การพัฒนาเส้นใยบะซอลต์

เมื่อพูดถึงเทคโนโลยีการผลิตเส้นใยบะซอลต์ ผมต้องพูดถึง Paul Dhe จากฝรั่งเศส เขาเป็นคนแรกที่มีแนวคิดในการอัดขึ้นรูปเส้นใยจากบะซอลต์ เขาได้ยื่นขอสิทธิบัตรในสหรัฐอเมริกาในปี 1923 ประมาณปี 1960 สหรัฐอเมริกาและอดีตสหภาพโซเวียตต่างเริ่มศึกษาการใช้บะซอลต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ทางทหาร เช่น จรวด ในภาคตะวันตกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกา มีแหล่งบะซอลต์จำนวนมาก RVSubramanian จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตันได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของบะซอลต์ สภาวะการอัดขึ้นรูป และคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของเส้นใยบะซอลต์ บริษัท Owens Corning (OC) และบริษัทแก้วอื่นๆ อีกหลายแห่งได้ดำเนินโครงการวิจัยอิสระและได้รับสิทธิบัตรในสหรัฐอเมริกา ประมาณปี 1970 บริษัท American Glass Company ได้ยุติการวิจัยเส้นใยบะซอลต์ หันมามุ่งเน้นเชิงกลยุทธ์ที่ผลิตภัณฑ์หลักของตน และพัฒนาเส้นใยแก้วที่ดีกว่าหลายชนิด รวมถึงเส้นใยแก้ว S-2 ของ Owens Corning ด้วย
ในขณะเดียวกัน งานวิจัยในยุโรปตะวันออกก็ยังคงดำเนินต่อไป ตั้งแต่ทศวรรษ 1950 สถาบันอิสระที่ดำเนินงานวิจัยในด้านนี้ในมอสโก ปราก และภูมิภาคอื่นๆ ถูกโอนเป็นของรัฐโดยกระทรวงกลาโหมของสหภาพโซเวียต และรวมศูนย์อยู่ที่สถาบันวิจัยและโรงงานต่างๆ ในอดีตสหภาพโซเวียต ใกล้กับเคียฟในยูเครน หลังจากสหภาพโซเวียตล่มสลายในปี 1991 ผลการวิจัยของสหภาพโซเวียตก็ถูกเปิดเผยและเริ่มนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์พลเรือน

ปัจจุบัน การวิจัย การผลิต และการประยุกต์ใช้ในตลาดของเส้นใยบะซอลต์ส่วนใหญ่ อิงตามผลการวิจัยของอดีตสหภาพโซเวียต เมื่อพิจารณาสถานการณ์การพัฒนาเส้นใยบะซอลต์ในประเทศในปัจจุบัน พบว่าเทคโนโลยีการผลิตเส้นใยบะซอลต์ต่อเนื่องมีอยู่ประมาณ 3 ประเภท ได้แก่ เตาหลอมไฟฟ้าแบบรวมหน่วย ซึ่งเป็นตัวแทนโดยบริษัทเสฉวนแอโรสเปซทูโอซิน เตาหลอมไฟฟ้าแบบหน่วยเดียว ซึ่งเป็นตัวแทนโดยบริษัทเจ้อเจียงชิจิน และเตาหลอมไฟฟ้าแบบรวมหน่วย ซึ่งเป็นตัวแทนโดยบริษัทเสฉวนแอโรสเปซทูโอซินเช่นกัน โดยเส้นใยบะซอลต์ของบริษัทเจิ้งโจวเติ้งเตียนเป็นตัวแทนของเตาหลอมไฟฟ้าแบบถังรวมหน่วย
เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพทางเทคนิคและเศรษฐกิจของกระบวนการผลิตภายในประเทศต่างๆ แล้ว เตาหลอมไฟฟ้าในปัจจุบันมีประสิทธิภาพการผลิตสูง ความแม่นยำในการควบคุมสูง การใช้พลังงานต่ำ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และไม่มีการปล่อยก๊าซจากการเผาไหม้ ไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีการผลิตเส้นใยแก้วหรือเส้นใยบะซอลต์ ประเทศต่างสนับสนุนการพัฒนาเตาหลอมไฟฟ้าอย่างเป็นเอกฉันท์เพื่อลดการปล่อยมลพิษทางอากาศ

