технология производства строительных материалов

Технология производства строительных материалов с использованием АВС представляет огромный интерес в получении нано-модифицированного бетона, цемента с высокой тониной помола, сверхпрочного силикатного кирпича и пр.

Аппарат Вихревого Слоя или АВС-100 прошел промышленные испытания на предприятиях на различных технологических процессах. Так, как показывает практика, АВС эффективно заменяет такие устройства как шаровые, вибрационные, молотковые мельницы, различные измельчители и диспергаторы. АВС используется в качестве реакторов, смесителей и прочего оборудования.

Аппарат Вихревого Слоя АВС-100

Аппарат Вихревого Слоя АВС-100


Применение в керамзитовой промышленности


производство стройматериалов

Керамзит. Общий вид

В процессе производства керамзита глинистое сырье подвергается гомогенизации и измельчению в глиномешалках, вальцах, бегунах. Однако это оборудование не обеспечивает качественного измельчения, в результате чего прочность керамзитового гравия низка. Недостаточные измельчения и гомогенизация сырья приводят к тому, что даже 3% карбонатных включений в хорошо вспучивающихся легкоплавких глинах делает их непригодными: полученный из них керамзит теряет прочность или разрушается при хранении вследствие гидратации CaO. Мы предлагаем решение этой проблемы – Аппарат Вихревого Слоя.

Сильно запесоченные глины с содержанием свободного SiO2 до 10-30% также малопригодны для изготовления керамзита. Все эти проблемы в значительной степени могут быть решены в случае обработки сырья в вихревом слое. Измельчение и гомогенизация в АВС шихт для получения керамзита общестроительного и специального назначения дали значительный эффект снижения объемной массы и повышения прочности (табл)

Таблица 1

Результаты измельчения и гомогенизации в АВС шихт для получения керамзита

№ опыта

Характеристика сырья и продолжительность обработки в АВС

Механические свойства керамзита

При обработке шихты
в АВС

При смешении шихты
вне АВС

Объемная масса, γ, г/см3 Предел прочности при скалывании σс*10-5, Па Коэффициент конструктивного качества Объемная масса, γ, г/см3 Предел прочности при скалывании τс*10-5, Па Коэффициент конструктивного качества
 1 Смышляевская глина с 26% свободного SiO2 (обработка шликера 30 с) 0,24 2,25 10,3 0,38 1,60 5,1
 2 Тоже с 41% свободного SiO2 (обработка шликера 30 с) 0,34 2,45 7,8 0,84 3,24 4,1
 3 Часовъярский монотермит (сухая обработка 7 мин) 0,85 29,4 36 1,6 9,81 6,5
 4 Глина Образцово-Печорского месторождения 50%, зола угольная 50% (сухая обработка 7 мин) 0,57 10,7 18 0,58 1,32 8,4
 5 То же при опудривании полуфабриката каолином (сухая обработка 7 мин) 0,74 27,9 32,0

 

Так, шликерная обработка смышляевской глины с содержанием свободной двуокиси кремния до 40% привела к уменьшению объемной массы керамзита почти в два раза при одновременном увеличении прочности (коэффициент конструктивного качества почти в два раза выше у керамзита, изготовленного из обработанной а АВС шихты). Причиной резкого улучшения свойств керамзита, очевидно, является активация кварцевого песка, вызванная образованием активных центров – свободных радикалов, возникающих в результате разрыва силоксановой связи Si—O аналогично тому, как это происходит при диспергировании SiO2 в дезинтеграторах при большой частоте вращения ротора.

Активация SiO2 приводит к тому, что двуокись кремния активно участвует в силикато- и стеклообразовании. После обжига керамзита в гранулах отсутствуют крупные частицы SiO2, являющиеся концентраторами напряжений. Наличие SiO2 в составе стекла повышает прочность и термостойкость. Хорошие результаты дает сухая обработка сырья в вихревом слое. Например, из часовъярского монотермита получен легковесный огнеупорный заполнитель с объемной массой, в два раза меньшей, и прочностью, в три раза большей, чем у контрольных образцов (опыт 3, табл. 1). Положительный эффект достигнут при сухой обработке в вихревом слое многокомпонентных шихт, включающихдо 50% золы ТЭС (опыты 4 и 5).

Приведенные примеры показывают, что применение АВС весьма перспективно для получения качественного керамзита из запесоченного из закарбонизированного сырья, для получения керамзита с повышенной прочностью и термостойкостью, высококачественных заполнителей из шихт, включающих до 50% отходов, например угольной золы.


