Технология производства строительных материалов нового поколения на безцементной основе

Пеностекло. Технология производства строительных материалов нового поколения на безцементной основе - общие сведения о технологии - производство засыпного утеплителя (сверхлегкого керамзита) - производство теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных поризованных материалов в виде плит и блоков - производство конструкционных материалов (аналогов клинкерного кирпича и плитки) Общие сведения о технологии Вся современная строительная промышленность и производство строительных материалов основываются на использовании традиционных материалов - цемента, глины, извести, кварцевого песка, гипса и т.п. Предлагается технология, позволяющая производить различные высококачественные строительные материалы от лёгких теплоизоляционных до высокопрочных конструкционных путём использования широкораспостранённых кремнистых пород (диатомит, опока, трепел, цеолит и т.п.), а также отходов промышленного производства – микрокремнезема, различных шлаков, отвалов и щёлочи в качестве активной добавки. Технология позволяет получать следующие виды продукции - ситаллы, керамику, стеклокерамику, стекло, пеностеклокерамику, пеностекло и композитные материалы в виде плит, блоков, гранул и т.п. Материалы могут использоваться для строительства гражданских и промышленных объектов, а также для теплоизоляции промышленного оборудования, холодильных установок и т.д. Кремнистые породы – опока, трепел, диатомит, цеолит и др., а также кремнийсодержащие промышленные отходы – дешевое широкораспостраненное сырье. Утвержденные запасы составляют миллиарды тонн, но до настоящего времени для производства строительных материалов используются в незначительных объемах. Кремнистым данное сырьё называется в связи с наличием в его составе большого количества кремния, который в отличие от обычного речного песка имеет не кристаллическую, а аморфную форму. Основным требованием к сырью является способность имеющегося в нем кремнезема вступать в реакцию со щелочью с образованием гидросиликатов. Предлагаемая технология производства строительных материалов основывается на добыче сырья, его измельчении, смешивании с водным раствором щёлочи, формовании изделий с последующим обжигом и позволяет из сырья одного месторождения получать различные строительные материалы. Направления применения разработанной технологии достаточно широки и дают возможность кроме строительных материалов производить композитные материалы для различных отраслей промышленности – например, заменители чугуна и бронзы для машиностроения путём введения порошкообразных руд металлов или материалы с заданными электротехническими, магнитными или антифрикционными свойствами. Полученные материалы можно точить, сверлить, фрезеровать и шлифовать. Данный способ основан на более высокой химической активности аморфного кремнезёма по сравнению с его кристаллической формой. Также данная технология позволяет эффективно решить проблему утилизации отходов мусоросжигающих заводов, химических производств, отходов атомной промышленности путём их смешивания с обработанной кремнистой породой, гранулирования и стеклования при обжиге. Полученные гранулы могут быть захоронены или использованы в качестве строительных материалов - щебня, гравия. На основе технологии возможно получение традиционных материалов с применением местного сырья, например, производство кирпича или блоков из кремнистой породы с использованием в качестве заполнителя мелкозернистых барханных загрязнённых песков пустынь (до 70% по массе). Кроме того, предлагаемый способ позволяет значительно улучшить эксплуатационные свойства выпускаемых сегодня гранулированных теплоизоляционных материалов, имеющих высокое водопоглощение – перлита, вермикулита и т.п., за счёт добавления кремнистого сырья (10-20% по массе) и производства нового продукта с минимальным водопоглощением – например, теплоизоляционных плит. Достоинства технологии производства строительных материалов : • -производимая продукция превосходит по своему качеству и эксплуатационным характеристикам существующие аналоги • - доступность и дешевизна сырья • -сокращение производственных площадей за счет отсутствия глинозапасника для длительной “вылежки” сырья • -использование в качестве активной химической добавки широко распространенного и недорогого компонента - щёлочи • - простота и надёжность технологии • -отсутствие отходов • - возможность производства широкого спектра продукции • -возможность использования серийно производимого оборудования для организации производства • -продукция производится за меньшее время и при значительно более низких температурах, по