Строительные статьи

Эффективный пенобетон и новое оборудование для его производства

Гл. редактор: Ilean Митрофи- нович, если Владимир Алексеевич является Вашим компаньоном по внедрению разработок, то что Вас сблизило?

И. М. Баранов: Для фирмы ЦГС <СТРОЙ ГАРАНТИЯ» мы разрабо­тали на основе отечественных акри­ловых сополимеров составы, техно­логию приготовления и применения песчаного бетона, штукатурного раствора, клея для ремонта элемен­тов и конструкций мостов, эксплуа­тирующихся в сложных климатичес­ких условиях (защитные рубашки опор, карнизы, откосы и лр.).

В. А. Хотин: Мы на практике убедились, что наши полимерие - мснтные материалы имеют очень высокие физико-технические свой­ства (прочность при изгибе, повы­шенную деформативность, водоне­проницаемость, морозостойкость, коэффициент размягчения и низкое волопоглошение). Кроме этого мы используем разработанные дня нас фирмой «НТЦ ЭМИТ» лаковые акриловые покрытия для зашиты поверхности строительных конст­рукций и изделий от атмосферных воздействий и загрязнений. Приме­нение пенобетона и других разрабо­ток является продолжением наших деловых взаимоотношений.

Гл. редактор: Иван Митрофа - нович, что нового Вы внесли в техно­логию получения безавтоклавного пе­нобетона?

И. М. Баранов: При разработке пенобетона, названного нами «ЭКСТРАПОР» (ТУ 5767-001- 18896209-2000), решались задачи получения особо легкого тепло­изоляционного пенобетона со сред­ней плотностью в сухом состоянии 250, 300 и 350 кг/м3, который за­твердевал бы через 30—60 мин. имел прочность при сжатии не менее 0,75-1; 1-1,2 и 1,25-1,4 МПа со­ответствен но, теплопроводность 0,075-0,085 Вт/(м°С), а сорбиион - ное увлажнение 6—10 %. У тепло­изоляционного пенобетона со сред­ней плотностью 400 и 500 кг/м-1 прочность при сжатии должна быть 1,6—1,7 и 2—2,5 МПа, а у конструк­тивного пенобетона плотностью 600 кг/м3 - 3,8-4,2 МПа.

Поставленные задачи решали путем активации цементного теста, использования ускорителей тверде­ния цемента и применения поли­мерных добавок на основе акрило­вых сополимеров, которые после от­вердевания модифицируют и упроч­няют структуру материала. При не­обходимости применяли волокнис­тый наполнитель. Учитывая тот факт, что наибольшую прочность может иметь пенобетон только с мелкопористой структурой, для ее формирования применяли стабили­зирующие добавки, роль которых выполняли акриловые сополимеры. А так как мы ориентировались на применение отечественных пенооб­разователей, то добавлять стабили­заторы было просто необходимо.

Разрабатывая составы пенобето­на, нам удаюсь установить условия, при которых во вспененную компо­зицию можно вводить гидрофо - бизирующие добавки и гидрофоби - зировать во всем объеме структуру пенобетона, что коренным образом улучшает показатели по еорбци - онному увлажнению и водопо- глошению материала. При этом водопоглошение пенобетона может иметь значения, не превышающие 15-20 мае. %. Таким образом, у пенобетона «ЭКСТРАПОР» зна­чительно расширяется область применения, улучшаются техноло­гические и конструктивные воз­можности по сравнению с такими материалами, как пенополистирол. минеральная вата и др.

Гл. редактор: Расскажите, по­жалуйста, о своем оборудовании и его оппичии от известного.

И. М. Баранов: Для приготовле­ния и подачи пенобетонной смеси к месту укладки разработано и исполь­зуется следующее оборудование.

