Содержание к диссертации
Введение
Глава 1: Краткий анализ состояния вопроса и постановка задач исследований 10
1.1. Основные магматические горные породы как сырье для получения базальтового волокна 10
1.1.1. Физико-химическая и петрологическая характеристика основных магматических горных пород 10
1.1.2. Сырьевая база России и Дальнего Востока 13
1.1.3. Критерии оценки пригодности пород для базальтоволо-конного производства 14
1.2. Плавление базальтового сырья и переработка силикатного расплава в волокно 18
1.2.1. Особенности строения и свойств силикатных расплавов, полученных из базальтов в плавильных агрегатах различного типа 19
1.2.2. Переработка минерального расплава в волокно 30
1.3. Базальтовые волокна и стекла 33
1.3.1. Свойства стекол, полученных из расплавов базальтов 33
1.3.2. Основные виды базальтовых волокон, их структура .38
1.3.3. Физико-химические и эксплуатационные свойства базальтовых волокон 44
Выводы 54
Глава 2: Характеристика материалов, основные экспериментальные методы 56
2.1. Характеристика основных магматических пород Дальневосточных месторождений, использованных в исследовании 56
2.2. Технологическое оборудование, использованное в иссле- довании 62
2.3. Основные экспериментальные методы 64
2.3.1. Химический анализ силикатов 64
2.3.2. Рентгенофазовый анализ 64
2.3.3. Дифференциальный термический анализ 65
2.3.4. Методы определения диаметра волокна и содержания неволокнистых включений в базальтоволоконном материале 65
2.3.5. Определение предельной температуры применения базальтоволоконных материалов 68
2.3.6. Методика механохимической обработки образцов 69
Глава 3: Влияние минерального состава магматических пород на процесс поучения базальтового волокна 71
3.1. Исследование влияния минерального состава сырья на сте пень гомогенности силикатного расплава, процесс рекри сталлизации и формирование неволокнистых включений при переработке его в волокно 71
3.2. Использование пироксенового модуля МРу как критерия оценки пригодности горных пород для получения базальто вого волокна 83
3.3. Подготовка базальтового сырья посредством предварительной механоактивации 86
3.3.1. Свойства расплавов, полученных из механоактивированного сырья 94
Выводы 96
Глава 4: Выбор оптимальных технологических режимов и составов шихты на основе базальтов дальнего востока при центробежно-валковом способе получения волокна 99
4.1. Влияния температуры силикатного расплава на средний диаметр волокна и характер распределения волокон по диаметру 99
4.1.1. Расчет состава шихты и вязкости расплава для получения волокна 99
4.2. Исследование влияние частоты оборотов валков центрифуги на средний диаметр волокна и характер распределения волокон по диаметру 100
4.2.1. Двухфакторный регрессионный анализ влияния температуры перерабатываемого расплава и частоты оборотов валков на величину среднего диаметра волокна 105
4.2.2. Определение эффективности переработки силикатного расплава в волокно ЦВ методом 107
Выводы 109
Глава 5: Исследование эксплуатационных свойств, полученных базальтоволоконных материалов 111
5.1. Предельная температура применения 111
5.1.1. Кристаллизация базальтовых волокон 105
5.2. Водостойкость базальтовых волокон 112
5.3. Теплопроводность 114
Обшие выводы 117
Список литературы 118
Приложение 129
- Плавление базальтового сырья и переработка силикатного расплава в волокно
- Методы определения диаметра волокна и содержания неволокнистых включений в базальтоволоконном материале
- Использование пироксенового модуля МРу как критерия оценки пригодности горных пород для получения базальто вого волокна
- Исследование влияние частоты оборотов валков центрифуги на средний диаметр волокна и характер распределения волокон по диаметру
Введение к работе
Актуальность темы. Развитие современных технологий энергосбережения невозможно без применения эффективных и доступных теплоизоляционных материалов. Особое значение в машиностроении для термоизоляции нагретых поверхностей приобретают материалы, сочетающие высокие теплоизоляционные характеристики с устойчивостью к действию высоких температур.
