Технологии производства базальтового непрерывного волокна (БНВ)

Существует две основные разновидности технологий и технологического оборудования для производства БНВ: большие плавильные печи с длинными фидерами и модульные установки в составе технологических линий.

Компания обладает двумя указанными типами технологий и оборудования - является разработчиком технологий, оборудования и обладателем патентов. В последние годы развивает более перспективное технологическое направление производства БНВ, основанное на применении модульных установок.

Технологии производства базальтовых непрерывных волокон включают: выбор базальтов, пригодных для производства БНВ; плавление базальтов; гомогенизацию и подготовку расплава; вытяжку первичных волокон из фильер фильерного питателя; намотку первичных волокон на бобины.

Технологическая схема производства БНВ

Технологическая схема производства БНВ

Базальтовая порода измельчается до фракции 5 – 20 мм. Измельченный базальт с помощью загрузчиков-дозаторов (1) подается в камнеплавильную печь (2). В печи при высоких температурах 1400 – 1600 °С происходит плавление базальта. Базальт превращается в расплав. Далее, расплав поступает в фидер печи и проходит через множество отверстий фильерного питателя (3), который изготавливается из платинородиевого сплава. С фильерного питателя элементарные базальтовые волокна (4) поступают на устройство нанесения замасливателя (5). Наматывающая машина (6) осуществляет намотку непрерывных волокон на бобины (7).Первичная нить с бобин (7) тростильно-жгутовальной машиной (8) перематывается в бухты ровинга (9).

Фото сессия технологического процесса

Выработка первичных волокон из фильерного питателя Плавление базальта в печи

Намотка первичного волокнаБобина с первичным БНВ

Тележка с бобинами первичного волокнаБухты ровинга

Технологии производства базальтовых волокон при всем внешнем подобии отличаются от производства стеклянных волокон, что связано с рядом факторов:

• химический состав и структура базальтов существенно отличается от стекла;
• расплавы базальтов не прозрачны для теплового излучения;
• базальты – это уже готовое природное сырье, гомогенизированное по химическому составу;
• в процессе плавления базальтов нет операций, присущих при варке стекла: осветления, остужения и др.

Эти особенности базальтов определяют специфику технологий производства и, соответственно, технологического оборудования для производства БНВ.

Преимущества технологий БНВ

Для производства БНВ используется однокомпонентное, приготовленное природой, экологически чистое сырье – базальтовые породы. Стоимость базальтового сырья очень низкая и в себестоимости производства БНВ составляет менее 5 – 7 %.

Технология производства БНВ одностадийная – первичное обогащение, плавление и гомогенизацию базальта выполнила природа. Базальт нагревается и плавится в печи только один раз, что позволяет получать требуемый продукт – БНВ при минимуме энергозатрат.

Дальнейшая переработка БНВ в материалы производится с применением «холодных технологий». Технологии производства БНВ являются экологически чистыми, энергосберегающими и относятся к нанотехнологиям, т.к. обеспечивают производство непрерывных волокон диаметрами 6 – 21 микрон, длиной до 60 км, с высокими характеристиками по прочности, эластичности, химической и термической стойкости.

Развитие технологий производства БНВ. Патенты на технологии и оборудование.

Ранее широкое применение БНВ и материалов БНВ сдерживалось относительной сложностью и новизной промышленных технологий их производства. Компания проводит работы по развитию технологий и оборудования, которые направлены на увеличение производительности оборудования, снижения потребления энергоносителей, повышение качества и характеристик по прочности и эластичности БНВ.

Применение технологий и оборудования нового поколения позволяет существенно снизить потребление энергоносителей на производство продукции (природного газа в 3 – 4 раза, электроэнергии в 7 раз), повысить производительность БНВ в 2 раза. В настоящее время благодаря последним разработкам специалистов компании промышленное производство БНВ, стало производством с высокой рентабельностью.

Компания является безусловным мировым лидером в вопросах разработки технологий и оборудования производства БНВ. Технологии, технологическое оборудование производства БНВ и основные узлы защищены собственными патентами на изобретения.

UA 77861 «Способ и устройство для производства волокон из базальтовых пород».

UA 90065 «Способ производства непрерывных базальтовых волокон и устройство для его осуществления».

