Роторный измельчитель диспергатор (механо-гидроударно-кавитационно-диссипационного действия) и его применение в технологиях производства строительных материалов нового поколения.

О ТЕХНОЛОГИЯХ И МАТЕРИАЛАХ:

Основные сферы внедрения – строительство и строительные материалы, сельское хозяйство, пищевая промышленность, энергосбережение, тепловая энергетика, нефтепереработка, химическая промышленность, создание новых сплавов в металлургии, получение новых композитных материалов, наноиндустрия, экология.

I. СТРОИТЕЛЬСТВО И ИННОВАЦИОННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ:

1.1. Ультрадисперсный геосинтетический вяжущий материал:

Ультрадисперсный вяжущий материал приготавливают из кремнийсодержащего минерального сырья при необходимости предварительно измельчённого до 1,0 мм (опока, стекло и другое прочное сырьё) или до 50 мм (диатомит, трепел, мергель и другое мягкое сырьё) или дисперсного (зола, ультрадисперсный микрокремнезём и др.).

Минеральное сырьё диспергируют в водном растворе гидроксида щелочного металла с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90 – 100⁰ С.

Предварительное введение в воду твёрдого гидрооксида щёлочного металла приводит к ускоренному разогреву смеси за счёт теплоты реакции растворения твердого гидрооксида щёлочного металла и образования гидросиликатов щёлочного металла при дальнейшем введении минерального сырья.

В совокупности активная дезинтеграция, смешение и разогрев от эффекта кавитации и химических реакций растворения твёрдого гидрооксида щёлочного металла, и образования гидросиликатов щёлочного металла при атмосферном давлении происходит не более 5-ти минут, что приводит к ускоренному получению ультрадисперсного вяжущего материала.

Дисперсионную среду смеси в виде 8,33-31,91% водного раствора гидроксида щелочного металла приготавливают реакционно - кавитационным способом.

На одну массовую часть гидроксида щелочного металла вводят 1 – 4 массовые части аморфного кремнезёма, дезинтеграцию и омульгирование которого за 30 – 120 циклов проводят до гранулометрических размеров в диапазоне 20 – 100 нм.

ООО «Кавикорм инжиниринг» совместно с ПГУАС (г.Пенза) организует мероприятия по внедрению реакционно-кавитационного способа переработки ископаемых минеральных ресурсов, отходов ТЭЦ, горнодобывающих, обогатительных, металлургических и химических комбинатов с применением – Ультрадисперсного геосинтетического вяжущего материала для производства:

1. Вяжущих смесей и композиций;
2. Пенобетона;
3. Пеногазобетона;
4. Газобетона;
5. Пеносиликатов;
6. Газосиликатов;
7. Силикатных и силикатно-полимерных красок;
8. Водоэмульсионных красок;
9. Густых композиций, способных образовывать при нанесении валиками рельефные покрытия;
10. Составов для нанесения декоративных покрытий;
11. Сухих смесей для строительства и отделочных работ;
12. Шпатлевок для заделки трещин и подготовки поверхности под покраску;
13. Паст с различными свойствами;
14. Пеностеклокерамики (гранулы, щебень, блоки, плиты);
15. Керамзита;
16. Фильтровальных порошков («кизельгур»), гранул и щебня;
17. Катализаторов химических процессов;
18. Высокопрочных тротуарной плитки, бордюр и заграждений;
19. Искусственных камней литьем, пресованием, вибропресованием под «дикий» камень, мрамор, гранит, змеевик и т.д.
20. Малых архитектурных форм;
21. Искусственного кубического щебня;
22. Силикатного кирпича;
23. Керамического кирпича;
24. Керамических труб и изделий;
25. Мастик и замазок, шпатлёвок со специальными свойствами;
26. Герметиков;
27. Обжиговых и безобжиговых кирпичей из диатомита;
28. Антикорроизионных покрытий;
29. Водоотталкивающих эмульсий и покрытий;
30. Теплоизоляционной и жаропрочной керамики;
31. Форм для литья;
32. Смесей для футеровки плавильных агрегатов и разливочных ковшей в металлургии;
33. Обмазок сварочных электродов;
34. Высокопрочных тяжёлых бетонов в т.ч. самовыравнивающихся;
35. Высокопрочных реакционнопорошковых (безщебеночных) дисперсно-наноармированных бетонов нового поколения;
36. Бетонов общего назначения повышенной прочности с использованием каменной муки (отсева камнедробления);
37. Минерально-шлаковых бетонов с использованием каменной муки (отсева камнедробления);
38. Геосинтетических безцементных бетонов на основе отверждения каменной муки;
39. Железобетонных конструкций строительных и специальных (плавающие доки, причалы, баржи и т.д.);
40. Гидроизоляционных, кислотоупорных и других специальных составов;
41. Автодорог (силикатирование почв и оснований дорог, бетонирование дорог с приготовлением смеси на месте бетонирования, преднапряженные дорожные плиты);
42. Клея для стеновых блоков, плиток и т.д.;
43. Изделий из отходов лесопереработки;
44. Изделий из соломы и шелухи риса, гречихи и т.д.;
45. Изделий из торфа;
46. Изделий из «кека» подсолнечного шрота и жмыха (строительные блоки, межкомнатные перегородки)

