Развитие базальтового волокна

Говоря о технологии производства базальтового волокна, нельзя не упомянуть Пола Де из Франции. Он первым предложил идею экструзии волокон из базальта. В 1923 году он подал заявку на патент в США. Примерно в 1960 году США и бывший Советский Союз начали изучать использование базальта, особенно в военной технике, такой как ракеты. На северо-западе США сосредоточено большое количество базальтовых месторождений. Р.В. Субраманиан из Вашингтонского государственного университета проводил исследования химического состава базальта, условий экструзии и физико-химических свойств базальтовых волокон. Компания Owens Corning (OC) и несколько других стекольных компаний проводили независимые исследовательские проекты и получили несколько патентов в США. Примерно в 1970 году компания American Glass Company отказалась от исследований базальтового волокна, сосредоточив свою стратегическую деятельность на основных продуктах и ​​разработав множество улучшенных стекловолокон, включая стекловолокно S-2 от Owens Corning.
В то же время научно-исследовательская работа в Восточной Европе продолжается. Начиная с 1950-х годов, независимые учреждения, занимавшиеся этой областью исследований в Москве, Праге и других регионах, были национализированы бывшим советским Министерством обороны и сосредоточены в бывших советских научно-исследовательских институтах и ​​заводах под Киевом на Украине. После распада Советского Союза в 1991 году результаты исследований были рассекречены и начали использоваться в гражданской продукции.

Сегодня большая часть исследований, производства и рыночного применения базальтового волокна основана на результатах исследований бывшего Советского Союза. Рассматривая текущую ситуацию с развитием отечественного производства базальтового волокна, можно выделить три типа технологий непрерывного производства базальтового волокна: одна — это электропечь комбинированного типа, представленная компанией Sichuan Aerospace Tuoxin, другая — полностью электрическая плавильная печь, представленная компанией Zhejiang Shijin Company, и третья — электропечь комбинированного типа, представленная компанией Sichuan Aerospace Tuoxin. Типичным примером является полностью электрическая плавильная печь для базальтового волокна компании Zhengzhou Dengdian Group.
Сравнивая техническую и экономическую эффективность нескольких различных отечественных производственных процессов, можно отметить, что современные полностью электрические печи обладают высокой производительностью, высокой точностью управления, низким энергопотреблением, экологичностью и отсутствием выбросов продуктов сгорания. Независимо от того, идет ли речь о технологиях производства стекловолокна или базальтового волокна, страна единодушно поощряет развитие полностью электрических печей для сокращения выбросов в атмосферу.

В 2019 году Национальная комиссия по развитию и реформам впервые четко включила технологию волочения базальтового волокна в печах с плавильным бассейном в «Каталог руководящих указаний по перестройке национальной промышленной структуры (2019)» для стимулирования развития, что определило направление развития китайской отрасли по производству базальтового волокна и направило производственные предприятия на постепенный переход от единичных печей к крупным печам с плавильным бассейном, двигаясь к крупномасштабному производству.
Согласно сообщениям, российская компания «Каменный Век» разработала технологию производства шлаковых плит до уровня 1200-луночных печей для волочения; при этом отечественные производители по-прежнему доминируют в разработке 200- и 400-луночных печей для волочения. За последние два года несколько отечественных компаний предприняли непрерывные попытки в исследовании 1200, 1600 и 2400-луночных плит, добились хороших результатов и перешли к стадии испытаний, заложив хорошую основу для крупномасштабного производства больших печей и больших шлаковых плит в Китае в будущем.
Базальтовое непрерывное волокно (БНВ) — это высокотехнологичное и высокоэффективное волокно. Оно характеризуется высоким техническим содержанием, тщательным разделением труда между специалистами и широким спектром профессиональных областей. В настоящее время технология производства находится на начальной стадии развития и в основном представлена ​​однокамерными печами. По сравнению со стекловолоконной промышленностью, БНВ характеризуется низкой производительностью, высоким совокупным энергопотреблением, высокими производственными затратами и недостаточной конкурентоспособностью на рынке. После почти 40 лет развития были разработаны и внедрены крупномасштабные печи-резервуары мощностью 10 000 и 100 000 тонн. Это очень зрелая технология. Только подобно модели развития стекловолокна, базальтовое волокно сможет постепенно перейти к крупномасштабному камерному производству, чтобы постоянно снижать производственные затраты и улучшать качество продукции.
За прошедшие годы многие отечественные производственные компании и научно-исследовательские институты вложили значительные трудовые, материальные и финансовые ресурсы в исследования технологии производства базальтового волокна. После многолетних технических исследований и практики технология производства с использованием однопечной вытяжки достигла зрелости. Однако недостаточное инвестирование в исследования технологии печного обжига в резервуарах привело к постепенным шагам и в большинстве случаев заканчивалось неудачей.

