ГП НТЦ БАВОМА

[index.php] Горные породы - сырьё для производства базальтовых волокон. Базальт - это магматическая (образовавшаяся из глубинного алюмосиликатного расплава) горная порода основного состава (содержание кремнезема SiO 2 составляет 50 ± 5%), застывшая в верхних слоях земной коры или на поверхности. По результатам нескольких тысяч анализов горных пород 16-километрового слоя земной коры, доступного для геологического изучения, и по среднему содержанию химических элементов в земной коре установлена распространенность пород в этом слое, которая выражена в следующей пропорции: изверженные породы - 95%; метаморфические - 4%; осадочные - 1%. По аналитическим данным изверженные горные породы состоят из 2/3 части гранита и 1/3 части базальта. Таким образом, содержание базальта в земной коре превышает 30%. Основными минералами, из которых состоят базальты являются: - плагиоклазы (алюмосиликаты натрия и кальция); - пироксены (цепочечные силикаты); - оливины - рудные минералы (магнетит, ильменит) и вулканическое стекло. Базальты содержат (по массе): 45-55% SiO 2 ; 10-20% Al 2 O 3 и до 20% FeO + Fe 2 O 3 и MgO. Кроме основных оксидов базальты содержат практически все элементы таблицы Менделеева, причем, главным образом, в виде минеральных соединений. Полностью кристаллические породы подобного состава называются долеритами, разрушенные и измененные вторичными процессами базальты известны как диабазы и базальтовые порфириты. Глубинный аналог базальта носит название габбро. В ГП НТЦ "БАВОМА" разработаны методики испытаний горных пород по определению их пригодности для производства различного вида базальтовых волокон. Специалистами были исследованы более 500 месторождений горных пород в различных регионах мира. Анализируя полученные данные, и проводя дополнительные испытания, мы можем выбрать оптимальные источники сырья в заданном регионе для производства всех видов базальтовых волокон. ГП НТЦ "БАВОМА" является базовой организацией на Украине в области стандартизации сырья из горных пород для производства различного вида базальтовых волокон. Особенности химического и минералогического составов базальта определяют их способность к стеклообразованию и волокнообразованию. Отличия в химическом и минералогическом составе базальтов отражаются на свойствах их расплавов, а, следовательно, и на конечном виде волокнистого материала. На основе анализа данных, полученных в результате лабораторно - технологических исследований более 1000 проб базальтов месторождений Украины, СНГ, Вьетнама, Кореи, Канады, Японии и др. в центре разработаны критерии оценки пригодности горных пород как однокомпонентного сырья для производства различного вида волокон применительно к существующим технологиям. Создан банк данных горных пород различных регионов мира, пригодных для получения базальтовых волокон. Сырьё из горных пород (согласно ТУ У 88.023.022-96 ) представляет собой дробленные средние, основные и метаморфизированные ультраосновные горные породы вулканического происхождения типа базальта: базальты, габрро, амфиболиты, диабазы, порфириты и другие (далее по тексту сырье). Сырьё предназначено для использования его в производстве холстов из базальтовых штапельных тонких, супертонких и утолщенных волокон согласно ТУ У В.2.7-73.1-05434140-029-2002, химический состав сырья соответствует требованиям, приведенным в табл.1. Химический состав горных пород пригодных в качестве однокомпонентного сырья для производства различного вида волокон Таблица 1 Наименование компонентов Массовая доля, % Грубые Непрерывные (ровинг) Тонкие штапельные Супертонкие штапельные, грубые Диоксид кремния (SiO 2 ) 48,0-53,0 47,5-55,0 43,0-51,0 46,0-52,0 Диоксид титана (TiO 2 ) 0,5-2,0 0,2-2,0 0,2-3,0 0,5-2,5 Оксид алюминия (Al 2 O 3 ) 13,0-18,0 14,0-20,0 10,0-17,0 13,0-18,0 Оксиды железа (FeO+Fe 2 O 3 ) 8,0-15,0 7,0-13,5 10,0-18,0 8,0-15,0 Оксид кальция (CaO) 6,5-11,0 7,0-11,0 8,0-13,0 6,05-11,0 Оксид магния (MgO) 3,0-10,0 3,0-8,5 4,0-15,0 3,5-10,0 Оксид натрия и калия (Na 2 О+K 2 O) 2,0-7,5 2,5-7,5 2,0-5,0 2,0-7,5 Оксид марганца (MnO), не более 0,5 0,25 0,4 0,5 Оксид серы (SO 3 ), не более 1,0 0,2 1,0 0,5 Потери массы при прокаливании (п.п.