Разработка и совершенствование процессов и аппаратов технологии производства теплоизоляционных базальтоволокнистых материалов на основе создания и исследования автоматизированной опытно-промышленной установки

• Автор: Литвинов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ПРОИЗВОДСТВА ВОЛОКНИСТЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. ВЫБОР АППАРАТУРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОПЫТНОПРОМЫШЛЕЬШОЙ УСТАНОВКИ.

1.1 Процессы и аппараты фазы плавления минерального сырья.

1.2 Обзор процессов и аппаратов фазы переработки расплава в волокна.

1.2.1 Способы получения минерального волокна из расплавов

1.3 Процессы и аппараты фазы формования минерального волокна

в теплоизоляционные изделия.

1.4 Разработка аппаратурнотехнологической схемы опытнопромышленной установки и исследование процессов, протекающих

при изготовлении базальтоволокнистых материалов.

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ БАЗАЛЬТОВЫХ СУПЕРТОНКИХ ВОЛОКОН

2.1 Математическое моделирование процесса плавления
2.1.1 Проверка адекватности математической модели
2.2 Разработка методов повышения коэффициента полезного действия плавильной печи
2.2.1 Оптимизация энергетических и эксплуатационных характеристик ВЧ генератора.
2.2.2 Баланс мощностей в холодном тигле
2.3 Управление процессом плавления.
2.4 Исследование горных пород на пригодность для производства волокон .
2.5 Переработка расплава в супертонкие волокна с применением акустических устройств.
2.5.1 Расчетная оценка использования струйной головки с большей производительностью.
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОЛОКНИСТЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
3.1 Выбор связующего для производства теплоизоляционных
изделий.
3.2 Разработка комплекса оборудования и отработка технологических режимов при изготовлении теплоизоляционных плит
3.2.1 Аппаратурнотехнологическое оформление фазы формирования теплоизоляционных изделий.
3.2.2 Исследование процесса сушки минераловатных изделий
и расчет параметров сушильной камеры.
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА АСУТП ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ БАЗ АЛЬТОВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1 Постановка задачи для проектирования АСУТП
4.2 Программнотехническая реализация АСУТП.
4.3 Программное обеспечение и его реализация
ГЛАВА 5 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ВНЕДРЕНИЕ.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Основным же фактором, ускоряющим процесс плавления и повышающим коэффициент полезного действия печи, является высокая температура варки. Так, повышение температуры варки на 0 °С втрое сокращает время, необходимое для полного провара расплава []. Исходя из этого, наиболее перспективными для получения высокотемпературного расплава представляются электрические печи: дуговые, плазменные и индукционные [4, ]. Процесс плавления сырья электродуговым способом требует значительных затрат на его подготовку, так как для обеспечения необходимого модуля кислотности расплава и снижения температуры плавления до -г °С в шихту вводят золу или известняк, что увеличивает затраты и время на стартовый запуск печи. Недостатком электродугового способа плавления является также загрязнение расплава продуктами эрозии, зольными остатками электродов и карбидами восстановленных металлов. Использование низкотемпературной плазмы [] хотя и позволяет осуществлять переработку тугоплавких материалов, но промышленного применения этот способ не нашел из-за дороговизны технологического оборудования. Наибольший эффект от применения высокотемпературной плавки получен при плавлении сырья индукционным методом - токами высокой частоты в холодных тиглях (рисунок 1. Рис. При индукционном методе плавления возможно повышение температуры до °С, что позволяет значительно ускорить процесс варки и осуществить более полную гомогенизацию расплава горных пород, а конвективное перемешивание расплава создает благоприятные условия для равномерного распределения температуры по всему объему тигля без использования специального устройства [ , ]. Поскольку изолирующим слоем между стенками тигля и расплавом служит слой гарнисажа (охлажденного расплава), отпадает необходимость в футеровке печи огнеупорным материалом, что приводит к снижению капитальных затрат при запуске производства и текущих затрат на ремонтные и профилактические мероприятия в процессе эксплуатации. При индукционной плавке выход из рабочего режима в режим остановки или обратно в рабочий режим может проводиться многократно без ущерба для целостности и качества оборудования []. Кроме того, эта технология позволяет создавать компактное аппаратное оформление. После рассмотрения разнообразных видов плавок с учетом комплекса разносторонних факторов представляется, что новые технологии переработки минерального сырья в базальтоволокнистые материалы мало- и среднетоннажных производств целесообразно строить на основе индукционного метода плавления сырья и модульного конструктивного оформления технологического оборудования. Аргументация такого представления, подтвержденная проведенными научно-техническими проработками, и является основой настоящей работы. Исследования горных пород регионов Сибири и Дальнего Востока показали, что химический состав пород большинства разработанных месторождений не позволяет получить качественный БВМ []. Это возможно лишь за счет применения других технологий и в первую очередь технологии индукционного способа плавления сырья [], что еще раз подчеркивает актуальность настоящей работы. Полученный в результате плавления материал является исходным для изготовления товарной продукции, первичным видом которой служат волокна, оформленные в виде ваты. Способы и физика их формирования являются ключевым элементом любой технологии. Поэтому рассматриваемые ниже альтернативные способы их получения с последующим выбором наилучшего заслуживают детального рассмотрения. Известные в настоящее время способы переработки расплава в минеральное волокно можно разделить на три группы: центробежные, комбинированные и дутьевые (рисунок 1. Центробежные способы основаны на использовании центробежной силы для превращения струи расплава в минеральное волокно и разделяются на горизонтальный и вертикальный [, ]. Горизонтально-центробежный способ (рисунок 1. Все установки, работающие по горизонтально-центробежному способу, относятся к одноступенчатым. На таких установках выпускается вата с диаметром волокна от 5 до мкм, содержание "корольков" в ней не превышает %, а объемный вес достигает 0 кг/м3.