1.2. Геосинтетические ячеистые бетоны:

Новые, значительно более жёсткие требования СниП 11-3-79, изменение 3, «Строительная теплотехника» обязывает строительные организации и строительную индустрию в целом увеличить термическое сопротивление теплопередачи строительных конструкций в 3 раза!

Решить эту проблему путём использования традиционных строительных материалов (кирпич, стеновые панели, блоки и т.д.) и соответственно привычных технологий сложно и дорого. Пришлось бы увеличивать толщину стен в несколько раз, а это нереально.

В настоящее время наметилось несколько направлений решения данной проблемы, например:

1. Применение термовкладышей в традиционных конструкциях стен;

2. Изготовление комбинированных стеновых железобетонных панелей, с добавками, как правило, керамзита, и со значительным увеличением толщины стен;

3. Навеска дополнительных наружных теплоизоляционных панелей или нанесение дополнительного теплоизоляционного слоя на минеральноватной (Rockwool, Ursa, Fliderer и др.) или полимерной основе (пенополистирол, пеноизол, пенополиуретан и др.)

Все вышеперечисленные способы ведут к значительному увеличению трудоёмкости и удорожанию строительства, изменению технологии строительства и отказу от старых технологий.

Минеральноватные материалы, как правило, не обладают несущими способностями и требуют применения особых мер по их закреплению на наклонных и вертикальных поверхностях. Кроме того, они отличаются значительным водопоглощением, и вследствие этого при отрицательных температурах могут изменять и даже утрачивать свои теплозащитные свойства.

Материалы на полимерной основе имеют повышенную пожароопасность, не до конца изучены их долговечность и экологическая безопасность.

Применение в строительстве традиционных штучных материалов на минеральной основе видится более предпочтительным, так как при этом не меняются требования к квалификации строителей, сохраняются основные строительные технологии, имеющееся оборудование и техника.

С введением новых стандартов по теплосбережению, ячеисто - бетонный блок, способный увеличить теплофизические свойства стеновой конструкции, привлекает к себе серьёзное внимание строителей-практиков. Интересен этот материал и тем, что совмещает свойства дерева и камня. Он регулирует влажность, не гниёт, не горит, не ржавеет.

По степеням экологичности на первом месте безусловно дерево, а вот ячеистый бетон законно вышел на второе место, лишь на десятом месте керамический кирпич, в отдалении, на 22 месте, маячит керамзитобетон! Ячеистый бетон имеет низкое содержание радионуклидов (в 10 раз ниже нормы) и соответствует всем санитарно-гигиеническим строительным нормам. Кроме того, он легко пилится, режется, строгается, сверлится.

