Фильерный питатель в комплекте с питающей трубкой - 9 штук, в т.ч. 1 -резервная.

3.6.Система замкнутого водооборота для охлаждения токоподводов.

3.7.Тележки для транспортировки бобин с волокном.

4. Участок сушки.

4.1.Площадка для естественной выдержки волокна.

4.2.Сушильная камера - 1шт.

5. Участок жгутования и рубки волокна

5.1.Прецизионные перемоточные машины-1 шт.

Прецизионные перемоточные машины- 3 шт.

5.2. Рубочные машины 2 шт.

6. ОТК

6.1.Оборудование для химической лаборатории.

6.2.Универсальная испытательная машина.

6.3.Весы квадрантные, отматывающие устройства для определения линейной плотности нити и ровинга - 1 комплект.

7. Ремонтно-эксплуатационная служба.

7.1.Станок токарный универсальный.

7.2.Станок сверлильный.

7.3.Станок вертикально-фрезерный.

7.4.Электрокар.

7.5.Автопогрузчик.

7.6. Пост газо-электро сварки.

7.7.Стенды для проверки и ремонта электрооборудования и КИПиА.

7.8. Комплект оборудования для монтажа и ремонта фильерных питателей.

7.9.Станок для резки огнеупорных материалов.

7.10. Необходимый инструментальный комплект для производства технологических работ.

Технология производства и виды продукции из базальтового волокна

По этим причинам уже сегодня во многих странах мира запрещено производство и использование канцерогенного асбеста, считавшегося ранее незаменимым, а также строительных материалов на основе металлургических шлаков.

Наиболее приемлемым сырьем для получения нового класса волокон с уникальными свойствами показали себя горные породы - базальты. Базальты - это высокостабильные по химическому и минералогическому составу экструзивные магматические горные породы, запасы которых в мире практически не ограничены и составляют от 25 до 38% площади, занимаемой на Земле всеми магматическими породами. Они являются продуктами вулканической деятельности третичного и четвертичного периода и реже - юрского и мелового. Более древние, разрушенные и измененные процессами хлоритизации «палеотипные» базальты выделяются под названием диабазов (Урал, Карелия, Кавказ). Хлорит придает им зеленоватую окраску, вследствие чего они носят название зеленокаменных толщ. Известен также амфиболит, образующийся за счет средних и основных магматических пород ряда габбро-базальтов (Урал, Казахстан, Кавказ, Кольский полуостров, Восточная Сибирь, Украина и т. д.). Также может быть использован более легкоплавкий порфирит. Следует отметить, что все эти горные породы применялись и применяются в основном в строительстве, в виде щебня при подсыпке автомобильных и железных дорог, в качестве наполнителя при получении бутобетона и т. п.

Качество получаемого базальтового волокна определяется точным составом многокомпонентной шихты, который является коммерческой тайной любого производителя. Дело в том, что базальт не имеет более-менее определенного минералогического состава, а, следовательно, ему не присущи и определенные физические характеристики. Так, плотность базальтов колеблется ориентировочно от 2800 до 3200 кг/м3, а прочность на сжатие - от 110 до 500 МПа.

Эти волокна работоспособны в широком диапазоне температур от -260 до +700°С, при которых разрушаются углеродные (+600...800°С) и стеклянные (ниже -60°С и выше +500°С) волокна. Базальтовые волокна экологичны, не выделяют опасных для здоровья людей веществ в воздушной и водяной средах, негорючи, взрывобезопасны. Они полностью заменили канцерогенный асбест во всех областях его применения, превосходя его по всем свойствам, в том числе по теплоизоляционным более чем в 3 раза. Базальтовые волокна уверенно и объективно вытесняют из подавляющего большинства сегментов рынка и стеклянные волокна. Основным и практически единственным сдерживающим фактором широкого применения и распространения базальтовых волокон и изделий сегодня является крайне низкий объем их реального промышленного производства в России и на Украине. Только эти два государства бывшего СССР в полной мере обладают секретами ключевых «базальтовых» технологий, имеют собственные промышленные производства, внутренний и внешний рынки. За последние годы разработчиками этих технологий выполнен ряд существенных научно-исследовательских работ по оптимизации существующих и наработке новых технологий, как в области производства волокон, так и в области их дальнейшего использования для создания «чисто» базальтоволокнистых и базальтокомпозиционных и гибридных материалов и изделий.