Производство ячеистых бетонов


Ячеистый бетон

Ячеистый бетон

Ячеистый бетон получают в результате затвердевания предварительно вспученной при помощи газообразователя смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента. В качестве газообразователя наиболее часто применяется алюминиевая пудра, которая, реагируя с водным раствором гидроокиси кальция, выделяет водород.

Известно, что с уменьшением размера пор и увеличением однородности пористости качество ячеистого бетона повышается. Для достижения этого необходимо равномерное распределение алюминиевой пудры в массе и увеличение степени дисперсности. Кроме этого, структура ячеистого бетона определяется таким технологическим фактором, как содержание в смеси активного CaO.

Обычно подготовка газообразователя сводится к частичному удалению парафиновой пленки с поверхности частиц алюминия путем перемешивания ее с водой и поверхностно-активными веществами и последующему введению суспензии в смесь. Из-за низкой эффективности перемешивающих устройств парафиновая пленка практически не удаляется. Кроме того, имеет место коагуляция частиц алюминия, приводящая в дальнейшем к местной концентрации газовыделения в изделиях, появлению раковин и трещин. Из-за недостаточности газовыделения в случае производства газосиликата в смесь приходится вводить до 25% извести. Необходимость дополнительного введения извести диктуется также требованием к моменту окончания газовыделения получить за счет гидратационного схватывания прочность бетона, достаточную для удержания его во вспученном состоянии. Применение АВС для подготовки суспензии алюминиевой пудры в производстве газосиликата позволило полностью избежать коагуляции частиц алюминия, повысить их активность, выход газа и гомогенность смеси. Некоторые сравнительные данные по физико-химическим свойствам газосиликата, полученного с использованием алюминиевой суспензии, приготовленной разными способами, приведены в табл. 2.

 Таблица 2

 Физико-механические свойства газосиликата, полученного с использованием алюминиевой суспензии, приготовленной разными способами

№ опыта Условия приготовления суспензии

Производительность аппарата АВС-100, л/ч

Механические свойства газосиликата

При обработке суспензии алюминиевой пудры в АВС

При подготовке суспензии алюминиевой пудры в аппарате с мешалкой

Объемная масса, γ, г/см3

Предел прочности при скалывании σс*10-5, Па Коэффициент конструктивного качества Объемная масса, γ, г/см3 Предел прочности при скалывании τс*10-5, Па

Коэффициент конструктивного качества

1 Алюминиевая пудра – 100% по отношению к расчетному количеству

120

385

377

414

18,7

10,3

11,8

2,56

1,47

1,41

396

419

438

15,2

79,5

10,8

2,03

0,92

1,14

2 То же – 90% по отношению к расчетному количеству

950

386

427

375

14,5

15,2

12,3

1,85

1,70

1,80

437

14,1

1,51

Из таблицы следует, что при использовании алюминиевой суспензии, обработанной в АВС, получен газосиликат, прочность которого на 10-30%, а коэффициент качества 20-60% больше, чем у контрольного (табл. 2, опыт 1).

Применение АВС дало возможность на 10% сократить расход газообразователя и на 2% извести, причем утяжеления газосиликата не произошло. Наоборот, объемная масса его уменьшилась, а прочность возросла. Очевидно, что качество газобетонов может быть также повышено за счет обработки в вихревом слое известково-песчаной или цементно-песчаной смеси с целью активации SiO2 аналогично тому, как это происходит при производстве керамзита.


Производство силикатного кирпича


Силикатный кирпич

Силикатный кирпич

Сырьем для производства силикатного кирпича служит кварцевый песок (92-95% сухой смеси) и известь (5-8%). Прочностные характеристики кирпича находятся в прямой зависимости от степени активации SiO2 и равномерности смешения компонентов. В связи с этим большой практический интерес представляет применение АВС для обработки сухой смеси с целью смешения и активации компонентов. В связи с этим были проведены опыты по активации известково-песчаной смеси путем просыпания ее через вихревой слой аппарата АВС-100. Интересно отметить, что при такой кратковременной обработке смеси (частички смеси в зоне вихревого слоя находились на протяжении долей секунды) измельчения песка и извести практически не наблюдается. О степени активации можно судить по изменению механических свойств полученного из этой смеси силикатного кирпича.

 

Условия обработки смеси в АВС

Предел прочности при сжатии
σс*10-5, Па

Без обработки

91,2
Однократное просыпание через слой

239,5

Двукратное

324,5
Трехкратное

328,1

 Как видно из приведенных данных, кратковременной активацией смеси прочность силикатного кирпича может быть увеличена более чем в 3,5 раза.

Очевидно, что аналогичная обработка извесково-песчаных, известково-зольных и известково-кремнеземистых смесей приводит к столь же заметному увеличению механических свойств силикатных бетонов, широко применяемых в сборном строительстве.