Традиционными волокнистыми материалами для тепло- и звукоизоляции являются стекловолокно (стекловата), а для высокотемпературной теплоизоляции асбест, алюмосиликатные волокна, кварцевое волокно, специальные марки стекловолокна и др. Однако, они не всегда удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к материалам этой группы, по технологии изготовления, свойствам, санитарно-гигиеническим показателям.
В настоящее время наибольший интерес представляют волокнистые термостойкие теплозвукоизоляционные материалы, называемые базальтоволоконными, на основе магматических горных пород (базальты, диабазы габбро и др.). Технология их получения заключается в плавлении горной породы (чаще всего базальта) и последующей переработке расплава в волокно. Достоинством базальтовол оконных материалов является доступность и низкая стоимость сырья, высокая термостойкость, низкая теплопроводность, высокая химическая устойчивость к агрессивным средам, хорошие звукоизоляционные показатели, а также экологическая безопасность как производства, так и последующей эксплуатации готового материала.
Первые попытки получения минерального волокна искусственным путем были предприняты в Англии в 1840 г. Работы по созданию материалов этой группы в СССР проводились в Киеве, в НИИ стекловолокна под руководством Школьникова Я. А., в лаборатории специальных
неорганических волокон М.С. Аслановой. Определенный круг вопросов, касающихся базальтоволоконного производства, рассмотрен в монографиях Д.Д. Джигириса и М.Ф. Маховой [1, 2, 3]. Однако систематических исследований состава-структуры-технологии-свойств исходного сырья и получаемых из него материалов явно недостаточно.
Базальтовые породы различных месторождений отличаются по своему химическому и минеральному составу, и для получения волокон определенного качества требуют различных технологических подходов и решений. Поэтому необходимо разработать критерии пригодности различных базальтов к практике базальтоволоконного производства. Существующие на сегодняшний день критерии оценки опираются, как правило, только на химический состав породы, при этом далеко не всегда учитывается минеральный состав. Кроме того, недостаточно исследована связь между минералогическими особенностями базальтового сырья, технологическими этапами получения из него волокна и эксплутационными характеристиками материала. Все это определяет актуальность работы. В настоящее время подобные задачи решаются в русле минералогического материаловедения, развивающегося в Институте материаловедения ХНЦ ДВО РАН под руководством доктора технических наук, профессора Верхотурова А.Д [4, 5].
Работа выполнялась в рамках фундаментальных исследований по госбюджетной тематике Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН «Разработка и получение функциональных материалов и покрытий с использованием минерального сырья и исследование их свойств» (№ государственной регистрации 01.2.00 106190).
Целью работы является получение базальтоволоконных материалов с
% высокими эксплуатационными характеристиками из магматических пород
Дальнего Востока на основе исследования условий плавления и
волокнообразования
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Разработка критерия оценки пригодности минерального состава
магматических горных пород для базальтоволоконного производства,
позволяющего оценивать не только химический, но и минеральный состав
сырья.
Исследование особенностей плавления магматических горных пород, отличающихся кислотно-основными характеристиками и минеральным составом.
Исследование процесса волокнообразования при переработке расплавов магматических горных пород в базальтовое волокно.
Оптимизация технологических параметров получения базальтоволоконных материалов с высокими эксплуатационными свойствами центробежно-валковым способом.
Изучение физико-механических и эксплуатационных свойств; базальтовых волокон и базальтоволоконных материалов на их основе, полученных из минерального сырья Дальнего Востока
Научная новизна работы.
Щ 1. Предложено использовать пироксеновый модуль Мру, как критерий
пригодности горных пород для получения базальтового волокна, позволяющий оценивать количество тугоплавких минералов в сырье. Оптимальный минеральный состав, обеспечивающий получение гомогенного расплава сырья, соответствует значениям МРу в пределах 2,5 - 3,0.
2. Установлено, что минеральными фазами, снижающими степень гомогенности расплавов магматических горных пород, являются минералы группы олевинов (форстерит), рудные минералы (магнетит), а так же кварц.