Мобильная пеногенера горная ус­тановка е ручной загрузкой компонен­тов. Установка разработана для при­готовления пенобетона на неболь­ших производственных участках и в условиях индивидуального строи­тельства. В упрошенном варианте та­кую установку можно изготовить на базе серийного раетворосмееителя СБ-133 путем его модернизации, ко­торая осуществляется с помощью вставки, дополнительно изготовляе­мой и устанавливаемой между при­водом и баком смесителя. На валу смесителя вместо перемешивающего рабочего органа закрепляется тур - бинка с реверсивным вращением. С ее помощью при вращении в одну сторону производится приготовле­ние пенобетона, а при вращении в другую сторону происходит разгруз­ка с подачей смеси к месту укладки.

П роизводительность установки при объеме замеса 0,12 м3 до 2 м3/ч. Масса установки i80 кг. Установлен­ная мощность 4,5 кВт, а габаритные размеры всего 1000x500x1250 мм.

Оборудование непрерывного раз­дельного приготовления лены, приго­товления и активаиии цементного теста, их смешивания и подачи к мес­ту укладки.

Это оборудование, разработан­ное с учетом специфики нашего состава пенобетона и порядка вве­дения компонентов, состоит из аг­регатов и устройств, установлен­ных в технологической последова­тельности и соединенных между собой системой быстроразъемных кабелей и шлангов. Для читателей журнала приводим технологичес­кую схему.

Производительность оборудова­ния в зависимости от плотности пе­нобетонной смеси может меняться в пределах от 3 до 6—8 м3/ч. Масса основных агрегатов в кг составляет соответственно: пеногенератор 23, смеситель 47, активатор 180, нако­питель 200.

В отличие от известного обору­дования у нас основные агрегаты (пеногенератор и смеситель) запро­ектированы без врашаюшегося ра­бочего органа, обычно использую­щегося для получения пены и при­готовления пенобетона. У смесите­ля для универсальности использо­вания мы предусматриваем силовой привод, но подключаем его только при приготовлении бетона с высо­кой плотностью. Для подачи жид­ких компонентов (вспенивающего раствора и стабилизатора) примене­ны дозирующие насосы, а пена го­товится и перемешается с помощью сжатого воздуха. Сжатый воздух и стабилизирующая добавка, пре­пятствующая коалесценции пу­зырьков, позволяют нам получать необходимую мелкопористую структуру пенобетона, тогда как ме­ханическое перемешивание пепы и смеси всегда формирует структуру пенобетона с разным размером пор, в том числе со значительным коли­чеством воздушных пор большого раз мера, которые я вл я ются концен­траторами напряжений и снижают прочность.

Гл. редактор: Не могли бы Вы на­звать организацию или предприятие, где работает Ваше оборудование?

И. М. Баранов: Похожее обору­дование. работающее по аналогич­ной технологической схеме, имеет ООО «АНКОР-Челябинск». Они по­лучили от нас технологию производ­ства пенобетона «ЭКСТРАПОР» и ее осваивают, выполняя большие объе­мы по утеплению кровли.

В. А. Хотин: Хочу добавить, что мы с Иваном Митрофановичем в настоящее время работаем над ос­воением опытного комплекта обо­рудования и планируем запустить его в серию.

Гл. редактор: Понятно, что ва­ша технология актуальна для созда­ния производств в регионах; где в недо­статочных количествах производят­ся традиционные виды строительных материалов. Владимир Алексеевич, скажите, пожалуйста, а какой инте­рес проявляют московские строители к новым разработкам?

В. А. Хотмн: По материалам, ко­торые используются при ремонте мостов и других транспортных со­оружен ий. мы в тесном контакте ра­ботаем со столичными организаци­ями «ГОРМОСТ» и «ГИДРО­МОСТ». В частности, полимерце - ментные штукатурки и клеи приме­няем при ремонте Северя ни некого путепровода, искусственный деко­ративный камень, имитирующий текстуру красного гранита, будем применять при ремонте причала на р. Яуза. А к пенобетону «ЭКСТРА - ПОР» проявили интерес мои колле­ги из «Московской строительной гильдии» и приняли решение о со­здании нескольких производств по изготовлению различных пенобе­тон ных изделий в Москве и области.

Гл. редактор: Вы ничего не гово­рите о формах. У Вас есть какое-ли­бо интересное техническое решение по формооснастке?

