Исследование базальтовых волокон с целью определения области применения

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1. Базальт
1.2. История развития производства базальтовой теплоизоляции
1.3. Базальтовое волокно
1.4. Сравнительные характеристики базальтовых волокон
ГЛАВА 2. ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА
2.1. Технологический процесс получения базальтового волокна
2.2. Области применение базальтового волокна
2.3. Базальтовое волокно в Якутии
2.4. Разработка плана конспекта занятия «Технологии конструкционных материалов» на тему «Технологический процесс получения базальтового волокна»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
...

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1. Базальт
1.2. История развития производства базальтовой теплоизоляции
1.3. Базальтовое волокно
1.4. Сравнительные характеристики базальтовых волокон
ГЛАВА 2. ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА
2.1. Технологический процесс получения базальтового волокна
2.2. Области применение базальтового волокна
2.3. Базальтовое волокно в Якутии
2.4. Разработка плана конспекта занятия «Технологии конструкционных материалов» на тему «Технологический процесс получения базальтового волокна»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1. Базальт
1.2. История развития производства базальтовой теплоизоляции
1.3. Базальтовое волокно
1.4. Сравнительные характеристики базальтовых волокон
ГЛАВА 2. ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА
2.1. Технологический процесс получения базальтового волокна
2.2. Области применение базальтового волокна
2.3. Базальтовое волокно в Якутии
2.4. Разработка плана конспекта занятия «Технологии конструкционных материалов» на тему «Технологический процесс получения базальтового волокна»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[22]Композиционные материалыПультрузионные композиционные материалы на основе ровингов: прутки, арматура, профили, трубы малого диаметра.Профильные базальтопластиковые изделия: пруток, арматура, трубы. Профильные базальтопластиковые изделия: пруток, арматура, трубы. Композиционные материалы из ровингов, ровинговых тканей, произведенные методом намотки: Трубы больших диаметров, баллоны высокого давления, емкости для перевозки и хранения химических веществ, удобрений, пестицидов.Композиционные материалы и изделия из матов рубленого БНВ для автомобильной промышленности, судостроения, машиностроения, химической промышленности.Теплоизоляционные материалы из базальтовых волоконТеплоизоляционные плиты плотностью 60 – 180 кг/м3 на основе базальтовых тонких волокон и неорганического связующего НС 1.Области применения плитиз базальтовых волокон - теплоизоляция и противопожарная защита в строительстве и промышленном термическом оборудовании и нагревательных печах, изоляция теплотрасс и паропроводов.Материалы из базальтового супертонкого волокнаБазальтовые супертонкие волокна (БСТВ) – это слой штапельных волокон диаметром 1 – 3 микрона перепутанных и скрепленных между собой в виде холста. Это холст базальтовой ваты.На основе холста БСТВ производятся тепло и звукоизоляционные материалы: маты, прошивные маты, иглопробивные холсты, картон, мягкие и жесткие плиты.Основные преимуществаБСТВ производится исключительно из базальтов.Обладает хорошими теплоизоляционными свойствами.Материал абсолютно негорючий, обладающий высокой термостойкостью. Температура длительного применения до + 600 0С.Температура разового (краткосрочного) применения до 1000 0С. Высокая химическая стойкость к воде, к солевым растворам, к кислотным и щелочным средам.Высокие звукоизоляционные характеристики и стойкость к вибрации.Материалы из БСТВ производятся без применения связующего или на неорганических связующих.Материалы из БСТВ не выделяют токсичных веществ при нагреве и под воздействием открытого пламени.Низкая гигроскопичность - в 8 раз ниже, чем у стекловолокон.Высокая долговечность эксплуатации даже во влажных средах.«Области применения материалов из БСТВ»Материалы на основе базальтовых супертонких волокон:Материалы и покрытия из базальтовой чешуиБазальтовая чешуя (БЧ) – представляет собой тонкий пластинчатый материал толщиной 2 – 6 микрон и площадью поверхности 0.5 – 4.5 мм². Благодаря своим защитным свойствам она приобрела название по аналогии с рыбьей чешуей.