ในปี 2019 คณะกรรมการพัฒนาและปฏิรูปแห่งชาติได้บรรจุเทคโนโลยีการดึงเส้นใยบะซอลต์ด้วยเตาเผาแบบสระน้ำเป็นครั้งแรกอย่างชัดเจนใน “แคตตาล็อกแนวทางการปรับโครงสร้างอุตสาหกรรมแห่งชาติ (2019)” เพื่อส่งเสริมการพัฒนา ซึ่งชี้ให้เห็นทิศทางการพัฒนาอุตสาหกรรมเส้นใยบะซอลต์ของจีน และชี้นำให้สถานประกอบการผลิตค่อยๆ เปลี่ยนจากเตาเผาแบบหน่วยเดียวไปเป็นเตาเผาแบบสระน้ำขนาดใหญ่ เพื่อก้าวไปสู่การผลิตขนาดใหญ่
รายงานระบุว่า เทคโนโลยีการผลิตแผ่นเหล็กของบริษัท Kamenny Vek ของรัสเซียได้พัฒนาไปถึงเทคโนโลยีเตาหลอมแบบมีรู 1200 รูแล้ว ในขณะที่ผู้ผลิตในประเทศยังคงครองตลาดเทคโนโลยีเตาหลอมแบบมีรู 200 และ 400 รูอยู่ ในช่วงสองปีที่ผ่านมา บริษัทในประเทศหลายแห่งได้พยายามอย่างต่อเนื่องในการวิจัยแผ่นเหล็กแบบ 1200 รู 1600 รู และ 2400 รู และได้ผลลัพธ์ที่ดี โดยได้เข้าสู่ขั้นตอนการทดลองแล้ว ซึ่งเป็นการวางรากฐานที่ดีสำหรับการผลิตเตาหลอมขนาดใหญ่และแผ่นเหล็กขนาดใหญ่ในประเทศจีนในอนาคต
เส้นใยบะซอลต์ต่อเนื่อง (CBF) เป็นเส้นใยไฮเทคประสิทธิภาพสูง มีลักษณะเด่นคือ มีเทคโนโลยีขั้นสูง การแบ่งงานอย่างพิถีพิถัน และครอบคลุมหลากหลายสาขาวิชาชีพ ปัจจุบัน เทคโนโลยีการผลิตยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา และส่วนใหญ่ยังคงใช้เตาเผาแบบเดี่ยว เมื่อเทียบกับอุตสาหกรรมเส้นใยแก้ว อุตสาหกรรม CBF มีผลผลิตต่ำ การใช้พลังงานโดยรวมสูง ต้นทุนการผลิตสูง และความสามารถในการแข่งขันในตลาดต่ำ หลังจากพัฒนามาเกือบ 40 ปี ปัจจุบันได้มีการพัฒนาเตาเผาขนาดใหญ่ 10,000 ตัน และ 100,000 ตัน ซึ่งถือว่ามีความพร้อมมากแล้ว เช่นเดียวกับแบบอย่างการพัฒนาของเส้นใยแก้ว เส้นใยบะซอลต์จึงสามารถค่อยๆ ก้าวไปสู่การผลิตด้วยเตาเผาขนาดใหญ่ เพื่อลดต้นทุนการผลิตและปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง
ตลอดหลายปีที่ผ่านมา บริษัทผู้ผลิตในประเทศและสถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์หลายแห่งได้ลงทุนอย่างมากทั้งกำลังคน ทรัพยากรวัสดุ และเงินทุน ในการวิจัยเทคโนโลยีการผลิตเส้นใยบะซอลต์ หลังจากผ่านการสำรวจและฝึกฝนทางเทคนิคมาหลายปี เทคโนโลยีการผลิตโดยการดึงเส้นใยด้วยเตาเผาเดี่ยวก็พัฒนาจนถึงขั้นใช้งานได้จริง แต่การลงทุนในการวิจัยเทคโนโลยีเตาเผาแบบถังยังไม่เพียงพอ ทำให้การพัฒนาเป็นไปอย่างเชื่องช้าและส่วนใหญ่ก็ล้มเหลว

งานวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีเตาเผาแบบถังอุปกรณ์เตาเผาเป็นหนึ่งในอุปกรณ์สำคัญสำหรับการผลิตเส้นใยบะซอลต์ต่อเนื่อง ไม่ว่าโครงสร้างเตาเผาจะเหมาะสมหรือไม่ การกระจายอุณหภูมิเหมาะสมหรือไม่ วัสดุทนไฟสามารถทนต่อการกัดกร่อนของสารละลายบะซอลต์ได้หรือไม่ พารามิเตอร์การควบคุมระดับของเหลว และอุณหภูมิของเตาเผา ล้วนเป็นประเด็นทางเทคนิคที่สำคัญที่เราต้องแก้ไข
เตาเผาถังขนาดใหญ่มีความจำเป็นสำหรับการผลิตในปริมาณมาก โชคดีที่กลุ่มบริษัทเติ้งเตียนได้เป็นผู้นำในการสร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเตาเผาถังหลอมไฟฟ้าแบบครบวงจร จากข้อมูลของผู้ที่คุ้นเคยกับอุตสาหกรรม บริษัทได้เริ่มใช้งานเตาเผาถังหลอมไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีกำลังการผลิต 1,200 ตันมาตั้งแต่ปี 2018 ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีการผลิตเตาเผาถังหลอมไฟฟ้าสำหรับเส้นใยบะซอลต์ และเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการอ้างอิงและการส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมเส้นใยบะซอลต์โดยรวม

การวิจัยเทคโนโลยีแผ่นไม้ระแนงขนาดใหญ่:เตาเผาขนาดใหญ่ควรมีแผ่นไม้ระแนงขนาดใหญ่ที่เหมาะสม การวิจัยเทคโนโลยีแผ่นไม้ระแนงเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงวัสดุ การจัดวางแผ่นไม้ระแนง การกระจายอุณหภูมิ และการออกแบบโครงสร้างขนาดแผ่นไม้ระแนง นี่ไม่ใช่เพียงแค่สิ่งจำเป็นเท่านั้น แต่ผู้เชี่ยวชาญที่มีความสามารถยังต้องลองปฏิบัติจริงอย่างกล้าหาญ เทคโนโลยีการผลิตแผ่นไม้ระแนงขนาดใหญ่เป็นหนึ่งในวิธีการหลักในการลดต้นทุนการผลิตและปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์
ปัจจุบัน จำนวนรูในแผ่นใยหินบะซอลต์ต่อเนื่องทั้งในและต่างประเทศส่วนใหญ่อยู่ที่ 200 รูและ 400 รู วิธีการผลิตแบบหลายรูและแผ่นขนาดใหญ่จะช่วยเพิ่มกำลังการผลิตต่อเครื่องจักรได้หลายเท่า ทิศทางการวิจัยแผ่นขนาดใหญ่จะดำเนินตามแนวคิดการพัฒนาแผ่นใยแก้ว โดยเริ่มจาก 800 รู 1200 รู 1600 รู 2400 รู เป็นต้น ไปสู่จำนวนรูที่มากขึ้น การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีนี้จะช่วยลดต้นทุนการผลิต การลดปริมาณใยหินบะซอลต์ยังช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ซึ่งเป็นทิศทางการพัฒนาในอนาคตที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ จะเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงคุณภาพของใยหินบะซอลต์แบบไม่บิดเกลียวโดยตรง และเร่งการประยุกต์ใช้ใยแก้วและวัสดุคอมโพสิต
การวิจัยเกี่ยวกับวัตถุดิบหินบะซอลต์วัตถุดิบเป็นรากฐานของการผลิตในอุตสาหกรรม ในช่วงสองปีที่ผ่านมา เนื่องจากการประกาศใช้นโยบายคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของประเทศ ทำให้เหมืองหินบะซอลต์หลายแห่งในจีนไม่สามารถดำเนินการผลิตได้ตามปกติ ที่ผ่านมาวัตถุดิบไม่เคยเป็นจุดสนใจของอุตสาหกรรมการผลิต แต่ปัจจุบันกลับกลายเป็นอุปสรรคสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรม และยังบังคับให้ผู้ผลิตและสถาบันวิจัยต้องเริ่มศึกษาการปรับปรุงคุณสมบัติของหินบะซอลต์ให้เป็นเนื้อเดียวกัน
ลักษณะทางเทคนิคของกระบวนการผลิตเส้นใยบะซอลต์คือ การใช้กระบวนการผลิตตามแบบฉบับของอดีตสหภาพโซเวียต โดยใช้แร่บะซอลต์ชนิดเดียวเป็นวัตถุดิบ กระบวนการผลิตนี้ค่อนข้างเข้มงวดเรื่ององค์ประกอบของแร่ ปัจจุบันแนวโน้มการพัฒนาอุตสาหกรรมคือ การใช้แร่บะซอลต์บริสุทธิ์จากธรรมชาติชนิดเดียวหรือหลายชนิดผสมกันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ ซึ่งสอดคล้องกับคุณลักษณะที่เรียกว่า "การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์" ของอุตสาหกรรมบะซอลต์ บริษัทผู้ผลิตในประเทศหลายแห่งได้ทำการวิจัยและทดลองในเรื่องนี้