Ведущие ученые различных стран по праву считают базальтовые волокна основой материаловедения XXI века и прочат им самое большое будущее в дальнейшем развитии мирового технического прогресса. В ряде развитых стран это научно-техническое направление включено в категорию приоритетных. Базальтоволокнистые композиционные и гибридные материалы и технологии фигурируют в разделе «Новые материалы и химические продукты» «Перечня приоритетных направлений развития науки и техники и критических технологий Федерального уровня», утвержденного Правительственной комиссией по научно-технической политике Российской Федерации.

Непрерывные волокна - толщина элементарного волокна - от 7 до 24 мкм.

При толщине 7-15 мкм применяется как армирующий наполнитель при производстве композитов (базальтопластиков) и изделий на их основе с полимерными и неорганическими матрицами.

Как исходный материал применяется для производства тканей различного назначения (для фильтров, огнезащитной одежды, противопожарных кошм и т. п.), рукавов (армирование труб, защита кабелей и т. д.).

1500°С. Далее расплав гомогенизируется и под действием своего веса выдавливается через платинородиевую фильеру, имеющую от 200 до 400 калиброванных отверстий малого диаметра, образуя капли. Из этих постоянно висящих капель вытягиваются элементарные волокна диаметром 9 мкм со скоростью 50 м/с. Эти 200-400 волокон складываются в одну комплексную нить, на нее наносится замасливатель, который предотвращает распушение нити и обеспечивает необходимые свойства ее поверхности при дальнейшей технологической переработке. Затем нить наматывается на бобины или шпули. Установка работает круглосуточно и непрерывно 350 дней в году с плановой остановкой и профилактикой 1 раз в год сроком от 7 до 15 дней. Съем готового волокна с одного фильерного отверстия (а их может быть 200 и 400) составляет 1 кг в сутки. В реальном производстве в настоящее время работают установки с плавильным агрегатом в виде ванной печи на газовом, мазутном топливе и с электронагревом производительностью 100, 260 и 500 т волокна в год.

Учитывая, что базальтовое волокно хорошо совместимо с углеродным, открываются широкие перспективы создания гибридных материалов. Модуль упругости базальтового волокна составляет около 11000 кгс/мм2, а углеродного - 22000-56000 кгс/мм2. Если в базальтовое волокно добавить расчетное количество углеродного, то модуль упругости и ряд других свойств полученного гибрида будут существенно превышать уровень свойств базальта, но ввиду малого количества углеродного волокна на стоимости гибрида все это отразится вполне допустимо. Таким образом, конструируя новые композиционные материалы и изделия, существует возможность управлять не только уровнем свойств, но и стоимостью товара, делая его конкурентоспособным и по ценовым показателям.

- намотки тел вращения (труб диаметром от 5 до 2000 мм при внутреннем давлении от 0 до 400 атм. для транспорта нефти и газа, горячей и холодной воды, химически агрессивных жидкостей, сыпучих тел, кабельной канализации; баллонов низкого и высокого давления);

- ровингового долгоживущего препрега для производства деталей машин, корпусов сложной формы методами литья под давлением, прессования и т. п.;

- асфальтовых покрытий, при строительстве дорог, взлетно-посадочных полос (ВПП) аэродромов; для получения объемно- армированных базальтопластиков различного назначения;

- производства широкой номенклатуры крученых базальтовых нитей как исходного материала для ткачества;

- производства термохимических и радиационных тканевых препрегов для получения базальтокомпозитов и широкой номенклатуры изделий на их основе для машиностроения, авиации, судостроения, строительства и др.;

- ремонта строительных конструкций (стен зданий и сооружений, тоннелей, мостов, трубопроводов, несущих колонн и др.).