Установлен ряд возрастания устойчивости силикатов, слагающих базальтовую породу, к механическому воздействию: гидросиликаты -> каркасные алюмосиликаты (плагиоклазы) -> цепочечные силикаты (пироксены) —» ортосиликаты (форстерит). Малая механостойкость гидросиликатов объясняется наличием больших межплоскостных расстояний, по которым начинается разрушение структуры.
Разработанный состав шихты из базальтовых пород Дальневосточного региона (78% - базальт Марусинского месторождения, 22% - известняк) позволяет получить базальтовое волокно, обладающее высокой термостойкостью (до 700С), температурой начала спекания (более 1000С) и высокой водостойкостью (не более рН= 4)
Автор защищает:
критерий оценки пригодности горных пород для получения из них базальтового волокна;
оптимизированные технологические параметры процессов плавления и волокнообразования при получении базальтоволоконных материалов из магматических горных пород Дальнего Востока;
состав шихты на основе базальта Марусинского месторождения для получения волокон, обладающих высокими теплофизическими характеристиками;
результаты опытно-промышленных испытаний предложенного состава шихты на Хабаровском заводе базальтового волокна «Базалит ДВ».
Практическая значимость работы:
Полученные в работе экспериментальные и теоретические результаты положены в основу разработанных технологических процессов получения базальтоволоконных материалов с высокими эксплуатационными свойствами для производства на его основе матов прошивных, плит на синтетическом и минеральном связующем, а также других термостойких теплоизоляционных изделий. Вовлечение в производство магматических горных пород
9 различного вещественного состава, а именно базальтов Дальневосточного региона, с корректировкой технологических режимов в соответствии с предложенными рекомендациями, позволяет расширить географию производств волоконных материалов с высокими эксплуатационными свойствами, приблизить их к источникам сырья, создавать новые рабочие места. Опытная проверка разработанной технологии с использованием базальта Марусинского месторождения, проведена на хабаровском заводе базальтового волокна «Базалит ДВ». Имеется акт внедрения.
Автор выражает сердечную благодарность и признательность заслуженному деятелю науки Российской Федерации, доктору технических наук, профессору Верхотурову А.Д. за оказанное содействие в обсуждении результатов экспериментов, его большую методическую и консультативную помощь руководителя. Отдельную благодарность автор выражает директору завода «Базалит ДВ» Мицкому П.Т., ведущим специалистам предприятия Осиной Т.И., Зиновенко Н.Ф., Горелько Ю.Ф., Изместьеву С.К. за помощь в проведении исследований и Косицыной Н.П. за ряд ценных предложений и рекомендаций при постановке экспериментов и обработке результатов исследований.
Плавление базальтового сырья и переработка силикатного расплава в волокно
При плавлении силикатов силы межатомного взаимодействия претерпевают относительно меньшие изменения, чем например, при фазовом переходе второго рода. Степень беспорядка при этом возрастает так же сравнительно меньше. Поэтому можно говорить об определенных чертах сходства расплавов с теми твердыми телами, из которых они были получены [10, 13, 17].
Такой подход оказывается оправданным при рассмотрении свойств стекол в их жидком и твердом состояниях. Как известно, при нагревании стекла, наблюдается непрерывный переход от механических свойств твердого тела до свойств текучей жидкости у расплавов стекол. Иначе говоря, расплавы, а следовательно и стекла, наследуют от твердого тела определенную степень упорядоченности, а именно, ближний порядок. Таким образом, не будет являться большой натяжкой, рассматривать расплавы как жидкости энергетические и структурные признаки которых сравнимы с таковыми кристаллических силикатов.
Структура жидкого расплава обусловлена особенностями структуры расплавленных кристаллических фаз. Понятно, что структуры тех фаз, энергия кристаллической решетки которых выше, в меньшей степени склонны к термической диссоциации. Поэтому в расплаве могут присутствовать некоторые зоны более упорядоченного строения, которые частично сохраняют структуру наиболее термостойких фаз. Такие участки расплава можно назвать зонами реликтовой кристаллитности. Следовательно, расплавы, полученные из горных пород, могут наследовать черты строения структуры исходных кристаллических фаз - минералов [18].
