Високотемпературні фільтрувальні і композиційні матеріали на основі неперервних волокон з базальтових гірських порід - Автореферат

Актуальність теми: Сучасний рівень розвитку промислового виробництва композиційних і фільтрувальних матеріалів на основі неперервних волокон висуває усе більш жорсткі вимоги до екологічної безпеки технологічних процесів виробництва волокон і матеріалів на їх основі, підвищення надійності і довговічності виробів, а також підвищення їх хімічної стабільності, що забезпечує зниження факторів негативного техногенного впливу на природу і людину. Пошук надійних альтернативних, менш екологічно небезпечних технологій і матеріалів стимулював значний інтерес до виробів з неперервних волокон на основі базальтових гірських порід, що спостерігається в останнє десятиліття. Базальт, як природний мінерал, не виділяє при плавленні шкідливих компонентів і легко утилізується, а унікальна комбінація високої температурної стабільності, хімічної стійкості і механічної міцності робить базальтові волокна потенційними конкурентами не тільки для скляних, але і для високомодульних і високотемпературних хімічних волокон при виробництві матеріалів різного функціонального призначення на їх основі. Наукова новизна одержаних результатів: - встановлено оптимальні значення основних параметрів виробництва неперервних волокон з базальтових гірських порід (оптимальне положення зони відбору розплаву з фідера, інтервал відношення площі ванної печі до площі фідера, рівний 0,6-1,3, сила тока через струмінний живильник 6,5-7 А, сила тока через фільєрний живильник 36-40 А), які забезпечують одержання ниток, придатних для виробництва фільтрувальних і композиційних матеріалів із заданими властивостями; хімічними і фізико-хімічними методами аналізу встановлено фазовий і структурний склад волокна, що обумовлює високі міцністні і спеціальні властивості ниток з базальтових гірських порід за рахунок формування склокристалічної структури, кристалічна фаза якої представлена анортитом Ca [Al2Si2O8];Для створення спеціальних базальтових тканин були досліджені геометричні характеристики основних базальтових текстильних ниток і визначені базові параметри теоретичного розрахунку тканих структур, що лягли в основу розробки технології виробництва базальтової тканини на верстатах типу СТБ, які не мають аналогів у світі. З урахуванням того, що при роботі рукавних фільтрів базальтова тканина зазнає значних знакоперемінних навантажень, було проведено дослідження впливу структури тканини і її поверхневого заповнення на стійкість до вигинів. На основі зазначеної тканини був розроблений фільтрувальний матеріал, що включає голкопробивне полотно з поліімідного волокна Р84® з поверхневою густиною 160 г/м2, нанесене на поверхню базальтової тканини, що дозволяє підвищити ефективність фільтрації гарячих агресивних газів, наприклад у цементній промисловості. Розробку технології виробництва високотемпературних композитів проводили шляхом дослідження впливу тиску, температури і часу пресування на зміну границі міцності при згині шаруватого матеріалу; рекомендовано наступний режим пресування: температура - 1300С, тиск - 1 МПА, час - 8 хв/мм товщини виробу. У шостому розділі наведені результати комплексного дослідно-промислового випробування і впровадження результатів виконаних у дисертації досліджень, що проводили в промислових умовах ЗАТ "Біличський завод "Теплозвукоізоляція" шляхом випуску промислових партій базальтових джгутів і кручених ниток на ткацькому виробництві ТОВ ІКФ "БЕІМ" шляхом випуску партій базальтових фільтрувальних тканин, а також на серійному виробництві компанії ALBARRIE CANADA LIMITED (Канада) шляхом випуску партій базальтових гібридних фільтрувальних тканин і фільтрувальних рукавів на їх основі.Теоретично обґрунтовано і експериментально підтверджено можливість одержання ефективних високотемпературних фільтрувальних і неорганічних композиційних матеріалів на основі базальтових волокон із заданими складом, структурою і властивостями шляхом удосконалення технологій виготовлення базальтових волокон і композиційної побудови матеріалів і виробів на їх основі. Встановлено закономірності впливу умов формування неперервних волокон з базальтових гірських порід на їх фазовий і структурно-хімічний склад, стійкість до дії киплячих неорганічних кислот і лугів. Вивчення корозійної стійкості базальтових волокон у лугах показало, що на процес їх травлення впливають не тільки технологічні параметри виробництва, але і тип аніона лужного компонента, що викликає явище "содових парадоксів", причому інтенсивність травлення, механізми якого обґрунтовані методами електронної мікроскопії і рентгенівського мікроаналізу, збільшується з ростом концентрації розчину і може регулюватися за рахунок оптимізації складу вихідної сировини і спрямованої зміни аніонної складової лужних розчинів. IMG_4692d526-edfa-4e62-b2db-d53dbf2a9131 мкм і незміщеному середньоквадратичному відхиленні від 1,4 до 1,8 з найменшою витратою природного газу (витрата знижена на 30%) забезпечується в інтервалі відношення площі ванної печі до площі фідера, рівним 0,6.1,3, температурі пол