О возможности сочетания тепло- и звукоизоляции с пожарной безопасностью
Способ производства основан на плавлении базальта в индукционной печи с последующим раздувом струи расплава сжатым воздухом.
Учредителями ООО НПП "МИН-МАГ" являются бывшие сотрудники барнаульского НИИ технологии машиностроения. Проблемами производства базальтового волокна специалисты предприятия занимались с 1989 г. После нескольких лет лабораторных исследований и промышленных испытаний надежность разработанного оборудования стала очевидной, и в 1993 г. на предприятии "Магма" появилась первая промышленная установка, которая после модернизации до сих пор выпускает продукцию. В 1995 г. ОАО "Завод синтетического волокна" (Барнаул), а в 1997 г. ОАО "Алтай-кокс" (Заринск) были пущены цеха по производству базальтового волокна. После этого оборудование от "МИН-МАГ" появилось в городах Братск, Улан-Удэ, Нижняя Тура, Актюбинск (Казахстан).
Компактные и надежные в работе установки привлекательны для малого и среднего бизнеса, так как они могут быть размещены в сравнительно небольшом помещении, выпускаемая же с их помощью продукция составляет серьезную конкуренцию привозным материалам. Получаемое базальтовое волокно может использоваться для дальнейшей переработки и получения более десятка видов конечной продукции (холсты, прошивные и обшивные маты).
О преимуществах базальтового волокна
Подсчитано, что 1 т минеральной ваты, используемой для тепловой защиты зданий, сооружений, теплопроводов, технологического оборудования, экономит за период эксплуатации объектов более 100 т у. т.
Переход на производство минеральной ваты из горных пород габбро-базальтовой группы (по этому пути идут все ведущие фирмы мира) позволил, по сравнению с минватой, изготавливаемой из доменных шлаков, существенно увеличить срок эксплуатации утеплителей, повысить их температуростойкость и водостойкость. Базальтовые волокна не поддерживают горения, не гниют, они биологически инертны. Вес 1 м 3 ковра или мата не превосходит десятков килограммов, а коэффициент теплопроводности не превышает 0,05 Вт/(м°К). Низкий удельный вес позволяет базальтовой вате конкурировать с пенобетонами, а высокая термостойкость (до 700-1000°С) — с синтетическими полимерными пористыми наполнителями.
Базальтовая изоляция не изменяет своих начальных свойств в течение всего времени эксплуатации, не выделяет токсичных веществ в воздушной среде, в сточных водах и в присутствии других веществ, не образует токсичных соединений.
Материал производится из расплава горных пород в виде холста, представляющего собой штапельные волокна, скрепленные между собой силами естественного сцепления, и имеет следующие параметры: средний диаметр волокна — 3-10 мкм, массовая доля не волокнистых включений ("корольков") размером свыше 0,25 мм — не более 10 %, плотность — 25-30 кг/м 3, теплопроводность — 0,040-0,045 Вт/м°К, температура применения — от -260 до +700°С, влажность — не более 2%, модуль кислотности — не менее 2,0.
Базальтовые волокна химически нейтральны — они не действуют на другие строительные материалы и не чувствительны к их воздействию.
Используемые в качестве сырья для производства минеральной ваты базальты, габбро и диабазы являются практически неисчерпаемым источником. Из одной тонны базальтовой породы можно произвести до 40 м 3 волокна. Оценочно установлено, что поверхностный слой земной коры содержит 95% изверженных горных пород, базальтов и гранитов. В СНГ базальты распространены практически повсеместно.
В настоящее время базальтовые волокна используются для изготовления теплозвукоизоляционных материалов с различными связующими и без оных (прошивные маты, холсты, плиты, скорлупы, шнуры), звукопоглощающих материалов и изделий (акмигран и плиты из него), строительных конструкций (сэндвич-панели, модульные плиты), изделий с использованием волокна в качестве заменителя асбеста и слюды (ткани, картон, фрикционные материалы), промышленных и бытовых фильтров для очистки газообразных и жидких сред, композиционных материалов с различными пластмассами, смолами и другими компонентами для получения материалов с заданными свойствами, искусственных грунтов для гидропонного выращивания рассады и растений.
Основное преимущество базальтовой изоляции состоит в возможности сочетания тепло и звукоизоляции с пожарной безопасностью. Изделия из базальтового волокна выдерживают действие огня при условии сохранения теплоизоляционных свойств в течение 20 минут, что превышает все существующие стандарты, ограничивают распространение дыма и огня в закрытых помещениях.
Оборудование и технология
На текущий момент ООО НПП "МИН-МАГ" разработано и выпускается несколько модификаций оборудования для производства базальтового волокна. Это установки БВ-100, БВ-150, БВ-200, БВ-250 и БВ-300. Производительность их составляет соответствено 15, 20, 25, 33 и 40 кг/час, установочная мощность — 105, 120, 160, 175 и 185 кВт, оборот воды — 4, 5, 6, 6,5 и 7 м 3, расход сжатого воздуха — 120-140, 150-180, 200-230, 240-260 и 280-310 м3/ч.
При этом ширина минераловатного холста составляет 1000 мм, а толщина достигает 100 мм.
В состав оборудования входят высокочастотный генератор с пультом управления, плавильная камера, камера волокноосаждения, шкаф электроавтоматики, эстакада, рукавный фильтр и дымосос.
Из бункера при помощи дозирующего устройства, шихта подается в печь, установленную в плавильной камере. Камера представляет собой металлический короб с теплоизолирующей набивкой.
В печи происходит плавление шихты при температуре 1800-2000°С. Далее осуществляется выпуск расплава через летку в раздувочную головку. В раздувочной головке за счет энергии сжатого воздуха происходит переработка струи расплава в элементарные волокна. Из раздувочной головки волокна попадают в камеру волокнообразования. В камере волокнообразования волокна принудительным потоком воздуха направляются на устройство волокноосаждения, где происходит формирование минераловатного ковра. Приемный транспортер захватывает ковер и выносит его в зону съема.
Производство базальтового волокна представляет собой непрерывный процесс с круглосуточным режимом работы.
Сырье — отсев (отход карьерных разработок) горных пород (базальт, габбро, диабаз) размером 1-5 мм. Расход сырья — 105,0%.
Общие требования к помещению: категория пожароопасности — Г, площадь — 40-50 м 2 без учета места складирования готовой продукции, высота до подкрановых путей — не менее 5,5 м.
Для эксплуатации оборудования достаточно, подведя к нему электроэнергию, подключить его к водооборотной системе охлаждения, магистрали сжатого воздуха, а также к вытяжной вентиляции.
Экономический аспект
Цена 1 кг базальтового волокна на мировом рынке составляет около $1,5. На внутрироссийском же рынке цена 1 кг базальтового волокна установилась на уровне 35–40 RUB. Себестоимость волокна, получаемого по технологии "МИН-МАГ", составляет 14-18 RUB/кг. В пользу оборудования от "МИН-МАГ" говорит и достаточно низкий уровень капиталовложений, необходимых для внедрения одной установки (на уровне $60-85 тыс. в зависимости от производительности и конфигурации оборудования, что сравнимо с расходами на строительство АЗС или со стоимостью зерноуборочного комбайна). При заказывании более одной установки действуют скидки.
Благодаря высокому коэффициенту полезного действия оборудование характеризуется очень низкой энергоемкостью.
Срок окупаемости оборудования составляет 1–1,5 года. При размещении в цехе двух и более установок существенно растет рентабельность за счет экономии заработной платы.
Отводимое от оборудования тепло можно утилизировать, направив горячую воду на обогрев, например, бытовых помещений.
Перспективы
Одним из важнейших путей экономии топливно-энергетических ресурсов является сокращение тепловых потерь с поверхностей тепловых агрегатов, зданий и сооружений. В настоящее время в вопросах рационального использования энергоресурсов страны СНГ значительно уступают экономически развитым странам. Особенно существенно отставание в области энергосбережения в коммунальном хозяйстве, где расходуется до 20% всех энергоресурсов. На единицу жилой площади расходуется в 2-3 раза больше энергии, чем в странах Европы. Российские жилые многоэтажные здания ежегодно потребляют от 350 до 550 кВтч/м 2, индивидуальные дома усадебного типа — от 600 до 800 кВтч/м 2. А лучшие зарубежные образцы жилых зданий потребляют от 90 до 120 кВтч/м 2 в год.
Применение прогрессивных теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет существенно снизить массу возводимых зданий и сооружений, что дает значительную экономию основных строительных материалов, а также снижает расходы на производство монтажных работ. Соответственно сокращаются перевозки как готовых строительных материалов и сборных конструкций, так и перевозки сырья от мест их добычи до мест переработки. Если в 2000 г. общая суммарная мощность российских предприятий, производящих теплоизоляцию, составляла около 12 млн м 3, то по прогнозам института НИИТеплопроект к 2010 г. общая потребность в утеплителях составит до 50–55 млн м 3, из них только в жилищном строительстве — 25–30 млн м 3.
Основными факторами, определяющими перспективы развития производства базальтоволокнистых материалов, являются наличие неограниченных и повсеместно распространенных запасов дешевого сырья, простота процесса производства, возможность производства волокон из однокомпонентного сырья, высокие теплофизических и физико-химических свойства получаемых материалов, возможность производства широкого ассортимента эффективной продукции, очень низкие капитальные затраты на организацию производства, а также возможность использования отечественного оборудования и простота его обслуживания.
Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 48 за 2002 год в рубрике изоляция