Анализ литературы показывает, что силикатные расплавы состоят не из разрозненных атомов и молекул, а из более или менее упорядоченных структурных группировок. Их размер, количество и строение определяются термической характеристикой расплава [21]. Следует отметить, что упорядоченность расплава проявляется не только в том, что сохраняются тетраэдры [Si04] ", но и более сложные фрагменты анионного каркаса. Под «термической характеристикой» или «термической предысторией» следует понимать не только температуру приготовления расплава, но и время выдержки его при различных температурах и даже интенсивность движения при перемешивании, поскольку показано, что последний фактор так же влияет на кристаллизационные свойства расплава [19, 20].
Таким образом, в расплавах, полученных из силикатных минералов, могут находиться: (1) более или менее ассоциированные структуры, состоящие из искаженных ячеек кристаллов веществ наиболее вероятных по термодинамическим характеристикам для данной многокомпонентной системы; (2) в расплавах присутствуют зоны упорядоченности, унаследованные от структур минералов исходной базальтовой породы; (3) мелкие кристаллические зерна - включения не расплавившихся тугоплавких минералов исходной базальтовой породы.
Кроме того, в базальтовых расплавах наблюдаются процессы ликвации [17, 22], то есть одновременно присутствуют несколько жидких не смешивающихся между собой фаз. Обусловлено это, например тем, что вместе с силикатами плавлению так же подвергаются оксидные соединения - в основном магнетит, температура плавления которого 1590С. Даже в высокотемпературных печах, где происходит плавление магнетита, его смешивание с расплавом происходит не полностью, поскольку растворимость магнетита и продуктов его термической диссоциации в силикатных расплавах ограничена.
Показано, что при введении магнетита в расплавы базальтовых пород и близких к ним по составу шлаков при 1500С и изотермической выдержке 15 мин. происходит плавление магнетита. Такой вывод был сделан на основе изучения шлифов [16], однако кристаллизационная способность таких расплавов (с введенным и расплавленным магнетитом) несколько увеличивается, что указывает на не полное вовлечение минерала в процесс гомогенного плавления и сохранение микрогетерогенности расплава. Базальтовые расплавы не редко характеризуются значительной гетерогенностью, поскольку присутствующие в породе тугоплавкие минералы не переходят в расплав и сохраняются в виде кристаллов. В тех же исследованиях показано, что к таким кристаллическим включенииям относится хромомагнезит, который даже при изотермической выдержке до 1 часа при 1500С растворялся лишь частично -на20-40% [23]. Структурная роль элементов
Согласно широко известной классификации Захарисена, элементы, встречающиеся в стеклообразных системах, можно разделить на две группы: стек-лообразующие и ионы модификаторы. Для систем базальтового состава распределение элементов по этим группам носит следующий характер: стекло-образующие: Si, Ti(IV), ионы модификаторы: К+, Na+, Са2+, Mg2+, Fe2+.
Конечно же, такая классификация в достаточной степени условна, и не существует резкой границы между этими группами. Например, не отнесены к какой-либо из групп А13+ и Fe3+, так как в зависимости от условий они способны играть ту или иную роль. Алюминий способен при изменении концентрации, температуры и координационного окружения менять значение своего координационного числа с 6 до 4. При этом становится возможным образование тетраэдров [АЮ4] ", которые входят в состав алюмокремниевого каркаса, замещая там тетраэдры [SiOJ4". Если изменение координационного числа происходит с 4 до 6, то ионы А13+ принимают на себя роль катионов модификаторов и не формируют тетраэдров, а располагаются в полостях каркаса. Аналогичные изменения КЧ (структурной роли), в зависимости от условий среды, характерны и для железа.