И. М. Баранов: Мы разработали вариант кассетных форм для стено­вых блоков и теплоизоляционных плит. Что касается плит внутренних перегородок зданий, то этот вопрос является проблемным. Перегород­ки, как это известно, в общем объе­ме конструкций, например жилых зданий, занимают более 30%. Осо­бым спросом в настоящее время у строителей пользуются пазогреб - нсвыс плиты. С ними удобно рабо­тать и качество поверхности стен получается хорошее. Проблема в том, что пазогребневые плиты внутренних перегородок требуемо­го качества в стране производятся только в г. Катино (Ленинград­ская обл.) и г. Новомосковск (Туль­ская обл.). Да и по звукоизоляции эти плиты, имея толщину 80 мм. го­дятся только для возведения меж­комнатных перегородок с дверным проемом. Но уже сегодня перего­родки требуются со звукоизоляцией 45 дБ и более.

Для разрешения проблемы изго­товления плит внутренних перего­родок со звукоизоляцией, соответ­ствующей современным требовани­ям, разработаны технические усло­вия «Плиты пазогребневые много­функциональные для стен и перего­родок» (ТУ 5742-002-18896209-01). технология производства пазогреб - невых плит толщиной 80. 100. 120 и 150 мм„из вспененных, литых гип­совых смесей и пенобетона, в том числе с гидрофобизацией структу­ры, и техническая документация на опытный образец кассетной фор­мы, где торцевые профилеобразую- шие стенки пазогребневых плит за­проектированы из алюминиевого профиля. В таких формах пазогреб­невые плиты требуемого качества и звукоизоляции можно будет изго­товлять не только на специализи­рованных предприятиях, но и на производственных участках строи­тельных фирм. Опытный образец формы, например для изделий раз­мером 600x300x120 мм, имеет массу 300 кг, объем изготавливаемых из­делий в форме составляет 0,45 м3.

Гл. редактор: Мы желаем вам успешного развития сотрудничества.

По вопросам приобретения технологии и оборудования обращаться по телефонам: jj (095) 351-96-73,202-64-44. 276-27-42 |

Су шествует довольно много отчо - дов. содержащих сульфат кальция — фосфогипс. цитрогипс и т. д. В по­следние годы этот список пополнили отходы, образующиеся при десульфу - ризацми отходящих газов ТЭС. Ввиду того, что стандарты охраны чистоты воздушного бассейна в большинстве развитых стран чрезвычайно жесткие, на эту проблему выделяются большие средства, и поэтому непрерывно рас­тет количество содержащих сульфат кальция отходов от лесульфурн зации и, следовательно, обостряется про­блема утилизации. Уже имеется мно­голетний опыт использования отхо­дов при лесульфурнзации отходящих газов ТЭС в качестве добавки при по­моле цемента вместо природного гип­сового камня на цементном заволе Allenloxxn Cement Company (шт. Пен­сильвания. США). Ниже рассматри­вается технология изготовления из отходов дссульфури заиин высокока­чественного полуводного гипса.

В г. Шраплау (округ Мсрзе - берг/Кверфурт, ФРГ) введена в экс­плуатацию установка по переработ­ке содержащих сульфат кальция отходов от лесульфуризаиин отхо­дящих газов соседних четырех ТЭС. Задача переработки — получить из таких отходов полу водный гипс, ис­пользуемый для изготовления гип- соволокнистых плит, известных на европейском рынке под торговой маркой FcrmaceH. Предприятие принадлежит фирме FELS-WERKE GmbH, являющейся вторым в Ев­ропе производителем извести. Эта фирма поставляет на ТЭС извест­няк для десул ьфурнзацин из отходя­щих газов и получает с ТЭС лля пе­реработки содержащие сульфат кальция отходы.

Отходы на перерабатывающую установку поступают как автомо­бильным, так и железнодорожным транспортом. Предварительно отхо­ды складируют на крытом промежу­точном складе вместимостью 500 т. Склад оборудован автоматизирован­ным мостовым краном, выполняю­щим операции по индивидуальному складированию отходов, поступаю­щих с различных ТЭС, их переме­шиванию и подаче на переработку или на участки» предназначенные Д1Я хранения сырьевой смеси.

