2 Сырье для производства базальтового волокна
По происхождению горные породы классифицируются на изверженные, или магматические, осадочные и видоизмененные, или метаморфические.
Базальты (диабазы, амфиболиты, габбро) относятся к основным магматическим породам, имеющим окраску от светло-серой до черной. Все базальты в зависимости от содержания SiO2 делятся на следующие группы:
основные..................................................SiO2 < 43 %;
нейтральные (средние)...........................SiO2 = 43-46%;
кислые......................................................SiO2 > 46 %.
По своей структуре базальты разнообразны: от полнокристаллических и даже сравнительно крупнозернистых до стекловидных.
Минералогический состав базальтов характерен наличием плагиоклазов типа Лабрадора. Кроме того, имеется авгит, магнетит и оливин, чаще всего в виде вкраплений. Второстепенными минералами являются ортоклаз, нефелин и лейцит.
По
химическому составу базальты богаты
диоксидом кремния, содержание которого
колеблется от 40 до 54%.
Коэффициент кислотности базальтов в среднем 1, 65.
Средний химический состав следующий:
SiO2..........48,78%
ТiO2..........1,3%
А12О3..... 15,85%
Fе2О3.......5,37%
FeO...........6,34 %
МnО......... 0,29 %
МgО..........6,03 %
СаО...........8,91 %
Nа2О.........3,18%
К2О...........1,63%
R2О5.........0,47%
Н2О...........1,86%.
Из всех магматических горных пород базальты являются наиболее распространенными.
При производстве штапельных волокон из базальтов основными параметрами, определяющими выбор расплава базальта для формования, могут служить их вязкость и кристаллизационные свойства. Формование штапельных волокон методом вертикального раздува воздухом возможно из расплава, имеющего вязкость при 1400 °С менее 90 П., при 1250 °С — менее 350 П. и верхний предел кристаллизации 1250 °С.
Для производства непрерывных базальтовых волокон, помимо вышеперечисленных критериев, важнейшими также являются внешние параметры и структура щебня, угол смачивания и, конечно, химический состав, усредненным показателем которого является модуль кислотности, определяемый по формуле:
Мк = (SiO2 + Al2O3)/(CaO + MgO)
где Мк – модуль кислотности;
SiO2, Al2O3, CaO, MgO – массовая доля оксидов, %
На сегодняшний день в мире существует десятки месторождений базальта, который может быть использован для производства штапельных волокон и всего несколько месторождений, сырье с которых может использоваться для производства высококачественных непрерывных волокон для применений, где необходимы высокие механические свойства.
3 Виды волокон
Базальтовые волокна делятся на две большие группы: непрерывное волокно и дискретные волокна (вата, штапельное волокно), называемые еще базальтовыми тонкими волокнами (БТВ).
3.1 Непрерывное базальтовое волокно
Непрерывное базальтовое волокно имеет неопределенно большую длину, достигающую 30 и более километров.
Назначение непрерывного волокна:
1. При толщине 7-15 мкм применяется как армирующий наполнитель при производстве композитов (базальтопластиков) и изделий на их основе с полимерными и неорганическими матрицами.
2. При толщине 15-24 мкм используется как армирующий наполнитель композитов с органическим и минеральным связующим (бетоном, асфальтом, гипсом и т.п.).
3. Как исходный материал применяется для производства тканей различного назначения (для фильтров, огнезащитной одежды, противопожарных кошм и т. п.), рукавов (армирование труб, защита кабелей и т. д.).