Методы определения диаметра волокна и содержания неволокнистых включений в базальтоволоконном материале
Для определения величины среднего диаметра волокна и характера распределения волокон по диаметру (определение степени однородности волокон по диаметру) за основу была взята методика, приведенная в ГОСТ 17177-94 [7]. Изменения в методику были внесены на этапе количества отбираемых для измерения диаметра волокон, которое было увеличено до 500-600 штук. Связано это с тем, что помимо величины среднего диаметра волокна, нами так же определялась степень однородности волокон по диаметру - проводилось построение кривых распределения. Число измерений было выбрано, исходя из возможности получения допустимой погрешности измерения, то есть достаточно малой погрешности дающей возможность со степенью надежности 0,9 отделять одну экспериментальную кривую от другой. Этим требованиям соответствует выборка составляющая 500 волокон. Ошибка измерения при этом на каждую размерную группу (от 0...до 2,7; от 2,7...до 5,4 и т.д.) не превышает 2,5% (рис. 5), а изменение величины среднего диаметра, при увеличении количества измерений свыше 500 практически не происходит (рис. 6).
Использовался микроскоп Биолам Р-15 с бинокулярной насадкой (х 1,5), окуляр (х 7), объектив (х 40). Диаметр волокна измерялся с помощью окуляр микрометра с ценой деления 2,70 мкм (цена деления определена по объект микрометру ОМП).
Из 50 пучков волокон, отобранных из 50 различных мест пробы материала готовят пятьдесят препаратов. Из каждого отобранного пучка волокон готовят на отдельном стекле один препарат. Волокна помещают в каплю глицерина и накрывают покровным стеклом. Измерение начинают с первого волокна, попавшего в поле зрения, затем подряд (без пропуска) измеряют диаметр десяти волокон, попадающих в центр поля зрения. В одном препарате измеряют диаметр не более 10 волокон.
Определение содержания неволокнистых включений проводили на основе ГОСТ 4640-93. Использовались весы, имеющие предел допустимой погрешности измерения ±0,1 г., электропечь камерная СНОЛ-21, обеспечивающая нагрев до 600С.
Прокаленную в течение 20 мин навеску базальтовой ваты помещают в фарфоровую ступку и растирают резиновым пестиком с небольшим количеством воды, при этом волокна измельчаются. Волокнистую массу отделяют от неволокнистых включений седиментацией в водной среде. Для этого навеску помещают в стеклянный цилиндр объемом в один литр, высота цилиндра разделена на четыре части. Цилиндр с измельченным в ступе образцом заполняют водой и через 2 мин сливают воду на 3Л объема цилиндра. Отделение повторяют до тех пор, пока волокнистая масса не будет отделена от неволокнистых включений, оседающих на дне цилиндра. Затем неволокнистые включения переносят в фарфоровую чашку и высушивают в сухожаровом шкафу при 110С. Для определения характера распределения неволокнистых включений по диаметру был проведен ситовой анализ с использованием сит с размером ячейки 0,08; 0,16; 0,25; 0,5; 1,0 мм. За результат определения содержания неволокнистых включений в исследуемом образце принимали среднее результатов трех параллельных определений.
Использование пироксенового модуля МРу как критерия оценки пригодности горных пород для получения базальто вого волокна
Проведённые исследования процессов плавления показали, что для объективной оценки пригодности базальтового сырья необходимо учитывать его минеральный состав. В этой связи одной из задач данной работы являлось определение критериев, для экспрессной оценки сырья и проведения текущего контроля его качества. Согласно ГОСТ 4640-93, в качестве такого критерия используется модуль кислотности (Мк), который рассчитывается как отношение массового содержания в процентах следующих оксидов:
Как видно из приведенной формулы, Мк позволяет дать только приблизительную оценку свойств сырья, поскольку учитывается содержание только Si, Al, Са и Mg в оксидной форме. Кроме того, для расчета используются масс. % содержания оксидов, а не мольное содержание элементов, что не позволяет учесть стехиометрию их соотношения. В следствие этого Мк слабо отражает кислотно-основные свойства породы. Например, как видно из таблицы 2, значение Мк для технологических сортов Свиягинского базальта СВ-1 и СВ-2 отличается незначительно, т.е. по величине Мк не возможно идентифицировать различия минерального состава этих типов сырья, хотя содержание оливинов в них отличается в два раза (табл. 5). Наиболее точное определение минерального состава позволяет сделать петрологический анализ шлифов - реальный состав пород (табл. 5). Однако проведение петрологического анализа является трудоемким исследованием, требующим значительных затрат времени и специального петрологического оборудования.