Технологическая линия для пе­реработки отходов, содержащих сульфат кальция, разработана FELS - WERKE GmbH при сотрудничестве с Salz^itter Analjenbau GmbH. Пер­вая фирма осуществила проектиро­вание предприятия с учетом разра­боток второй фирмы и строительст­во предприятия. Вторая фирма раз­работала процесс переработки, спе­цификацию оборудования, надзор за монтажом и пуском оборудования. Установка с часовой производитель­ностью технологической линии до 40 т высококачественного штукатур­ного гипса была построена в течение 6 мес; капиталовложения составили около 16 млн DM.

Перерабатывающую установку обслуживает один оператор. На пе­реработку с ТЭС поступают отходы с влажностью 6—13%. Технологиче­ская линия включает следующие переделы.

Узел литания. От. чол, содержа­щий сульфат кальция, поступает в питательный бункер со специаль­ным выгрузочным ленточным кон­вейером, скорость которого кон­тролирует производительность тех­нологической линии по штукатур­ному гипсу в интернале 6—40 г/ч. При этом даже при объемном дози­ровании отхода, содержащего суль­фат кальция, качество готовой про­дукции остается неизменно высо­ким. Известно, что содержащие сульфат кальция отходы при лесуль- фировании отходящих газов ТЭС имеют тенденцию к образованию сводов и вследствие этого к зависа­нию в бункерах, силосах и в транс­портирующем оборудовании. Для устранения таких нежелательных явлений на рассматриваемой уста­новке используют специальное по­крытие поверхности питательного бункера и дезинтегратор на выходе из бункера.

Узел подачи горячего газа. Гене­ратор горячего газа отапливается исключительно природным газом. Порция отходящих газов из цик­лонного сепаратора реимркулиру - ется В результате температура горя­чего газа на выходе генератора не превышает 750"С.

Применение генератора горяче­го газа позволяет снизить расход топлива за счет использования в ка­честве воздуха для горения отходя­щего горячего воздуха (с температу­рой 90"С) после охлаждения готово­го продукта. При этом также снижа­ется расход электроэнергии, так как обеспечивающий рециркуляцию вентилятор работает в генераторе горячего газа с минимальным (0.1—0.2 кПа) напором. Использо­вание системы электронного кон­троля параметров горелки обеспе­чивает точное (с точностью до 1"С) регулирование температуры и поз­воляет отказаться от использования футеровки в камере горения В ре­зультате поддержания соотношения воздуха для горения и природною газа близким к стсхиометрическому в системе обеспечивается высокое парциальное давление водяных па­ров. Готовый штукатурный гипс пе­ремешается после обработки в каль - цинаторе пснвмотранспортом.

Сушилка/кальцинатор в принци­пе представляет собой две самосто­ятельные камеры объемом по 10 м-1 каждая. В каждой камере установ­лено по одному оснащенному мо­лотками ротору с длиной около 2500 и диаметром около 2000 мм. Для из­готовления панелей FERMACELL штукатурный гипс должен обладать крутой гранулометрической кривой и высоким коэффициентом фильт­рации. Для обеспечения такого зер­нового состава продукта необходи­мо предотвращение пере измельче­ния мелкой фракции путем огра­ничения скорости прященпя ротора 15 м/с. Такая скорость обеспечивает создание условий для удовлетвори­тельного коэффициента теплообме­на между газом и твердой фазой при
минимальном переизмельчении ма­териала. Ниже приводятся данные о гранулометрии готового штука­турного гипса.

Зерновой состав, мкм: 25; 50; 6; 102. Остаток на сите: 60,5; 31,1; 3,7; 0,8.

В первой камере влажный отход от десульфуризании отходящих га­зов ТЭС вступает в спонтанный контакт с горячим газом из генера­тора горячего газа и немедленно вы­сыхает еще до того, как попадает для обжига во вторую камеру. В ре­зультате в течение 0,8—1,2 с пребы­вания в первой камере остаточная влажность материала стабилизиру­ется. Время пребывания материала во второй камере составляет около 0,6 с. Дополнительная тепловая об­работка, в ходе которой завершает­ся термическая обработка материа­ла. продолжается еше примерно 2 с. в течение которых материал пенвмотранспортом переносится в циклонным сепаратор.