- для производства энергоэффективных теплозвукоизоляционных экологически чистых материалов и изделий для производства звукопоглощающих материалов и изделий;

- для гидропоники;

- широко применяется в судо-, авиа-, автомобилестроении, строительстве, акустике, а также для повышения огнестойкости и пожарной безопасности объектов.

Производится БСТВ по так называемому «дуплекс-способу». Суть его заключается в следующем: в плавильный агрегат малогабаритной установки производства БСТВ дозатором порционно загружается мелкофракционный базальтовый щебень строго определенной крупности. Базальт расплавляется, гомогенизируется и под действием собственного веса продавливается (проливается) через фильерные пластины из жаропрочной стали с калиброванными отверстиями сложной формы, образуя капли. Из этих капель вытягиваются элементарные волокна толщиной 300-350 мкм, которые на следующем этапе раздуваются высокотемпературной газовоздушной смесью, обдувающей волокно под углом 90°. Происходит оплавление первичного волокна и вытягивание высокоскоростным потоком раскаленного газа вторичных элементарных волокон толщиной 3-9 мкм и длиной 60 мм.

Эти волокна потоком газа уносятся в камеру волокноосаждения, в которой осаждаются на движущийся сетчатый транспортер в виде ковра и, в конечном итоге, наматываются на приемный барабан. В зависимости от скорости транспортера получается базальтовый ковер определенной толщины. Этот ковер снимается с барабана и поступает для дальнейших технологических операций. Рулонный ковер - уже товар и поставляется для теплозвукоизоляции стен и перекрытий домов, изготовления кузовов рефрижераторов, холодильников, термоизоляции кухонных плит, стиральных машин, судов, самолетов и т. д. На этой вате по технологиям гидропоники выращиваются рассада, овощи и цветы, так как минеральный состав базальта содержит необходимые растениям химические вещества.

Из этих ковров производят теплозвукоизоляционные (ТЗИ) маты, зашивая ковер в оболочку из базальтовой ткани, что облегчает его применение при монтаже и в строительных технологиях. По несколько более сложной схеме производятся звукопоглощающие маты. Если ковер пропитать минеральным, органическим или неорганическим связующим, подпрессовать, отбирая излишки этого связующего, просушить при температуре 90-150°С, то получится новое семейство материалов: мягкие и жесткие картоны (толщиной 5-8 мм), мягкие и жесткие плиты (толщиной от 10 до 25 мм), из которых могут набираться пакеты любой толщины в зависимости от назначения. Эти виды продукции являются самыми распространенными и, несмотря на сравнительно малую плотность (от 100 до 400 г/см3), экспортируются в зарубежные страны на значительные расстояния.

Если ковер БСТВ порезать вдоль, получив при этом в сечении квадрат, затем оплести его сеткой из базальтового ровинга или нити, получают новый вид жаростойкого материала - базальтовые теплоизоляционные шнуры, надежные и удобные при использовании. Они предназначены для теплозвукоизоляции стыков панелей при панельном домостроении, изоляции криволинейных и сложных по конфигурации теплотрубопроводов, прокладки между бревнами при строительстве домов из бревен и бруса взамен пакли или мха. Кроме того, они широко применяются в судо-, авиа-, машиностроении и многих других отраслях промышленности



Глава 2. Базальтовое волокно как эффективный армирующий материал для дорожного строительства

Интенсивное развитие производства базальтового волокна на территории России обусловлено высоким спросом на него, значительно превышающим предложение. Базальтовые волокна обладают уникальными свойствами: высоким уровнем физико-механических и химических свойств, повышенной стойкостью в агрессивных средах и к вибрациям, долговечностью, стабильностью свойств при длительной эксплуатации в различных условиях, хорошей адгезией к различным связующим, огнестойкостью, что, в свою очередь, определяет их как чрезвычайно перспективный материал для получения новых композиционных материалов -- базальтопластиков и изделий из них различного функционального назначения.

Известно, что для повышения эксплуатационных характеристик автодорожного полотна применяют армирование асфальтобетонного покрытия различными волокнами и сетками. К таким материалам предъявляются высокие требования, в частности должна быть обеспечена высокая прочность и термостойкость, поскольку температура асфальтобетонной смеси при укладке свыше 120°С. Однако, использование в качестве армирующего компонента сеток из стекловолокна не нашло широкого применения вследствие его хрупкости.

Представляется перспективным использование базальтового волокна и базальтовой ваты в качестве армирующего компонента асфальтобетона для увеличения прочностных характеристик.

Поскольку эффективность армирования определяется физико-химическим взаимодействием между матрицей и армирующим компонентом, адгезионное взаимодействие оценивалось методом капиллярного поднятия.

Установлено, что лучшие показатели смачиваемости соответствуют базальтовой нити и кондиционной базальтовой вате. При этом отмечено, что замасливатель не оказывает значительного влияния на смачиваемость.

Для асфальтобетона на основе исходного битума марки БНД 60/90 показана эффективность использования в качестве армирующего компонента некондиционной (отхода, образующегося на азотно-кислородной станции ООО "Саратов-оргсинтез") базальтовой ваты, повышающей разрушающее напряжение при сжатии при 50°С на 25% и базальтовой нити, повышающей разрушающее напряжение при сжатии при 20 и 50°С на 20 и 50% соответственно (табл. 1).

Асфальтобетон на основе полимербитумного вяжущего (ПБВ) изначально имеет прочностные характеристики на 520% выше аналогичных характеристик асфальтобетона на основе битума БНД 60/90. Армирование позволяет повысить прочностные характеристики асфальтобетона дополнительно на 10--30% (табл. 2).

Изучение взаимодействия в системе "базальтовое волокно-ПБВ" показало расщепление интенсивной основной полосы поглощения валентных колебаний связи Si-О (1091 см-1) в ПБВ на два компонента (1062 см-1 и 1031 см-1).

Это позволяет утверждать, что группа участвует в образовании химических связей с функциональными группами компонентов ПБВ, прежде всего с ОН-группой ароматических соединений и карбоновых кислот битума:

Под действием активных функциональных групп компонентов ПБВ цепочечная силикатная структура на поверхности волокон базальта частично перестраивается, приводя к образованию поверхностных органо-силикатных соединений, связывающих волокна базальта с компонентами ПБВ. Образуются очень активные силанольные группы -Si-ОН, которые как бы переходят на макромолекулы компонентов ПБВ, отрываясь от поверхности волокон базальта. Вновь образовавшиеся силанольные группы являются катализаторами процесса взаимодействия базальта с компонентами ПБВ.

Функциональные группы компонентов ПБВ замещают атомы водорода в поверхностных ОН-группах волокон базальта по реакциям:

- силикат-ОН + -С=С -- силикат -О-С-СН-

- силикат-ОН + -С=О -- силикат-О-С-О-

- силикат-ОН + С = N -- силикат-О-С=М1

- силикат-ОН + -СН - силикат-О-СН2-

Образовавшиеся на поверхности волокон базальта органические заместители содержат свободные валентные связи, активно взаимодействующие с макромолекулами компонентов ПБВ.

Анализ ИК-спектров образцов свидетельствует, что базальтовые волокна упорядочивают структуру ПБВ, образуя ор-гано-силикатные соединения, упрочняющие структуру асфа-льтополимербетона (табл. 2).

При хроматографическом изучении паровой фазы немодифи-цированного и модифицированного добавлением базальтовой ваты образца, обнаружено, что пик, соответствующий выходу алкилбензола, смещается с 18.91 мин до 21.55 мин, что доказывает наличие взаимодействия данного вида компонентов ПБВ с базальтом.