Базальтовая чешуя – является уникальным материалом для производства защитных износостойких, антикоррозионных и химически стойких покрытий, армированных композиционных материалов, армированных пластмасс, наполнителей для фрикционных материалов (тормозных колодок, дисков сцепления). Износостойкость, химическая стойкость лакокрасочных покрытий, армированных БЧ, возрастает в несколько раз. Прочность армированных БЧ пластмасс возрастает в 2 – 3 раза. БЧ совместно с неорганическими связующими позволяет создавать негорючие термостойкие покрытиями с температурой применения до 7000С. Покрытия с применением БЧ наносятся методом напыления, что обеспечивает высокую производительность оборудования.Высокотемпературные волокнистые материалыРазвитие технологий энергосбережения, производство современных огнеупорных материалов и изделий настоятельно требуют применения высокотемпературных композиционных материалов (ВТКМ) нового поколения.Основой для производства ВТКМ являются высокотемпературные клеи, наполнители, армирующие материалы. ВТКМ создаются и производятся с заданными характеристиками, для конкретных областей применения : клеи для склейки керамики и производства композиционных и теплоизоляционных материалов; футеровочные материалы, материалы для кладки и ремонта печей, футеровки фильерных питателей; материалы для производства горелочных камней газовых горелок, LPG, жидкого топлива; изделия для нагревательных котлов и ряд других материалов и изделий.Комплекс композиционных материалов серии ВТКМ-1, ВТКМ-2, ВТКМ-3, ВТКМ-4, ВТКМ-5 предназначен для выполнения футеровочных работ при кладке печей, термического оборудования, дымоходов, для выполнения комплексного ремонта изношенной футеровки камерных, туннельных, вращающихся, проходных и других типов печей и оборудования, склейки высокотемпературной керамики (керамики для сифонной разливки стали), для изготовления горелочных камней, в качестве связующего при производстве теплоизоляционных и огнеупорных материалов, а также имеет ряд других областей применения.При удельной плотности 350 – 1200 kg/m3 ВТКМ сочетают в себе свойства огнеупорных и теплоизоляционных материалов.МашиностроениеКомпозиционные материалы, конструкционные материалы, конструкции, работающие в условиях повышенных вибраций, знакопеременных нагрузок, сетки для армирования отрезных дисков, звукоизоляционные материалы, теплоизоляция термического оборудования. Фильтры очистки отходящих газов от пыли и промышленных стоков (амортизационные прокладки прессов, хладоизоляция промышленных и бытовых холодильников, изоляция емкостей с кислородом, азотом и т.п.);АвтомобилестроениеКомпозиционные материалы, теплозвукоизоляционный материал для производства автомобильных глушителей, панелей, теплоизоляционных прокладок, экранов, пластиков, армирующий материал для производства тормозных колодок и дисков сцепления, конструкционных пластиков, негорючие композиционные материалы, корд для автомобильных покрышек, рубленые волокна для армирования пластмасс, другие материалы. Материалы для изготовления топливных баков, баллонов для LPG и сжатого природного газа. Антикоррозионные, ударно и износостойкие покрытия днищ автомобилей.СудостроениеКомпозиционные материалы, стойкие к воздействию морской воды, теплозвукоизоляция судовых установок, оборудования, теплоизоляционные плиты для корпусов кораблей, переборок, конструкционные материалы. Малое судостроение – конструкции корпусов судов, надстроек. Коррозионностойкие, армированные лакокрасочные покрытия корпусов кораблей, судовых надстроек.ВагоностроениеКомпозиционные конструкционные материалы и изделия, теплозвукоизоляция вагонов, армирование конструкционных пластиков, негорючие композиционные материалы, электроизоляционные материалы, стойкие лакокрасочные покрытия.ЭнергетикаКомпозиционные материалы, теплоизоляция термического оборудования паровых котлов, турбин, теплотрасс, высоковольтные электроизоляционные материалы, несущая жила для высоковольтных линий электропередач.Авиационная промышленность и ракетостроениеТеплозвукоизолирующие холсты, обшитые гидроизолирующей тканью для теплозвукоизоляции двигателей и фюзеляжа, конструкционные композиционные и высокотемпературные материалы (несгораемая изоляция двигателей бортовых частей самолетов, звукоизоляция в глушителях промышленных установок, тормозные колодки);Атомная энергетикаНегорючие теплоизоляционные и конструкционные материалы, противопожарные двери, кабельные проходки и др., материалы для радиоактивной защиты.Электронная промышленностьАрмирующий материал для производства плат, электроизоляционные материалы, конструкционные материалы корпусов электронной аппаратуры.Химическая промышленностьПроизводство химически стойких материалов и изделий: труб, емкостей для хранения агрессивных жидкостей, кислот, щелочей, химических удобрений, пестицидов, ядовитых веществ. Химически стойкие защитные покрытия емкостей, трубопроводов, металлоконструкций, железобетонных конструкций. Фильтры очистки от пыли, фильтрации промышленных стоков, высокотемпературные фильтры.МеталлургияТеплоизоляционные материалы термического оборудования, печей, рекуператоров, трубопроводов, коммуникаций. Фильтры из БНВ для фильтрации расплавов металлов при литье. Фильтры для очистки отходящих газов от пыли на горно-обогатительных и металлургических комбинатах, фильтры очистки сточных вод. Криогенная техника и оборудование – теплоизоляционные материалы при производстве сжиженных газов, жидкого кислорода, азота и др.Нефтехимическая промышленностьХимически и износостойкие защитные покрытия емкостей, трубопроводов, нефтепроводов. Негорючие покрытия и композиционные материалы. Пожаростойкие композиционные материалы (фильтры для очистки технологического газа, фильтры для очистки сточных вод от нефтепродуктов, технологические трубопроводы);Производство стройматериаловСтроительные конструкционные и облицовочные пластики; армирующие штукатурные сетки; утепленные панели для сборных домов и конструкций перекрытий, подвесные потолки, противопожарные переборки, брандмауэры, огнестойкие двери, строительные пластики. Базальтопластиковая арматура для строительства мостов, тоннелей, шпал железных дорог, метро, конструкционные материалы (негорючие прочные строительные детали и конструкции взамен деревянных, мягкая и жесткая кровля);Армирующие материалыПри производстве асфальтобетонных покрытий дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов. Гидроизоляционные материалы (рулонные и листовые), кровельные материалы. Гидротехническое строительство – армирующие материалы для строительства плотин, материалы для ирригации земель. Противопожарные материалы для строительства высотных домов и ответственных промышленных сооружений. Строительство портовых сооружений, морских платформ – армирующие и конструкционные материалы из базальтопластиков. Лакокрасочные стойкие покрытия мостов, тоннелей, ответственных конструкций и сооружений, гидроизоляционные покрытия железобетонных конструкций. Негорючие и термостойкие лакокрасочные покрытия.Производство керамики, фарфора, стройматериаловТеплоизоляция печей и оборудования при производстве керамических и фарфоровых изделий (посуда, вазы, сантехнические изделия и др.), печей для производства кирпича, керамической плитки. Коммунальное хозяйствоМатериалы для очистных сооружений, трубы большого диаметра для подачи воды и сточных вод. Фильтры для тонкой очистки воздушных и жидких сред, коммунальных стоков, очистных сооружений, и другие. Бытовая техника – сантехнические композиционные изделия, термоизоляция газовых и электрических шкафов, духовок, электрические печи и др.Сельское хозяйствоСетки для укрепления почв, емкости для хранения и транспортировки жидких химических удобрений и пестицидов. Материал для гидропоники при выращивании бактериальных культур, рассады растений и др. Радиоэлектронная промышленность Радиоэлектронной промышленности (производство печатных плат, имеющие высокие температурные характеристики и стабильные диэлектрические показатели); [23]Базальтовое волокно в ЯкутииВ расположенном неподалеку от Якутска городе Покровске открылся завод по производству композитных материалов на основе непрерывного базальтового волокна.В соответствии с проектом "Базальт - новые технологии" предприятие выпускает - базальтобетонные конструкции для промышленного и гражданского строительства, базальтопластиковые строительная арматура и сетка для армирования дорожного полотна, а также непосредственно базальтовое непрерывное волокно, являющееся исходным сырьем при производстве многих композитных стройматериалов. [17]Проект получил поддержку Агентства стратегических инициатив. Его разработчики отмечают, что композитные изделия на основе базальта обладают высокой коррозионной и химической стойкостью, сохраняют прочность при низких температурах и хорошо держат тепло. Это делает их незаменимыми в дорожном и жилищном строительстве на Крайнем Севере, в условиях вечной мерзлоты, где обычные материалы не выдерживают экстремальных сезонных перепадов температур, достигающих в Якутии.На основе непрерывного базальтового волокна может применяться в автомобилестроении, нефтегазовой промышленности, сельском хозяйстве и многих других отраслях. Но для Якутии сейчас важнее всего получить материалы, необходимые в строительстве. Это позволит значительно сократить расходы на завоз из-за пределов республики дорогостоящей стальной арматуры, железобетонных конструкций и ряда других стройматериалов. [19]Из БНВ можно производить достаточно много материалов различных типов, разновидностей.Высокая стойкость базальтовых волокон к воздействию кислот и особенно щелочей достаточно известна. Это открывает огромные перспективы применения базальтовых волокон в строительстве в качестве:армирующего материала для бетонов и асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог, взлетно-посадочных и рулежных полос аэродромов;производства не поддающейся коррозии, воздействию химически активных веществ и электроизоляционной арматуры, прочность которой в несколько раз превышает прочность легированных сталей;производства негорючих и огнестойких композиционных материалов для атомных и электрических станций, нефтеперерабатывающих и химических заводов, брандмауэров высотных зданий и других ответственных промышленных объектов, где недопустимо возникновение и распространение пожаров. [34]Внедрение изделий на основе БНВ в гражданское, промышленное, дорожное строительство в Республике Саха (Якутия) имеет важное значение, позволяющих получить существенный экономический эффект:снижение затрат на транспортировку стальной арматуры;устранение сезонности в режимах поставки материалов на объекты строительства;повышение долговечности бетонных конструкций, армированных базальтопластиковой арматурой, особенно в агрессивных условиях эксплуатации, в том числе в условиях подземного строительства;повышение трещиностойкости и долговечности бетонов, армированных базальтовой фиброй;повышение устойчивости автомобильных дорог с применением дорожных сеток и геотекстиля;значительное сокращение эксплуатационных и ремонтных затрат на трубопроводах различного назначения, автомобильных дорогах и т.д.Выпускаемое базальтовое непрерывное волокно используется для производства базальтовопластиковой арматуры, которая имеет ряд преимуществ перед традиционно применяемой металлической арматурой. [24]В 2011 году были проведены практические испытания пробной партии базальтопластиковой арматуры, произведенной на ООО «Бийский завод стеклопластиков» (Алтайский край), из базальтового сырья Васильевского месторождения (Алданский район).По соглашению с АК «АЛРОСА» базальтопластиковая арматура была использована при бетонировании участка поверхностного закладочного комплекса отделения хранения материалов рудника «Мир». Применение базальтопластиковой арматуры позволило заменить на 1 кв. м пола 45 кг стальной арматуры на 5 кг композитной.Также совместно с АК «АЛРОСА» проводятся опытно-промышленные работы по внедрению оптимального вида анкерного крепления с использованием композитной арматуры для подземных выработок. В конструкциях подземных рудников «Мир», «Интернациональный», «Удачный» АК «АЛРОСА» бетонные конструкции подвергаются воздействию сильно минерализованных подземных вод, проявляющих высокую агрессивность к металлическим конструкциям и стальной арматуре железобетонных конструкций.Анкерные крепи, разработанные совместно с ООО «Бийский завод стеклопластиков» и изготовленные из якутского базальтового сырья ООО «ТБМ», проходили испытания по определению несущей способности на рудниках «Мир» и «Интернациональный». При усилии 10 тонн анкеры не выдергивались. Применение композитных анкеров показало их преимущество по сравнению со стальными:- снижение затрат времени по установке,- несущая способность удовлетворяет всем требованиям,- легкий вес и транспортабельность позволяют сделать вывод о перспективности применения данных типов анкеров, что подтверждается актами проведенных испытаний.