UA 48338 «Способ для производства базальтовых непрерывных волокон с фидерной печью»,

UA 86186, UA 12855 «Щелевой фильерный питатель для производства волокон из расплавов базальтовых пород».

ZL2004 1 0101966.0 CN «Способ и устройство для производства непрерывных волокон из базальтовых пород».

ZL 2005 1 0008 181.3 CN «Способ и устройство плавления базальтовых пород при производстве волокон».

RU 2381188 «Базальтовое непрерывное волокно».

Патентная защищенность обеспечивает Компании исключительное право на изготовление и поставки технологического оборудования БНВ нового поколения.

Компания проводит работы по развитию технологий и технологического оборудования производства БНВ. Работы направлены, прежде всего, на увеличение производительности оборудования, снижения потребления энергоносителей (природного газа, электроэнергии), по использованию вторичных энергоресурсов для плавления базальтов: попутного нефтяного газа (который в настоящее время в основном сжигается на нефтепромыслах).Это позволяет существенно снизить себестоимость промышленного производства БНВ.

Компания является безусловным мировым лидером в этих вопросах. Разработки компании за последние годы позволили в 1.6 – 1.8 раза увеличить производительность фильерных питателей, существенно в разы снизить потребление газа и электроэнергии на производство одной тонны БНВ. Компания проводит работы по совершенствованию технологий производства БНВ, направленные на повышение характеристик непрерывных волокон по прочности, эластичности, термической и химической стойкости волокон.

Историческая справка о технологиях производства БНВ

Первые исследования возможностей производства базальтовых волокон были начаты в начале 60-х годов, тогда были получены первые образцы БНВ. Затем, последовали длительные исследования технологий производства, характеристик базальтовых волокон, материалов на их основе. Промышленные технологии и оборудование для производства БНВ были запушены к средине 80-х годов. К концу 90-х годов были построены еще заводы БНВ. Однако эти технологии были энергоемкие, а оборудование достаточно сложное и дорогое. Но поскольку базальтовое волокно производилось в основном для нужд военной промышленности, о его себестоимости особенно не задумывались.

В 1999 - 2000 году были разработаны новые технологии и технологическое оборудование для производства БНВ. Эти разработки дали импульс в развитии промышленного производства базальтовых волокон и позволили существенно расширить потенциальный рынок их применения.

На основе новых технологий в 2000 – 2002 году было построено украино-японское предприятие по производству БНВ. Продукция предприятия используется для производства материалов БНВ для автомобильных глушителей. В 2002 – 2003 годах на основе модульных установок было создан еще один завод БНВ на Украине.

Опытные и промышленные установки для производства БНВ были построены и запущены в КНР для двух заводов БНВ с применением базальтов Китая. Применение более совершенных разработок позволило значительно уменьшить расходы энергоносителей и соответственно снизить себестоимость производства БНВ. Себестоимость производства БНВ стала близкой к себестоимости производства стекловолокна. Работы проводились в рамках государственной программы Министерства науки и технологий Китая № 863 «Базальтовые непрерывные волокна и композиционные материалы на их основе».

В Китае на основе новых технологий и модульного оборудования, разработанных Осносом С.П., были организованы производства БНВ в Чэнду, компания «Chengdu Aerospace Tuoxim Science & Technology Co., LTD», в Шанхае компания «Shanghai Russia Gold Basalt Fiber» и «GBF»(Gold Basalt Fiber).

Компания «Chengdu Aerospace Tuoxim Science & Technology Co., LTD». В настоящее время компания производит 1800 – 2000 БНВ тонн в год.

Компании «Shanghai Russia Gold Basalt Fiber» и «GBF» производят 3000 тонн в год.

В России на основе технологической линии TE BCF 2000 организовано производство БНВ, компания НПО «Вулкан». Проектная производительность завода в г. Оса Пермского края 1800 – 2000 тонн БНВ в год.

На основе технологий и модульного оборудования для производства БНВ с 2000 года специалистами компании организовано производство БНВ на семи заводах в Украине, Китае и России. Подробнее см. «Развитие технологий производства БНВ настоящее и будущее» Статья в Разделе Статьи и «Выполненные проекты компании» .