Проведение же химического анализа (табл. 4) сырья является обычной практикой, поэтому, применив известные методики петрохимических пересчетов, можно пересчитать результаты химического анализа на нормативно-минеральный состав, определив тем самым принципиальную возможность формирования минеральных фаз (в том числе и тугоплавких), при данном химическом составе породы. Как видно из данных табл. 5, полученный таким образом, расчетный состав пород удовлетворительно совпадает с реальным минеральным составом (табл. 5). Петрохимический пересчет представляет собой достаточно длительную и сложную последовательность вычислений, поэтому он применим в основном для исследовательских работ. В практике производства мы предлагаем оценивать минеральный состав базальтовой породы по величине пироксенового модуля, который рассчитывается по формуле: где; й и т.д. - мольное количество элементов в сырье или расплаве. Этот кислотно-основной показатель используется в практике каменного литья (петрургия) для оценки возможности получения мономинерального (по минералам группы пироксена) состава литья и для прогнозирования характера кристаллизации камнелитейных отливок. Поскольку базальтовые породы, как и каменное литье, являют собой результат кристаллизации силикатного расплава, только возникшего не техногенным путем, а в результате тектонических процессов (базальтовая лава), то мы предлагаем использовать ЫРу для предварительной оценки минерального состава базальтовых пород. Подставляя в приведенную формулу данные по химическому составу сырья, можно прогнозировать его минеральный состав, опираясь на полученное значение Мру, поскольку величина Мру указывает на преимущественный тип структуры силикатного аниона минералов. На рис. 16 значения пироксенового модуля сопоставлены с результатами петрологического анализа и петрохимического пересчета исследованных пород. При значение МРу 3 присутствуют ортосиликаты, структура которых построена из единичных тетраэдров [SiC ]4-- оливины (базальт СВ-1 МРу -3,74). Если значение МРу 2,5, то возможно наличие Si02 в виде кварца (андезито-базальт МРу = 2,40; и диорит Корфовского месторождения М = 2,24). С уменьшением величины пироксенового модуля основность породы уменьшается и соответственно убывает содержание оливинов, при этом кислотность возрастает и соответственно возрастает содержание кварца. Следовательно, породы, имеющие наименьшее содержание тугоплавких минералов (оливин и кварц), характеризуются значением пироксенового модуля в пределах 2,50 МРу 3.
Исследование влияние частоты оборотов валков центрифуги на средний диаметр волокна и характер распределения волокон по диаметру
Одной из основных характеристик расплавов для получения волокон является температурный интервал, в котором происходит стабильное волок-нообразование (ТИВ). В этом интервале расплав обладает оптимальной для волокнообразования вязкостью. Экспериментальное определение вязкости базальтовых расплавов, учитывая их высокую температуру и химическую агрессивность - сложная техническая задача. Поэтому нами были использованы расчетные методы [27, 28], позволяющие оценить вязкость расплава базальта, при различной температуре, исходя из его химического состава.
Сопоставление зависимости вязкости расплава от температуры и среднего диаметра получаемого при этом волокна показало, что для расплава Свиягинского базальта ТИВ составляет 1250-1400С. Оценка вязкости расплава, проведенная исходя из данных его химического состава, в этом температурном интервале показывает, что ее величина 4-0,9 Па-с. Это значение можно считать рабочим интервалом вязкости, при котором на данной установке, возможно получить волокно со средним диаметром 10-6 мкм (рис. 24).
Согласно оценке вязкости расплава Марусинского базальта, в том же температурном интервале, она составляет 50-9 Па-с, следовательно, эффективной переработке расплава в волокно происходить не будет. Поэтому нами была рассчитана необходимая коррекция химического состава Марусинского базальта с целью снижения вязкости. Согласно результатам расчета, при введении в шихту на основе Марусинского базальта 20-25% известняка вязкость расплава снижается до 8,5-1,6 Па-с при температуре 1350-1450С. Состав шихты и расплава при этом соответствуют данным табл. 7.