Исследования в области технологии печей-резервуаровОборудование печи является одним из ключевых элементов производства базальтового непрерывного волокна. Перед нами стоят ключевые технические вопросы, касающиеся рациональности конструкции печи, оптимального распределения температуры, устойчивости огнеупорного материала к эрозии базальтового раствора, параметров контроля уровня жидкости и температуры печи, а также их управления.
Для крупномасштабного производства необходимы крупномасштабные плавильные печи. К счастью, группа компаний Dengdian Group лидирует в исследованиях и разработках технологии полностью электрических плавильных печей. По словам источников, знакомых с отраслью, компания с 2018 года эксплуатирует крупномасштабную полностью электрическую плавильную печь производительностью 1200 тонн. Это крупный прорыв в технологии производства базальтового волокна с использованием полностью электрических плавильных печей, имеющий большое значение для развития всей отрасли производства базальтового волокна.

Крупномасштабные исследования в области технологии реечных конструкций:Крупномасштабные печи должны иметь соответствующие большие ламели. Исследование технологии изготовления ламелей включает в себя изменения в материале, расположении ламелей, распределении температуры и проектировании размеров конструкции ламелей. Это не только необходимо, но и требует смелых практических экспериментов со стороны профессиональных специалистов. Технология производства больших шликерных плит является одним из основных способов снижения производственных затрат и повышения качества продукции.
В настоящее время количество отверстий в базальтовых непрерывных волокнистых рейках в стране и за рубежом составляет в основном 200 и 400 отверстий. Технология производства с использованием нескольких шлюзов и больших реек позволит многократно увеличить производительность одной машины. Направление исследований в области больших реек будет следовать идее развития стекловолоконных реек, переходя от 800, 1200, 1600, 2400 отверстий и т.д. к увеличению количества отверстий в рейках. Исследования и разработка этой технологии помогут снизить себестоимость производства. Уменьшение количества базальтового волокна также способствует улучшению качества продукции, что является неизбежным направлением будущего развития. Это поможет улучшить качество базальтового волокна, полученного методом прямой нескрученной ровницы, и ускорить его применение в стекловолоконных и композитных материалах.
Исследования базальтового сырьяСырье является основой производственных предприятий. В последние два года из-за влияния национальной политики охраны окружающей среды многие базальтовые рудники в Китае не могут работать в обычном режиме. Ранее сырье никогда не было приоритетом для производственных предприятий. Это стало узким местом в развитии отрасли и вынудило производителей и научно-исследовательские институты начать изучать вопросы гомогенизации базальтового сырья.
Техническая особенность процесса производства базальтового волокна заключается в том, что он повторяет производственный процесс бывшего Советского Союза и использует в качестве сырья одну базальтовую руду. Процесс производства предъявляет высокие требования к составу руды. Современная тенденция развития отрасли заключается в использовании одного или нескольких различных чистых природных базальтовых минералов для гомогенизации производства, что соответствует так называемым «нулевым выбросам» в базальтовой промышленности. Несколько отечественных производственных компаний проводят исследования и эксперименты в этой области.