Вата минеральная

Теплоизоляционный рыхлый материал, состоящий из взаимно переплетенных дискретных стекловидных волокон произвольной ориентации, получаемых из силикатных расплавов. Такую вату называют сырой или комовой.

Одно из объяснений изобретения минеральной ваты в XIX в. связано с работой доменных печей в Уэльсе (Англия), где было замечено как сквозь неплотности в кладке наружу выдуваются частички жидкого шлака, которые, вытягиваясь и застывая, образуют волокна. Таким образом в 1840 г. впервые была получена минеральная вата, а в 1864 г. организовано ее промышленное производство. В 1870 г. подобную вату стали изготавливать в Германии, и в этом же году американским инженерам удалось получить вату из расплава горных пород. Первые образцы минеральной ваты в России получены на Белорецком металлургическом заводе в 1901 г., а ее массовое изготовление началось в 1928-1932 гг. В настоящее время она производится практически во всех регионах страны и является одним из наиболее распространенных видов теплоизоляционного материала.

В зависимости от исходного сырья различают шлаковую вату, получение которой основано на переработке металлургических, преимущественно доменных, шлаков, и каменную вату, для производства которой используют горные породы: базальт, диабаз, известняк, доломит, глину и др.

Производство минеральной ваты состоит из двух неразрывно следующих друг за другом процессов: плавления сырья и получения волокон. Если сырьем является огненножидкий шлак, то первый этап технологического процесса отсутствует. Шлаковый расплав из металлургической печи подается в печь-запасник для дегазации, гомогенизации и, при необходимости, корректировки добавками. Плавление твердых сырьевых материалов осуществляют в вагранках, ванных, электродуговых и др. печах, используя при этом в качестве топлива кокс, антрацит, мазут и т. д., а также природный газ и электроэнергию. Для получения качественной ваты расплав должен иметь необходимые физические свойства: текучесть, динамическую вязкость и поверхностное натяжение, значения которых соответствуют принятой технологии и зависят от химического состава сырья. Учитывая это, при составлении шихты из горных пород и корректировке шлаков состав сырья принято характеризовать модулем кислотности и модулем вязкости, добиваясь их значений:

M_K = (SiO₂ + AL₂О₃)/(СаО + МgО) >= 1,2

М_B = (SiO₂ + AL₂О₃)/(СаО + МgO + Fе₂O₃ + FеО + К₂О + др.) < 1,15

Для переработки силикатного расплава в волокно применяются: дутьевой способ, сущность которого заключается в воздействии на вытекающий из печи расплав струи энергоносителя (пара, воздуха), движущегося со скоростью 400-800 м/с. По направлению струи энергоносителя дутьевой способ разделяют на горизонтальный и вертикальный. При вертикальном способе расплав подают на раздув через пластины с тонкими (< 3 мм) отверстиями-фильерами, поэтому способ называется фильерно-дутьевым; центробежный способ, основанный на использовании центробежной силы вращающихся элементов, на которые подается расплав. Одно- или многоступенчатые центрифуги бывают дисковыми, чашечными и валковыми по форме рабочего органа, горизонтальными или вертикальными по расположению плоскости вращения. Наиболее широко в мировой практике применяются трех- или четырехвалковые вертикальные центрифуги; комбинированные способы, в т.ч. центробежно-дутьевой, центробежно-валковый, центробежно-фильерно-дутьевой.

Процесс получения В.М. заканчивается в камере волокноосаждения, состоящей из металлического каркаса, обшитого листовой сталью, с теплоизоляцией. Дном камеры является сетчатый или пластинчатый транспортер, через который в направлении сверху вниз постоянно просасывается воздух, что способствует осаждению волокон. На выходе из камеры минераловатный слой подпрессовывается валиком.

Основные свойства минеральной ваты и технико-экономические показатели ее получения различными способами:

Сырая вата редко используется в качестве теплоизоляционного материала по причинам низкой транспортабельности, невозможности механизированной укладки в конструкции и снижения теплозащитных свойств в процессе эксплуатации. Перечисленные недостатки рыхлой ваты в значительной степени устраняются при изготовлении из нее изделий.