Строительные статьи

Свойства пористой теплоизоляционной керамики с использованием лигнина

Лигнин — это природный поли­мер, вещество одревесневевших рас­тительных тканей, которое скрепляет целлюлозные волокна. Содержание лигнина в древесине доставляет 30%.

Актуальность использования лигнина в качестве выгорающей до­бавки при производстве теплоэф - фективной керамики заключается в том, что этот отход промышленнос­ти используется в незначительной степени, однако он выгодно отлича­ется от другого порообразователя — пен on оли стирол а. Сегодня на раз­личных производствах образуется большое количество лигиинных ве­ществ. из них используется только 30—35*4;, преимущественно в виде топлива. Утилизация лигнина поз­волит решить экологический во­прос: высохший лигнин представ­ляет собой легкое мелкодисперсное вещество, которое разносится вет­ром и засоряет атмосферу. Однако лигнин пока не нашел широкого применения.

Источниками образования лиг­нина являются производство кор­мовых дрожжей и кормовых белков — так называемый гидролизный лигнин, и целлюлозно-бумажная промышленность (сульфатная пе­реработка древесины) — так называ­емая сульфатная черная шелочь.

В процессе гидролиза древесных отходов с целью последующей биоло­гической переработки и получения кормовых дрожжей для животновод­ства образуются попутные твердые продукты, среди которых значитель­ную часть занимает гидролизный лигнин. Химический состав гидро­лизного лигнина, %, приведен ниже:

TOC o "1-3" h z Лигнин.......... 52-67

Трудно гидрол и зу емые

Полисахариды 12-28

Редуцирующие вещества 2-5

Минеральная часть 4-4

Моносахариды.......... 0.8-1

Минеральные

И органические кислоты 0,5-1.6

Смолистые вещества 8-12

Колебания химического состава гидролизных липни нов зависят от исходного сырья и технологических особенностей производства.

Влажность лигнина составляет 60—70%. Очищенный лигнин со­держит 60—65% углерода, 6% водо­рода, 30% кислорода.

Плотность абсолютно сухого лигнина составляет 1,5 г/см3, плот­ность в насыпном состоянии абсо­лютно сухого лигнина — 0,2 г/см3.

Сульфатная (черная) шелочь, которая образуется при производ­стве целлюлозы сульфатным спо­собом, состоит из органической (65—70^) и минеральной части. В минеральной части содержатся, преимущественно соли натрия. Главным компонентом органичес­кой части является щелочной лиг­нин. Его масса, которая переходит в щелочь, составляет 500 кг/т цел­люлозы. Сегодня на большинстве целлюлозных заводов регенерируют едкий натр, а органическое вещест -

Iooo°c

Во (лигнин) ис пол ьзу ют как то пл и во в регенерационных печах. Однако сжигание этого продукта является нерациональным, поскольку он представляет собой ценное сырье.

Сульфатная (черная) щелочь при нормальных условиях представляет собой водорастворимую жидкость темного цвета сложного орган ом и- нерального состава. Ее химический состав, %: органическая часть — лиг­нин, растворимый в метаноле 13,56—14,03; лигнин, не растворимый в метаноле 13,55—18,84; целлюлоза 0.45-0,59; полисахариды 0,29-1,04; жирные кислоты 0.29—1,35; смоля­ные кислоты 0,59—1,93; окисленные смоляные кислоты 2,6—4,6; органиче­ские кислоты 4,56—6,5; минеральная часть — свободный едкий натр 0,6—1,4; органически связанный ед­кий натр 8,7—10,84: карбонат натрия 12,53-14,17; сульфит натрия 0,53-0,7; сернокислый натрий 3,31—3,82.

Лигнин имеет развитую по­верхность, которая составляет 680—750 м2Д - Наличие кислот и смолистых веществ обусловливают рыхлость лигнина при высокой влажности.

Для исследований свойств тел - лоэффективной стеновой керамики с использованием лигнина было использовано глинистое сырье Кировоградского месторождения (Ш ел ой), которое п редставл ен о желто-бурыми суглинками. Они от­носятся к группе легкоплавкого сы­рья с содержанием А1203 (13,18% в прокаленном состоянии), с вы­соким содержанием красящих ок­сидов. Это сред недисперсное гли­нистое сырье с низким содержани­ем крупнодисперсных включений и умеренной пластичностью. Хими­ческий состав глинистого сырья, %, следующий: Si02 — 67,15; А1->03 - 12,14; Ре203 - 4.21; ТЮ2 -"0,32; СаО - 4,42; MgO - 1,53; SO, - сле­ды: Na20 - 0,75; К20 - 1,59; S п. п.п. - 7,52; сумма — 99.63.

Введение лигнина улучшает пла­стические свойства глинистых масс.

Оптимальное содержание лигни­на для повышения пластичности глинистой массы составляет 15—25% в зависимости от дисперсности гли­нистого сырья, то есть количества поверхностно-активной составляю­щей, необходимой для образования мономолекулярного слоя. Сущест­венное влияние на улучшение плас­тичности окатывают компоненты, растворимые в воле.

Другим полезным свойством лигнина является то, что он может быть использован в качестве выго­рающей добавки, поскольку являет­ся мелкодисперсным материалом и имеет высокую теплотворную способность от 5500 до 16500 кг/м3. Выгорание лигнина в шихте проис­ходит со значительным тепловыде­лением и образованием большого количества пор. При введении лиг­нина в шихту в количестве 10—40% по объему плотность шихты в сред­нем снижается на 8—30%.

На рисунке приведены усред­ненные зависимости основных свойств пористых керамических из - дел и й от содержан ия л и гн и н а.

Технологическая линия хзя про­изводства таких изделий использует стандартное оборудование и вклю­чает ящичный питатель, бегуны, вальцы (грубого и тонкого помола), промежуточный ящичный пита­тель, фильтр-смеситель, вакуум - пресс, автоматическое резательное устройство, камерную сушилку, туннельную печь.

Свойства пористого керамическо­го кирпича с использованием лигни­на улучшаются при введении допол­нительно золы и шлака T3LI.

[1] - пост выдержки, 4 - пост распалубки; 5 — автоклавная вагонетка с массивом, 6 - автоклавная вагонетка с разрезанным массивом; 7 - смеситель, 8 - машина горизонтальной резки, 9 - машина про­дольной резки; 10. 11 - мосты подачи автоклавных вагонеток; 12 мо­норельс; 13 - таль электрическая канатная грузоподъемностью 500 кг, 14, 15 - пути транспортировки вагонеток

[2] лено особенностями койструкцйт^ использованными материалами^*' ,;' ; В Ъбдаста соединения строитель-.' Нык*' Элементов некоторых конст­рукций внешняя экзотермическая по­верхность по плошади может быть в несколько раз батьше внутренней эн­дотермической поверхности. Через эти строительные элементы на едини-

[3] R>rfa'^InaCOOTBeTCTByK)T констРУкМии наружных стен жилых зданий, общежитий, магазинов, обследованных е натурных условиях. статье влажность минераловатного утеплителя представлена в мае. % и в дальнейшем по тексту слово - мае.» не повторяется.