Минеральная шерсть
Минеральная шерсть (шлаковата) представляет собой теплоизоляционный материал, состоящий из тончайших стекловидных нитей, полученных путем распыления расплава шихты из металлургических шлаков, горных пород и силикатных материалов.
Путем соответствующей шихтовки сырьевых материалов устанавливается химический состав, обеспечивающий при надлежащей термической обработке требуемые свойства волокна (химическую устойчивость, огнестойкость, механическую прочность и пр.).
Основными компонентами минералов, применяемых в производстве минеральной шерсти, является: SiO2, СаО, Мg0, Аl2О3 и К2О. Из основных тугоплавких компонентов в составе шихты главным является кремнезем SiO2, который в чистом виде наиболее тугоплавкий. Все остальные компоненты понижают температуру ее плавления. Кремнезем может служить и в чистом виде для изготовления из него минеральной шерсти, но высокая температура плавления (1 670 градусов), высокая вязкость в начальных температурах плавления и летучесть при более высоких препятствуют широкому применению кварцевых расплавов для этой цели. Введение в шихту оснований и щелочей или подбор сырья, содержащего эти окислы, не только понижает температуру плавки, но и уменьшает соотношение между вязкостью расплава и его температурой, что облегчает вытягивание нитей.
Процесс плавки. Значительный интерес представляет выработка минеральной шерсти из огненножидких шлаков, подающихся в ковшах от печных леток металлургических печей. Таким способом можно перерабатывать доменные шлаки, шлаки цветных металлов. При этом достигается значительная экономия топлива, что снижает стоимость минеральной шерсти. Обычный же способ приготовления шерсти — это плавка шихты в вагранках, в ватер-жакетах и в электропечах. Производительность ватер-жакетных печей, вагранок и электропечей от 5 до 15 т\сут с каждого квадратного метра пода печи. Удельный расход топлива (кокса) на 1 т расплава от 0,28 до 0,5 т в зависимости от тугоплавкости шихты и конструкции печи. Из 1 т расплава получается 0,5 — 0,85 т к минеральной шерсти.
Плавка в ватер-жакетах и вагранках производится обычно на коксе. Шихта загружается в виде кусков размером фракций 25 мм.
Процесс образования минерального волокна и дальнейшая его обработка. Вытягивание минерального волокна является чисто механическим процессом, целью которого является получение наиболее тонких и длинных волокон равномерной толщины. Толщина и длина волокна зависят от температуры расплава, вязкости стекломассы, способа и интенсивности механического воздействия на струю расплава при выходе ее из летки печи.
В настоящее время на предприятиях, вырабатывающих минеральную шерсть, для вытягивания волокна из расплавленной массы применяется способ воздействия струей пара или воздуха под давлением 7 — 8 кг/см2, направленной из сопла на стекающую струю расплава вертикально вниз из летки по желобу плавильной печи. Струя пара направляется с температурой выше 100°С к стекающему расплаву под утлом около 30°. В результате столкновения двух струй — жидкой (стекломассы) и газообразной (пара или воздуха) — происходит изменение температуры и скорости как по размеру, так и по направлению, в результате чего при дальнейшем остывании стекломасса из жидкой становится твердой, стекловидной, разбитой на тончайшие волокна. Дальнейшая обработка минеральной шерсти проходит путем сушки и грануляции, при которой в быстро вращающемся дырчатом барабане (грануляторе) происходит удаление стекловидных включений — шариков и комочков — гранул. Готовое гранулированное волокно идет на упаковку. Иногда для улучшения качества волокна минеральной шерсти вместе с паром при выдувке пульверизируется битум. Расход его небольшой — на 1 /л волокна 2 — 3 л битума. При увеличении пульверизируемого битума до 10—15 % от веса выдуваемости волокна создается не только тончайшая пленка на поверхности волокна, но и образуется склеивающий слой, который при пропуске минеральной шерсти по транспортеру через валики дает материал, по внешнему виду похожий на войлок. Этому материалу присвоено наименование минерального войлока.
Минеральная шерсть применяется в качестве эффективного тепло-и звукоустойчивого материала в жилищно-гражданском и промышленном строительстве, а также для изоляции оборудования при температурах до 750 С.
Минеральная шерсть упаковывается в бумажные мешки весом до 20 кг. Ее следует хранить в закрытом сухом помещении, при перевозке защищать от увлажнения.
Минеральная шерсть применяется главным образом в качестве теплоизоляции в перекрытиях, в стенах, для теплоизоляции тепломагистралей, холодильников и пр.