Состав полученного расплава отличается от состава шихты, поскольку при его получении происходит разложение известняка и выделение диоксида углерода. Как видно из данных табл. 7 полученный состав расплава соответствует рассчитанному (ожидаемому) составу, что свидетельствует о стабильности химического состава компонентов шихты и воспроизводимости технологического режима приготовления сырьевой смеси. Исследования расплава предложенного состава показали, что волокнообразование со средним диаметром волокна (d) 10-6 мкм происходит при 1370-1440С.
Представленные на рис.23 зависимости величины среднего диаметра 4волокна от температуры перерабатываемого расплава для расплавов на основе Свиягинского и Марусинского базальтов, имеют нелинейный характер, что объясняется не линейностью зависимости вязкости расплава от температуры. Расплав на основе базальта Свиягинского месторождения характеризуется более широким интервалом волокнообразования (1400-1250С0 при по лучении волокон d- 6-10 мкм), что не характерно для базальтовых расплавов, и может быть объяснено большим содержанием щелочных и щелочноземельных металлов, которые обладают способностью значительно снижать вязкость силикатных расплавов.
Более широкий интервал волокнообразования является технологически выгодным, поскольку не требует соблюдения строгого температурного режима перерабатываемого расплава. ТИВ расплав на основе Марусинского базальта является более коротким (1440-1360С0 при среднем диаметре волокна d =6-10 мкм), однако температурный интервал достаточен для получения волокна надлежащего качества центробежно-валковым способом.
Помимо величины среднего диаметра важной характеристикой качества является степень однородности волокон. Для определения соотношения волокон различных диаметров в полученных материалах, нами были построены кривые распределения волокон по диаметру (рис. 25.) Все полученные кривые распределения имеют правую асимметрию. Такой вид кривых характерен для природных и техногенных систем получившихся в результате диспергирования. С увеличением температуры перерабатываемого расплава происходит смешение максимума распределения в сторону начала координат и увеличение его интенсивности от 19,5% при 1250С, до 43,5% при 1390С за счет возрастания доли волокон, приходящихся на размерную группу 2,7 - 5,4 мкм, при этом происходит сокращение доли волокон диаметром d 5,А мкм, и существенно не изменяется доля волокон d 2,7 мкм. При поднятии температуры выше 1250С мода (максимум) кривой распределения смещается от 6,5 мкм в область 2,7-5,4 мкм, в результате для всех остальных кривых распределения мода приходиться на « 4 мкм и далее с повышением температуры, при выбранном шаге размерных групп, изменение моды распределения проследить не удается.
Наибольшее изменение вида кривых распределения наблюдается до 1350С, а затем степень однородности волокна изменяется незначительно, что вероятно, является следствием уменьшения интенсивности снижения вязкости расплава при дальнейшем росте его температуры.
Уменьшение среднего диаметра волокна происходит за счет сокращения доли волокон диаметром больше 8 мкм. Происходит снижение содержания волокон составляющих размерную группу 8,1-10,8 мкм от 19 до 7%, а для волокон образующих группу 10,8-13,5 мкм от 12,5 до 3% (рис. 24, 25). Содержание волокон наименьших диаметров 0-2,7 мкм, а так же доли воло кон входящих в группу 5,4-8,1 мкм мало изменяется при всех температурных режимах и в основном колеблется в пределах 20 - 25%. Таким образом, с увеличением температуры общее содержание волокон диаметром более 8 мкм падет от 46% (при 1250С) до 12% (при 1390С), а соответственный рост содержания волокон диаметром менее 8 мкм включительно, составляет от 54% до 88%.
Кривые распределения, построенные для волокон на основе Марусинского базальта, имеют аналогичный вид и сходным образом изменяются при повышении температуры перерабатываемого расплава (рис. 26).