Теплоаккумулирующие свойства таковы, что при строительстве достаточной толщиной внешней стены будут 400-500 мм, в то время как у кирпичной кладки необходимая толщина не должна быть меньше 1950 мм.

Еще один не менее важный фактор - экономический: по стоимости стена из ячеистого бетона на 50-60 процентов ниже, чем стена из кирпича, а по качеству значительно выше. Всё это значительно удешевляет, облегчает строительные работы, сокращает сроки строительства. Следовательно, можно со всей ответственностью заявить, что ячеистый бетон способен за очень короткое время не просто занять лидирующие позиции, но и стать фаворитом в широком спектре предложений современного рынка строительных материалов.

Более перспективным с точки зрения конкурентоспособности и прибыльности, является направление по производству ячеистого бетона безавтоклавного твердения (без пропаривания).

Единственным фактором, сдерживающим широкое применение безавтоклавного ячеистого бетона по другим технологиям, является его худшие потребительские характеристики по сравнению в автоклавным.

Традиционные технологии производства безавтоклавного пенобетона или газобетона не позволяют получать материал с высокими прочностными характеристиками.

Мы эту проблему решили еще в 2007 году и. разработали оборудование и технологию по производству геосинтетических ячеистых бетонов, получили Сертификат соответствия на бетоны ячеистые соответствующие ГОСТ 25485-89 следующих марок: D300, D350, D400, D500, D600, D700 и построили Универсальную производственную линию УПЛ-РИД-2Б по производству газобетона, безавтоклавного твердения с высокими потребительскими характеристиками для ООО ПК «Никольск» в г.Никольске, Пензенской области.

Производство «газобетона» по технологии «АэроЛит» в г. Никольск, Пензенской области:

1. Шеф-монтаж технологической линии:

2. Варка «ультрадисперсного вяжущего» из диатомита на РИД-2Б:

3. Заливка газобетонной смеси на «ультрадисперсном вяжущем» в форму:

4. Готовая продукция:

5. Залежи сырья для «ультрадисперсного вяжущего» - диатомита («белой глины») в Никольском районе, Пензенской области, составляют миллионы тонн:

Преимущества производства указанных геосинтетических строительных материалов заключаются в том, что:

¾ обладая основными параметрами автоклавного газобетона, мы получаем ячеистые бетоны без пропаривания, что является существенным фактором в условиях повышения цен на энергоносители и высокой стоимости оборудования (автоклавов);

¾ ячеистый бетон получается из таких основных компонентов, как: трепел, опока, известняк, известь, мел, доломитовая мука, шлаки, отсевы камнедробления, другие инертные и активные наполнители. Компоненты, применяемые в технологии изготовления по весу незначительны что минимизирует затратную часть на оборудование и сырьё, так как портландцемент традиционно применяемый в других технологиях значительно дороже трепела, опоки, известняка, извести, мела, доломитовой муки, отсевов камнедробления, шлаков и золы;

¾ в качестве вяжущего материала может применяться зола шелухи риса, зола соломы злаковых, зола-унос и золошлаки после сжигания древесины, торфа, угля, зола после сжигания ТБО и промышленных отходов, материал дешевый, удобный в работе и экологически безопасный после обработки по технологии «капсюлирования»;

¾ в качестве инертного наполнителя может применяться дополнительно и песок;

¾ без доработки оборудования, изменения техпроцесса и исходных материалов можно получать «газобетон» плотностью 300 – 1200 кг/м3. При этом прочность на сжатие будет изменяться с 5 до 100 кг/см2.;

¾ разработанное оборудование позволяет не только получать ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон, пеногазобетон) стационарно, но и подавать их до 60 метров по уровню установки оборудования, либо до 10 метров вверх;

¾ ячеистобетонная масса формируется без последующей усадки до 1200 мм. в высоту;

¾ время до распалубки от 2 до 4 часов (по традиционным технологиям: 12 - 24 часа), что существенно сокращает количество форм в случае производства блоков стационарно и уменьшает время заливки и распалубки стен в случае монолитного домостроения;

¾ в связи с тем, что марка ячеистого бетона варьируется в широком диапазоне, при заливке монолитных конструкций можно заливать:

а) Не несущие конструкции (теплоизоляционный ячеистый бетон - «газобетон»,

«пенобетон», «пеногазобетон»).

