Способ получения минерального волокна

 

Изобретение относится к производству супертонкого минерального волокна и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Сущность изобретения: способ получения минерального волокна состоит из двух этапов. На первом этапе после придания падающей струе расплава лентообразного поперечного сечения и подачи ее в переднюю диспергирующую часть зоны волокнообразования производят дробление струи расплава на поток не связанных друг с другом частиц. Дробление струи расплава осуществляют последовательными воздействиями наклоненных относительно продольной оси зоны волокнообразования струек нагретого до 600-1500^oC газообразного энергоносителя, истекающих под давлением в 10 - 300 мПа из отверстий на поверхности диффузора. На втором этапе в задней трансформирующей части зоны волокнообразования частицы расплава вытягивают в волокна. Вытяжку волокна осуществляют последовательными воздействиями на них наклоненных относительно продольной оси зоны волокнообразования струек нагретого до 100 - 500^oC газообразного энергоносителя, истекающих из отверстий на поверхности диффузора. Задача изобретения - повысить качество волокна. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способам получения супертонкого волокна из минеральных расплавов и может найти применение в промышленности строительных материалов.

Известен из патента СССР N 1813073, кл. C 03 B 37/06, 1991 г. способ получения минерального волокна, включающий раздув струи расплава последовательными воздействием на нее высокоскоростным энергоносителем и однонаправленным с ним и перпендикулярным струи расплава когерентным лучом.

Недостатками известного способа является его большая удельная энергоемкость и сложность оборудования для его осуществления.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному способу получения минерального волокна является известный из авторского свидетельства СССР N 1467040, кл. C 03 B 37/06, 1986 г. способ получения минерального волокна, включающий непрерывную гравитационную подачу в зону волокнообразования, ограниченную внутренней поверхностью диффузора, расплава и вытяжку из последнего последовательными ступенчатыми воздействиями на него струй подаваемого под давлением высокотемпературного газообразного энергоносителя волокна, перемещаемого при этом посредством эжекции вдоль продольной оси зоны волокнообразования.

Недостатками этого способа получения минерального волокна является неустойчивость эжекции при горизонтальном способе раздува расплава, интенсивная ультразвуковая эрозия подсопловой камеры, что уменьшает ее срок эксплуатации, а также увеличенный расход высокотемпературного газообразного энергоносителя и невысокое качество получаемого волокна.

Целью изобретения является повышение качества волокна, упрощение конструкции используемого оборудования и уменьшение удельной энергоемкости при одновременном снижении количества неволокнистых отходов.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения минерального волокна, включающем непрерывную гравитационную подачу в зону волокнообразования, ограниченную поверхностью диффузора, расплава и вытяжку из последнего последовательными ступенчатыми воздействиями на него струй подаваемого под давлением высокотемпературного газообразного энергоносителя волокна, перемещаемого при этом посредством эжекции вдоль продольной оси зоны волокнообразования, в конце процесса гравитационной подачи минерального расплава его струе придают лентообразное поперечное сечение, а вытяжку волокна осуществляют в два этапа соответственно в верхней диспергирующей и задней трансформирующей частях зоны волокнообразования, при этом ограничивающей последнюю рабочей поверхности диффузора придают форму параболоида, причем на первом этапе в верхней диспергирующей части зоны волокнообразования производят дробление струи расплава на поток не связанных друг с другом частиц последовательными воздействиями наклоненных под углом 1 - 30^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек высокотемпературного газообразного энергоносителя, нагретого до 600 - 1500^oC, и истекающих под давлением в 10 - 300 мПа из отверстий на поверхности диффузора по ее периметру, поперечные оси которых лежат по меньшей мере в двух перпендикулярных продольной оси зоны волокнообразования плоскостях, а на втором этапе в нижней трансформирующей части зоны волокнообразования частицы расплава вытягивают в волокна последовательными воздействиями на них наклоненных под углом 1 - 45^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек газообразного энергоносителя нагретого до 100 - 500^oC, истекающих из отверстий на поверхности диффузора по ее периметру, поперечные оси которых лежат по меньшей мере в двух перпендикулярных продольной оси зоны волокнообразования плоскостях, причем количество газообразного энергоносителя, воздействующего на расплав в задней трансформирующей части зоны волокнообразования, превышает в 1,1 - 1,5 раз количество высокотемпературного газообразного энергоносителя, воздействующего на расплав в верхней диспергирующей части зоны волокнообразования.

Кроме того, в способе получения минерального волокна скорость истечения струек нагретого газообразного энергоносителя из отверстий на поверхности диффузора по его периметру в нижней трансформирующей части зоны волокнообразования, поперечные оси которых лежат в последующей плоскости, перпендикулярной продольной оси зоны волокнообразования, может превышать на 5 - 50% скорость истечения струек нагретого газообразного энергоносителя из отверстий на поверхности диффузора по ее периметру в нижней трансформирующей части зоны волокнообразования, поперечные оси которых лежат в предыдущей плоскости, перпендикулярной продольной оси последней.

При решении вышеуказанных задач возникает технический эффект, заключающийся в том, что за счет того, что процесс вытяжки волокна осуществляется в два этапа ступенчатыми воздействиями на расплав струйками высокотемпературного газообразного энергоносителя с постепенно увеличивающейся кинетической энергией по мере продвижения расплава вдоль продольной оси зоны волокнообразования, что обуславливает получение более тонкого волокна при одновременном снижении энергоемкости его получения.

Сущность предложенного способа получения минерального волокна заключается в том, в конце процесса гравитационной подачи минерального расплава его струе придают лентообразное поперечное сечение, а вытяжку волокна осуществляют в два этапа соответственно в верхней (передней) диспергирующей и нижней (задней) трансформирующей частях зоны волокнообразования, при этом ограничивающей последнюю рабочей поверхности диффузора придают форму параболоида, причем на первом этапе в верхней (передней) диспергирующей части зоны волокнообразования производят дробление струи расплава на поток не связанных друг с другом частиц последовательными воздействиями наклоненных под углом 1 - 30^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек высокотемпературного газообразного энергоносителя, нагретого до 600 - 1500^oC, и истекающих под давлением в 10 - 300 мПа из отверстий на поверхности диффузора, расположенных по ее периметру, поперечные оси которых лежат, по меньшей мере, в двух перпендикулярных продольной оси зоны волокнообразования плоскостях, а на втором этапе в нижней (задней) трансформирующей части зоны волокнообразования частицы расплава вытягивают в волокна последовательными воздействиями на них наклоненных под углом 1 - 45^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек газообразного энергоносителя, нагретого до 100 - 500^oC, истекающих из отверстий на поверхности диффузора, расположенных по ее периметру, поперечные оси которых лежат по меньшей мере в двух перпендикулярных продольной оси зоны волокнообразования плоскостях, причем количество газообразного энергоносителя, воздействующего на расплав в нижней (задней) трансформирующей части зоны волокнообразования, превышает в 1,1 -1,5 раза количество высокотемпературного газообразного энергоносителя, воздействующего на расплав в верхней (передней) диспергирующей части зоны волокнообразования.

Пример 1 получения минерального волокна: в конце процесса гравитационной подачи минерального расплава его струе придают лентообразное поперечное сечение и вводят в верхнюю часть зоны волокнообразования, ограниченную внутренней поверхностью диффузора, выполненную в виде параболоида, вдоль его продольной оси. В верхней диспергирующей части зоны волокнообразования производят дробление струи расплава на поток не связанных друг с другом частиц последовательными воздействиями наклоненных под углом 15^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек энергоносителя в виде нагретого до 600^oC газовоздушной смеси, истекающих под давлением в 15 мПа из отверстий на поверхности диффузора, расположенных по ее периметру, поперечные оси которых лежат в двух перпендикулярных продольной оси зоны волокнообразования плоскостях, причем в процессе дробления струи расплава его частицы под влиянием эжекции непрерывно перемещаются в нижнюю трансформирующую часть зоны волокнообразования. В нижней трансформирующей части зоны волокнообразования частицы расплава вытягивают в волокна последовательными воздействиями на них наклоненных под углом 30^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек сжатого воздуха, нагретого до 250^oC, истекающих из отверстий на поверхности диффузора, расположенных по ее периметру, поперечные оси которых лежат по меньшей мере в двух перпендикулярных продольной оси зоны волокнообразования плоскостях, причем количество сжатого воздуха, воздействующего на расплав в задней трансформирующей части зоны волокнообразования, превышает в 1,2 раза количество газовоздушной смеси, воздействующей на расплав в верхней диспергирующей части зоны волокнообразования, при этом скорость струек сжатого воздуха в трансформирующей части зоны волокнообразования задают большей в два раза по сравнению со скоростью струек газовоздушной смеси в верхней диспергирующей части зоны волокнообразования.