На масс-спектре представлены ионы следующих масс: 55 (С4Н7+), 57 (С4Н9+), 69 (С5Н9+), 71 (С5Н11+), 85 (С6Н13+), 91 (С7Н7+), 106 (С8Н10+) 119 (С9Н11+). Среди них представлены ионы принадлежащие к гомологическим рядам алканов, ал-кенов и алкилбензолов.

Использование в производстве асфальтобетона ПБВ и армирование базальтовым волокном замедляет газовыделение при рабочей температуре эксплуатации асфальтобетонного покрытия.

Термогравиметрический анализ показал, что введение в состав битума комплексного модификатора и базальтового волокна повышает термостойкость полимерби-тумного вяжущего и композиции на его основе.

1. Доказана эффективность использования базальтового волокна и ваты в качестве армирующего компонента в дорожном строительстве. крупнотоннажных отходов предприятий по выпуску химических волокон для модификации нефтяных дорожных битумов. Так, введение в состав асфальтобетона базальтового волокна или ваты в количестве до 0,4% масс. позволяет повысить прочностные характеристики асфальтобетона дополнительно на 10--30%.

2. Показано наличие взаимодействия в системе "базальтовое волокно -- полимербитумное вяжущее", что повышает прочностные характеристики полимерасфальтобетона, увеличивает его термостойкость и долговечность.

3. Методом ИК-спектроскопии установлено упорядочение базальтовыми волокнами структуры ПБВ за счет образования органо-силикатные соединений, упрочняющих структуру полимерасфальтобетона (табл. 2).

Высокая термостойкость базальтовых волокон, инертность по отношению к большинству агрессивных материалов дают возможность использовать их для очистки промышленных газовых выбросов без предварительного охлаждения. Базальтовые волокна экологичны, не выделяют опасных для здоровья людей веществ в воздушной и водяной средах, негорючи, взрывобезопасны.

Целью работы является установление основных гидромеханических характеристик фильтроэлементов из базальтового волокна, необходимых для расчёта фильтров очистки газ.

Исследовались следующие параметры: перепад давления на фильтре, доля свободного объёма (порозность), сопротивление фильтровальной перегородки.

Эксперименты проводились на установке, состоящей из центробежного нагнетателя, расходомера (Ротаметр РМ-6,31 У3 ГОСТ 13045-81), водяного дифманометра, трубки с внутренним диаметром 18 мм (в неё помещается опытный образец, который удерживается материалом, закреплённым на конце трубки), соединительных шлангов. Воздух продавливался через слой волокна при плотностях укладки 43,62, 87,24, 130,86 кг/м3 и при постоянной высоте фильтроэле-ментов 3 мм.

Чтобы исключить из расчётов сопротивление материала, удерживающего опытный образец, было получено его значение продавливанием воздуха через этот материал без фильт-роэлементов.

Укладки базальтового волокна р фильтроэлемента при постоянном расходе воздуха.

Для определения затрат энергии на очистку газа при работе фильтра были получены зависимости: перепада давления AP от расхода воздуха Q для образцов базальтовых фильтро-элементов с различной плотностью укладки р; перепада давления AP от плотности укладки р образцов фильт-роэлементов при постоянном расходе воздуха Q (рис.2); сопротивления фильтровальной перегородки Лф от плотности укладки р (рис.3).

Сопротивление фильтровальной перегородки Лф определяли аналитически по результатам опыта из основного уравнения фильтрования:

Предельная поглотительная способность фильтра определяется долей свободного объёма (порозностью) Si образцов базальтовых фильтроэлементов с различной плотностью укладки:

Свободный объём (объём воздуха) V0 для каждого образца фильтроэлементов находился экспериментально, путём заполнения их водой.

Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения базальтовых волокон в качестве фильтро-элементов в фильтрах очистки промышленных газов. Данные по сопротивлению их порозности позволяют выполнить расчет фильтра и определить затраты энергии на очистку газа.

Размещено на Allbest.ru