п.), не более 5,0 5,0 5,0 5,0 Свободного кварца, не более 3,0 2,0 3,0 3,0 Модуль вязкости Мв. 1,9-2,5 2,3-2,7 1,7-2,0 1,8-2,4 Минералогический состав пробы горных пород определяется в прозрачных шлифах на поляризационном микроскопе при увеличении в 100 + . Содержание минералов, слагающих горные породы типа базальта, колеблется в широких пределах. В табл. 2 приведены граничные содержания минералов в горных породах, пригодных для производства базальтовых волокон. Следует отметить, что расчет пригодности горных пород по химическому и минералогическому составу, носит только предварительный характер (для первичного отбора лабораторных проб), и в дальнейшем необходимо проводить лабораторно-технологические испытания, включающие в себя исследование, как свойств расплавов горных пород, так и условий волокнообразования и определение физико-химических характеристик волокон. Технические требования к горным породам для производства базальтовых волокон. Средние, основные и метаморфизированные ультраосновные горные породы вулканического происхождения (базальты, диабазы, амфиболиты, порфириты и др.) должны соответствовать следующим требованиям: Мощность эквивалентной дозы ионизирующего излучения не должна превышать установленной нормы (0,30 мКэВ/час). Химический состав должен соответствовать требованиям, приведенным в табл.1. Масса пробы для проведения лабораторно-технологических исследований должна составлять 8-10 кг. Размер фракции - 50-100 мм. В представленной пробе не должны содержаться механические посторонние примеси в виде металла, кварца, песчано-глинистых и других пород. Каждая проба должна сопровождаться паспортом, в котором должны быть отражены место отбора, месторождение, способ отбора (валовый, горстьевой и др.), а также результаты химического анализа, проведенного Заказчиком. Минералогический состав горных пород, пригодных в качестве однокомпонентного сырья для производства различных видов волокон Таблица 2 Минералы Граничные содержания минералов, об. % Для тонких штапельных волокон Для супертонких штапельных волокон Для непрерывных волокон Плагиоклаз 20-55 20-55 35-70 Пироксены 0-45 5-40 1-35 Рудные 0-12 0-12 0-12 Оливины 0-15 0-15 0-15 Стекло природное 0-25 2-45 0-50 Кварц 0-2 0-2 0-ед.зн. Амфиболы 0-30 0-15 0-10 Биотит 0-2 0-3 0-3 Палагонит 0-20 0-20 0-25 Хлорит 0-35 0-35 0-35 Эпидот-циозит 0-10 0-15 0-5 Карбонат 0-15 0-10 0-8 Физико-химические свойства расплавов. В основу критериев пригодности для получения волокон положены требования по минералогическому и химическому составам горных пород, условиям плавкости и свойствам их расплавов: сдвиговая вязкость, температура верхнего предела кристаллизации, смачивающая способность, плотность расплава, термодинамические характеристики и др. Физико-химические свойства расплавов горных пород при условии их достаточной однородности и гомогенности, зависят от концентрации и соотношения главных расплавообразующих оксидов. Наиболее важными физико-химическими показателями расплавов являются вязкость и температура верхнего предела кристаллизации. Вязкость расплавов горных пород зависит от химического состава, служащего исходным базисом для подсчета кислотно-основных показателей, характеризующих структурные особенности системы. По химическому составу рассчитываются модули кислотности (М к ) и модули вязкости (Мв). Модуль кислотности отражает кислотно-основные характеристики горной породы, а модуль вязкости - вязкостные характеристики расплава горной породы, которые являются одними из главных параметров выработки волокон. Некоторые свойства расплавов горных пород, пригодных для производства базальтовых волокон приведены в таблице 3. Свойства расплавов горных пород Таблица 3 Характеристика При Т, °С Ед. изм Значения Температура плавления °С 1100-1450 Температура верхнего предела кристаллизации °С 1200-1310 Краевой угол смачивания расплавом платино-родиего сплава 1350 град (5....8°) 1250 град (15....30°) Плотность расплава 1450 кг/м 3 2300-2600 1300 кг/м 3 2400-2700 Удельное электрическое сопротивление 1450 Ом•м 0,4-0,5 1300 Ом•м 0,5-0,65 Модуль упругости 1450-1300 ГПа 16,9-25,4 Поверхностное натяжение 1450 мН•м 350-410 1300 мН•м 400-500 Сдвиговая вязкость 1450 дПа•с 10-150 1300 дПа•с 70-1000 Объемная вязкость 1450-1300 Па•с 30-1500 Адиабатическая сжимаемость 1450-1300 Па•с -1 1,5-6,0 Теплоемкость Дж/кг•К 1300-1400 Термодинамические характеристики: Энергия активации вязкого течения, не более Свободная энтальпия активации Энтропия активации кДж/моль кДж/моль Дж/моль•К 310 180-220 30-40 тел./факс: (044)516-8519 тел.: (044)517-0963