Пример 2 получения минерального волокна: в конце процесса гравитационной подачи минерального расплава его струе придают лентообразное поперечное сечение и вводят в переднюю часть зоны волокнообразования, ограниченную внутренней поверхностью диффузора, выполненную в виде параболоида, вдоль его продольной оси. В передней диспергирующей части зоны волокнообразования производят дробление струи расплава на поток не связанных друг с другом частиц последовательными воздействиями наклоненных под углом 25^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек энергоносителя в виде перегретого до 600^oC сжатого воздуха, истекающих под давлением в 20 мПа из отверстий на поверхности диффузора, расположенных по ее периметру, поперечные оси которых лежат в двух перпендикулярных продольной оси зоны волокнообразования плоскостях, причем в процессе дробления струи расплава его частицы под влиянием эжекции непрерывно перемещаются в заднюю трансформирующую часть зоны волокнообразования. В задней трансформирующей части зоны волокнообразования частицы расплава вытягивают в волокна последовательными воздействиями на них наклоненных под углом 40^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек водяного пара, нагретого до 300^oC, истекающих из отверстий на поверхности диффузора, расположенных по ее периметру, поперечные оси которых лежат по меньшей мере в двух перпендикулярных продольной оси зоны волокнообразования плоскостях, причем количество водяного пара, воздействующего на расплав в задней трансформирующей части зоны волокнообразования, задают в 1,4 раза большим количеству перегретого сжатого воздуха, воздействующего на расплав в передней диспергирующей части зоны волокнообразования, при этом скорость струек водяного пара в задней трансформирующей части зоны волокнообразования задают в три раза большей по сравнению со скоростью струек перегретого сжатого воздуха в передней диспергирующей части зоны волокнообразования.

Формула изобретения

1. Способ получения минерального волокна, включающий непрерывную гравитационную подачу в зону волокнообразования, ограниченную внутренней поверхностью диффузора, расплава и вытяжку из последнего последовательными ступенчатыми воздействиями на него струй подаваемого под давлением высокотемпературного газообразного энергоносителя волокна, перемещаемого при этом посредством эжекции вдоль продольной оси зоны волокнообразования, отличающийся тем, что в конце процесса гравитационной подачи минерального расплава его струе придают лентообразное поперечное сечение, а вытяжку волокна осуществляют в два этапа соответственно в передней диспергирующей и задней трансформирующей частях зоны волокнообразования, при этом ограничивающей последнюю рабочей поверхности диффузора придают форму параболоида, причем на первом этапе в передней диспергирующей части зоны волокнообразования производят дробление струи расплава на поток не связанных друг с другом частиц последовательными воздействиями наклоненных под углом 1 - 30^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек высокотемпературного газообразного энергоносителя, нагретого до 600 - 1500^oC, и истекающих под давлением 10 - 300 мПа из отверстий на поверхности передней части диффузора по ее периметру, поперечные оси которых лежат по меньшей мере в двух перпендикулярных продольной оси диффузора плоскостях, а на втором этапе в задней трансформирующей части зоны волокнообразования частицы расплава вытягивают их в волокна последовательными воздействиями на них наклоненных под углом 1 - 45^o относительно продольной оси зоны волокнообразования струек газообразного энергоносителя, нагретого до 100 - 500^oC, истекающих из отверстий на поверхности задней части диффузора по ее периметру, поперечные оси которых лежат по меньшей мере в двух перпендикулярных продольной оси диффузора плоскостях, причем количество газообразного энергоносителя, воздействующего на расплав в задней трансформирующей части зоны волокнообразования, превышает в 1,1 - 1,5 раза количество высокотемпературного газообразного энергоносителя, воздействующего на расплав в передней диспергирующей части зоны волокнообразования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость истечения струек нагретого газообразного энергоносителя из отверстий на поверхности диффузора по его периметру в задней трансформирующей части зоны волокнообразования, поперечные оси которых лежат в последующей плоскости, перпендикулярной продольной оси диффузора, превышает на 5 - 50% скорость истечения струек нагретого газообразного энергоносителя из отверстий на поверхности диффузора по ее периметру в задней части зоны волокнообразования, поперечные оси которых лежат в предыдущей плоскости, перпендикулярной продольной оси диффузора.