б) Несущие конструкции и стены (конструкционно-теплоизоляционный ячеистый бетон в зависимости от проекта, прочность на сжатие 20-60 кг./см2).

в) Конструкции перекрытий (конструкционный ячеистый бетон, прочность на сжатие до 100 кг./см2).

Кроме этого мы можем выпускать мобильные установки, которые позволят расширить области применения газобетона, а именно:

¾ теплоизоляция кровель, тепло и шумоизоляция межэтажных перекрытий;

¾ устройство самовыравнивающихся (самонивелирующихся) полов с теплоизоляцией и оснований;

¾ устройство дополнительной теплоизоляции вертикальных поверхностей на существующих зданиях и сооружениях, с доведением их тепловой защищённости до требований СниП 11-3-79, изменение 3, «Строительная теплотехника» (монолитная заливка);

¾ строительство мансардных надстроек на зданиях без существенного увеличения нагрузки на фундаменты, при этом весовые и теплоизоляционные характеристики будут близки к деревянным конструкциям (монолитная заливка);

¾ монолитное промышленное и гражданское строительство с применением несъёмной опалубки к примеру по технологии “VELОX” (Австрия);

¾ монолитная заливка теплоизоляционного пространства, строящихся по традиционным технологиям и материалов зданий, при этом обеспечивается возможность армирования конструкций в целях увеличения их прочности;

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ «ГАЗОБЕТОНА»

(один из вариантов см. рис. 1):

1.Все предварительно подготовленные, подобранные компоненты ячеистого бетона размещаются в ёмкостях для хранения сырья.

2. В рабочую ёмкость через счётчик заливается необходимое количество воды.

3. Включается аппарат (УПС-РИД-2Б) и устанавливается циркуляция воды в рабочей ёмкости.

4. Через вибросито в аппарат засыпается предварительно измельчённые и активированные – опока и клинкер портландцементный (один из вариантов сырьевых составляющих). Подача клинкера и опоки осуществляется из весового дозатора – шнеком, ленточным транспортёром, пневмотранспортом или без дозатора – вручную, тарированными мешками.

5. Далее смесь диспергируется, одновременно нагреваясь и активируясь за счёт эффектов кавитации и высокочастотного акустического резонанса в жидкой среде. Для повышения активности вяжущих достаточно от 5 до 15 минут. Время зависит от объёма замеса и начальной крупности частиц наполнителей (опока, клинкер).

6. В смесь добавляется жидкое стекло натриевое (или предварительно приготовленный ультрадисперсный геосинтетический вяжущий материал), газообразователь (алюминиевая пудра или паста), и масса перемешивается в течение 20 - 40 секунд.

7. Открывается задвижка на слив, закрывается задвижка на циркуляцию и готовая масса подаётся в формы или опалубку.

8. В течение 5-20 минут происходит «рост» газобетонной массы на величину, обусловленную количеством поданных составляющих. При этом температура массы при разливе составляет 50ºС. После разлива, в течение 20-40 минут, в результате активных химико-физических реакций кристаллизации массива, температура повышается до 70ºС. До распалубки массив газобетона находится под «термоколпаками» или в «термотуннеле» для сохранения тепла экзотермической реакции и ускоренного набора прочности.

9. Через 2 - 3 часа борта формы убираются и массив распиливается в трёх координатах на газобетонные блоки необходимого размера или в случае монолитного строительства на сформировавшийся массив выливается следующий слой газобетонной смеси.

10. Возможно проводить монолитное строительство «в чистом поле» если вместо электродвигателя на УПС- РИД-2Б установить двигатель внутреннего сгорания (дизель). При этом затраты на привод практически одинаковы.

Технологическая схема «смесеприготовления»: Рис.1

Мобильная установка УПС-РИД-2Б: