Базальт, известняк, доломит:
Сырье, применяемое для производства утеплителя из минеральной ваты, должно удовлетворять следующим требованиям:
- легкодоступность, наличие транспортных магистралей (автомобильных, железнодорожных, водных);
- стабильный химический состав сырья и требуемый фракционный состав;
- легкоплавкость сырья, содержание достаточного количества стеклообразующих оксидов, быстрый переход в расплав без остатка первоначальной кристаллической фазы;
- постоянный химический и минералогический состав сырья, позволяющий получать расплав с невысокой температурой плавления и значительным интервалом вязкости для переработки.
Требованиям соответствуют, прежде всего, основные излившиеся магматические породы с содержанием оксида кремния на уровне 50%. К этой группе относятся имеющиеся во многих регионах России базальты, диабазы, порфириты, габбро, долериты и их производные, которые являются основным компонентом шихты при производстве утеплителя.
Колебания в химическом составе этих горных пород обычно невелики и не ограничивают их применения как в качестве однокомпонентного сырья, так и (при необходимости) с корректирующими добавками карбонатных горных пород (известняков или доломитов). В зависимости от тепловых возможностей плавильных агрегатов, а также требуемых свойств расплава и волокна, содержание корректирующей добавки колеблется от 10 до 40%.
Фракционный состав карбонатных пород должен быть несколько меньшим по сравнению с габбробазальтовым сырьем (30-80 мм для вагранок и 0-10 мм для ванных печей). Это обусловлено большей продолжительностью прогрева и декарбонизацией известняков и доломитов, а также временем, необходимым для взаимодействия СаО и МgО с другими оксидами в расплаве при образовании силикатов и алюмосиликатов.
Химический состав волокон должен быть представлен следующими оксидами (в % по массе): SiO2 - 40-50, АI2О3 - 5-17, Fe2O3 - до 16, СаО – 10-25, МgО – 3-15, МnО - до 0,3, ТiO2 - до 3, R2O - до 8. Оксиды кремния и кальция являются непременными компонентами сырья, в то время как оксиды алюминия, магния и других металлов могут отсутствовать.
Теоретически шихту и расплав оценивают по модулю кислотности МK:
MK = (SiO2+AI203) / (СаО+МgО),
где SiO2, AI2O3, СаО, МgО - содержание соответствующих оксидов в сырье или расплаве, % по массе. Считается, что чем выше МК, тем более устойчиво минеральное волокно к воздействию воды и влаги и, следовательно, тем более оно долговечно. Однако, рост значения МК ввиду увеличения в шихте содержания оксидов кремния и алюминия затрудняет ее плавление, повышает вязкость расплава и в итоге приводит к снижению производительности плавильного агрегата или увеличению энергозатрат на плавление.
При решении вопроса о пригодности данного вида сырья для производства минерального волокна кроме химического состава следует учитывать его физико-механические свойства: прочность кусков, температуру плавления, плавкость, вязкость расплава при различной температуре, кристаллизационную способность и др.
Шихта должна содержать не более двух компонентов. Модуль кислотности должен составлять не менее 1,8 - 2,0.
Кокс:
- зольность не более 11-12 %
- массовая доля общей влаги не более 5 %
- массовая доля общей серы не более 0,6-2,0 %
- летучие вещества 0,6-0,7 %
- теплотворная способность не менее 29,0 MJ/кг
- механическая прочность не менее М40 85-90 %
- истираемость М10 6-8 %