Применение композитных анкеров также перспективно для различных монтажных работ, для крепления различных типов инженерных сетей в рудниках. Разработанные типы анкеров различных модификаций показали технологичность и высокую эффективность применения в подземных горных выработках для крепления грунтов. [33]Совместно институтом ОАО «ЯкутНИИС» разрабатываются проекты нормативных документов на производство базальтопластиковой арматуры, на проектирование сборных бетонных конструкций с применением базальтопластиковой арматуры: свай, плит перекрытий, дорожных плит, стеновых панелей. Подготовлены программы устройства опытных участков автомобильных дорог с бетонными покрытиями, армированными базальтопластиковой арматурой. Помимо вышеуказанных преимуществ данного композитного материала немаловажен тот факт, что он производится из местного сырья и способен уменьшить объемы завозимой в республику стальной арматуры.Базальтобетонные конструкции для промышленного и гражданского строительства,Базальтопластиковая арматура для армирования бетонных конструкций и дорожных покрытий,Базальтопластиковые дорожные сетки для армирования дорожных полотен, а также для укрепления насыпей и откосов,Базальтовое непрерывное волокно, являющееся сырьем при производстве композитных строительных материалов.На заводе базальтовые изделия проходят следующие испытания:Определение модуля кислотности минеральной ваты (ГОСТ 17177-94)Определение массовой доли щелочи (ГОСТ 20907-75)Метод определения влажности (ГОСТ 17177-94)Метод определения содержания органических веществОпределения массовой доли свободного формальдегидаМетод определения водопоглощенияМетод определения свободного фармальдегидаМетод определения водопоглощения (по объему)Входной контроль смолыВходной контроль Пента-812Входной контроль Пентавакс-842Входной контроль габбро-долериты и известняка(методики испытаний приведены в приложении) [27]На базальтовом заводе нами были проведены следующие испытания:Определение массовой доли свободного формальдегидаМассовую долю свободного формальдегида в смолах «АВАЛОН -012» определили по ГОСТ 16504, метод 1.Проведение анализа:В стакан вместимостью 150 мл. взвесили около 1г смолы с точностью до четвертого десятичного знака.Навеску растворили в 60 мл дистиллированной воды.В стакан с раствором смолы погрузил электроды рН – метра и при непрерывном перемешивании нейтрализовали содержимое до рН=3,5 соляной кислотой 0,2 н.После чего добавили 10 мл раствора гидроксиламина гидрохлорида 1 н.Параллельно поставили контрольный опыт, для чего 60 мл дист.воды нейтрализовали до рН=3,5 и добавили 10 мл раствора гидроксиламина гидрохлорида 1н. и через 10 мин измерили рН контрольной пробы.Титровали основную пробу раствором гидроксида натрия 0,2 н до значения рН контр.пробы.Обработка результатов:Массовую долю свободного формальдегида в смоле (Х) в процентах вычислили по формуле: Х=V*2*0,003/m*100Где V – объем раствора гидроокиси натрия концентрации точно 0,2 моль/дм3 (0,2н), израсходованный на титрование, мл0,003 – масса формальдегида, соответствующая 1 мл, раствора гидроокиси натрия концентрации точно 0,2 моль/дм3 (0,2 н), гm – масса навески смолы, г.Метод определения влажностиПроведение анализа:Пробу массой (5+-0,1) г поместили в предварительно высушенный и взвешенный стаканчик или тигель и высушили в сушильном электрошкафу до постоянной массы.Высушивание образцов (проб) до постоянной массы должно производиться при темпер. (105+-5) С, если в нормативном документе на продукцию конкретного вида не указана др. температура. Образцы (пробы) материалов или изделий считают высушенными до постоянной массы, если потеря их массы после повторного высушивания в течение 0,5 ч не превышает 0,1%После высушивания перед каждым повторным взвешиванием стаканчик или тигель с пробой охладили до темп. (22+-5) С в эксикаторе над хлористым кальцием.Примечание: при подготовке проб (образцов) к испытанию удалили покровный материал.Обработка результатов:Влажность W в процентах вычислили по формуле:W=m1 – m2/m2-m3*100Где m1 – масса стаканчика или тигля с пробой до высушивания, гm2 - масса стаканчика или тигля с пробой, высушенный до постоянной массы, гm3 - масса стаканчика или тиглярезультат вычисления округлили до 0,1% Разработка плана конспекта по дисциплине«Технологии конструкционных материалов»на тему «Технологический процесс получения базальтового волокна»№ПунктыСодержаниевремя1Организационный моментПосещаемостьТема «Технологический процесс получения базальтового волокна»Цель: рассмотретьтехнологический процесс получения базальтового волокна.