Такая конструкция данного узла технологической схемы позволяет разграничить этапы сушки и обжига. Потребность в тепловой энергии на­грева и сушки отходов десульфури - заиии отходящих газов существенно снижает температуру горячего газа из генератора. Это гарантирует мяг­кий обжиг в параллельном токе. Не­смотря на относительно высокую температуру (до 750°С) газа на входе в сушилку/кальцинатор. в таких ус­ловиях подавляется образование нерастворимого ангидрита, а содер­жание растворимого ангидрита до стабилизации ограничивается 15%.

Циклонный сепаратор и фильтр. Для очистки газового потока вы­бран высокоэффективный сепара­тор Hurriclon (см. рисунок), создаю­щий небольшую (до I к Па) потерю напора. У этого сепаратора имеется два выхода для очищенных газов. Верхний выход — для рециркулиро - ванного газа из генератора и распо­ложенный ниже выход — для отхо­дящих газов, направляемых в рукав­ный фильтр. Сепаратор предназна­чен для осаждения не менее 98% твердой фазы (верхний выход), что обеспечивает минимальную пыле­вую нагрузку рениркулируемого га­за. Остающаяся в реииркулируечом газе твердая фаза является основ­ным источником нерастворимого ангидрита, формирующегося в ре­зультате контакта обрабатываемого материала с газом с максимальной температурой 750°С, выходящим из генератора горячего газа. Однако вследствие высокой эффективности сепаратора содержание в штукатур­ном гипсе нерастворимого ангидри­та не превышает 2%.

Другой целью использования се­паратора является очистка отходя­щих газов. В этом случае слишком высокая эффективность сепаратора создает нежелательный эффект, так как слишком тонкая фракция мате­риала, являющаяся основным ком­понентом пылевой нагрузки отхо­дящих газов, может засорить ткань рукавного фильтра. Поэтому эф­фективность сепаратора не должна превышать 85%. В результате дости­гается предотвращение засорения гкани за счет наличия в пыли более крупных частиц.

Поставленные цели достигаются за счет определенной геометрии двой­ной трубки и статического дефлекто­ра циклонного сепаратора, а также за счет определенных и контролируе­мых параметров (объем, температура и плотность) рениркулируемого газа. Перечисленные мероприятия спо­собствуют тому, что предельное со­держание в отходящих газах пыли со­ставляет 20 мг/м3 (на сухое вещество) и падение напора в рукавном фильтре составляет 0,8— I кПа.

Стабилизатор. Как уже упомина­лось выше, входяший в стабилиза­тор штукатурный гипс содержит около 15% растворимого ангидрита и небольшое количество необрабо­танного дигидрита сульфата каль­ция. Целью использования стаби­лизатора является выдерживание обожженного хштериала при повы­шенной температуре, близкой к температуре обжига, и повышенной влажности в течение 20 мин. В ре­зультате снижается содержание рас­творимого ангидрита и доля в про­дукте дигидрата. Пребывание мате­риала в стабилизаторе обеспечивает эффект старения, т. е. контролируе­мой искусственной стабилизации штукатурного гипса.

Охладитель. Из стабилизатора штукатурный гипс поступает в ба­рабанный охладитель, где происхо­дит бесконтактное охлаждение ма­териала до 80°С окружающим воз­духом. Воздух на выходе из охлади­теля характеризуется температурой 90°С и полным отсутствием пыли. В результате использования этого на­гретого воздуха в качестве воздуха для горения в генераторе горячего газа или обогрева помещений в хо­лодное время года достигается зна­чительная экономия тепла.

В Индии в г. Гуджарате при про­изводстве красителей по техно­логии, предусматривающей суль­фирование нафталина олеумом и серной кислотой с последующим нитрированием азотной кислотой, в качестве промежуточного продук­та при нейтрализации свободной серной кислоты известняком обра­зуется шламовый отход, условно на­званный Н-кислый гипс, который до последнего времени после про -