сравнению с традиционными технологиями, что позволяет минимизировать капиталовложения • - возможность получения различных видов продукции на одной технологической линии, за исключением конечных операций • - высокая рентабельность производства Производство засыпного утеплителя (аналога сверхлегкого керамзита в виде гранулированного пеностекла) Достоинством предлагаемой технологии по сравнению с известными технологиями производства пеностекла является исключение крайне дорогостоящих операций с получением силикат глыбы и жидкого стекла в одном варианте или производство (варка) стекла специального состава в другом варианте и его совместному помолу (или помолу стеклобоя) со вспучивающими добавками до микронной фракции. Также исключены операции автоклавного получения жидкого стекла из кварцевого песка или трепела. Нам удалось совместить вышеуказанные операции в одном технологическом процессе. Получаемая продукция – легкие, высокопрочные, остеклованные гранулы светлого цвета, имеющие гладкую блестящую поверхность. Степень остеклованности гранул регулируется от стеклокерамики до полного стекла. По предлагаемой технологии операция обжига производится при температуре 650-850 градусов, что значительно ниже температуры (1260 град.) обжига керамзита по традиционной технологии. Основные технологические операции: • - подготовка сырья • - смешение со щелочью • - изготовление гранул на грануляторе • - сушка гранул • - обжиг гранул с одновременным вспучиванием (продукция - гранулы от 5 до 30мм) Общая длительность технологического процесса от добычи сырья до получения готовой продукции составляет около двух часов. Характеристики: • Насыпная плотность – 90 – 400 кг/м3 (насыпная плотность 90 кг/м3 указана для гранул фракции 10-15мм) • Прочность на сжатие – 5 – 60 кг/см2 • Теплопроводность – 0,05 – 0,15 вт*м/град К0 • Водопоглощение – менее 5% по объёму за сутки при полном погружении • Морозостойкость – более100 циклов Получаемая продукция стойка к действию кислот и щелочей, а также не подвержена силикатному распаду. При использовании пигментов продукция может быть окрашена в различные цвета. Предлагаемая технология может быть использована как при создании новых предприятий, так и при реконструкции существующих предприятий по производству керамзита. Засыпной утеплитель может быть использован в качестве теплоизоляции при утеплении чердаков, стен, подвалов в промышленном и гражданском строительстве, а также в качестве наполнителя при изготовлении керамзитобетонных блоков и в панельном домостроении. Технология производства засыпного утеплителя является наиболее простой и дешевой в промышленном освоении из предлагаемых технологий. Данная технология предполагает высокую степень автоматизации производства и минимальное количество работников, что дополнительно снижает затраты на производство. Указанная технология позволяет получать при обжиге плиты и блоки путем одновременного вспучивания и спекания между собой высушенных гранул в формах или на полотне конвейера. В этом варианте качество получаемой продукции несколько ниже, чем у блоков поризованных по всему объёму. Засыпной утеплитель. Производство теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных поризованных материалов в виде плит и блоков (пеностеклокерамика, пеностекло). Основные технологические операции: • - подготовка сырья • - смешение со щелочью • - сушка полученной смеси (шихты) • - дробление шихты • - засыпка дробленой шихты в формы или на полотно конвейера • - обжиг Общая длительность технологического процесса от добычи сырья до получения готовой продукции составляет 6 - 12 часов (без учета времени охлаждения). Время охлаждения зависит от геометрических размеров получаемой продукции – чем больше размер получаемых блоков, тем больше время охлаждения. Достоинством предлагаемой технологии по сравнению с известными технологиями производства пеностекла является исключение крайне дорогостоящих операций по производству стекла специального состава и его помолу (или помолу стеклобоя) до микронной фракции. Также исключены дополнительные операции автоклавного получения жидкого стекла из кварцевого песка или трепела. Нам удалось совместить вышеуказанные операции в одном технологическом процессе. Получаемая продукция – плиты или блоки. Максимальный размер полученных изделий на имеющемся оборудовании (L,B,H) 1200*600*400 мм. По предлагаемой технологии операция обжига производится при температуре 650-850 градусов. Характеристики: • Плотность – 120 – 400 кг/м3 • Прочность на сжатие – 8 – 60 кг/см2 • Теплопроводность – 0,05 – 0,15 вт*м/град К0 • Водопоглощение – менее 5% по объёму за сутки при полном погружении • Морозостойкость – более 100 циклов • Температурный интервал применения – до 6000С Получаемая продукция стойка к действию кислот и щелочей, а также не подвержена силикатному распаду. При использовании пигментов продукция может быть окрашена в различные цвета. Структура материала. Внешний вид плитной теплоизоляции Внешний вид блока при выходе из печи обжига до резки на стандартные изделия. Производство строительных материалов особенно актуально в связи с реализацией национального проекта – “Доступное жильё”. Например, стеновые блоки из конструкционно-теплоизоляционной пеностеклокерамики для котеджного и многоэтажного строительства совмещают в себе свойства конструкционных и теплоизоляционных материалов, не требуют дополнительных затрат на защиту от влаги, оштукатуривание и покраску по сравнению с имеющимися на рынке ячеистыми бетонами. Преимущества перед конкурентами при использование стеновых пеностеклокерамических блоков для промышленного и гражданского строительства: • существенное уменьшение стоимости возведения стен, в отдельных случаях в 2 раза (в частности, по сравнению со стеной, выполняемой из пенобетона с облицовкой штукатуркой) • существенное сокращения сроков возведения стен, в отдельных случаях в 4-5 раз (в частности, по сравнению со стеной, выполняемой из пенобетона с любым видом облицовки) • существенное уменьшение массы стен, в отдельных случаях в 9-10 раз (по сравнению со стеной из кирпича или из пенобетона); уменьшение массы стен существенно снизит стоимость и требования к фундаменту и несущим конструкциям • существенное сокращение толщины стен, в среднем на 6-12см, а в отдельных случаях до 40см; это в свою очередь, обеспечит увеличение полезной площади. Для жилого строительства уменьшение толщины стен на 6-12см дает дополнительный доход в $10-20 на м2 стены • существенное упрощение стеновой конструкции (меньше слоев, не требуется тщательного укрепления минераловатных плит и т.п.), что уменьшает количество строительных ошибок и упрощает контроль строительства. Стеновые блоки из конструкционно-теплоизоляционной пеностеклокерамики с прочностью от 8 кг/см2 могут использоваться в качестве самонесущего конструкционно-теплоизоляционного материала в многоэтажном жилищном и промышленном строительстве, а стеновые блоки с прочностью около 30 кг/см2 – в качестве несущего конструкционно-теплоизоляционного материала в малоэтажном (до 3 этажей) домостроении. Это дает возможность отказаться от дополнительных конструкционных слоев, что существенно снижает стоимость (материалы и трудозатраты) строительства, уменьшает толщину стены, одновременно увеличивая полезную площадь здания. Стеновые блоки конкурируют с конструкционно-теплоизоляционными материалами и, прежде всего с ячеистыми бетонами. Основные характеристики в сравнении с конкурентами: Параметры Ячеистый бетон Предлагаемый материал ГОСТ25485-89. • Стеновой блок размером (мм) 600*300*200 600*300*200 • Плотность (кг/м3) 500 350-400 • Прочность на сжатие (кг/см2) 10-25 50-60 • Теплопроводность (Вт*м/град.К) 0,12-0,14 0,09 – 0,12 • Морозостойкость (циклов) 12-15 более 100 • Водопоглощение (% по объёму за сутки требует защиты менее 3при полном погружении) • Сорбционная влажность (%) 25-30(отпускная влажность) до 0 • Цветовое исполнение не выпускается красный, зеленый и др. • Рабочий интервал температур (град. С) не указан от -100 до +600. Характеристики выпускаемой продукции могут изменяться по требованию потребителей. В силу высокого водопоглощения блоки из ячеистого бетона применяются при влажности окружающей среды не более 60-75%. Рекомендуется стену из ячеистых бетонов с фасада защищать влагозащитным и паронепроницаемым слоем (например, латексными красками). Пенобетон (неавтоклавный бетон) при высыхании имеет значительную усадку более 3мм/м, что приводит к растрескиванию и деформации стен зданий. В этой связи пенобетон как конструкционный материал практически не используется. Автоклавный бетон имеет усадку 0.5-0.7мм/м. Из представленных данных видно, что имеет существенно лучшие характеристики, а значит и более конкурентоспособен. Например, при прочности на сжатие - в 8кг/см2, ячеистый бетон имеет плотность 400кг/м3 (против 180кг/м3 у ), коэффициент теплопроводности 0.11 (против 0.09 у ). При прочности на сжатие 60кг/см2 ячеистый бетон имеет плотность 900кг/м3 (против 400кг/м3 у ), при этом коэффициент теплопроводности ячеистого бетона возрастает до 0.24 (против 0.12 у ). Кроме того, обладает минимальным водопоглощением в 1,5 2% по объему против ячеистых бетонов, имеющих водопоглощение в размере 25-35%, и не имеет усадки в процессе эксплуатации. Проведенные в лаборатории ОАО “Орелстрой” испытания на морозостойкость по ГОСТ 25485-89 “Бетоны ячеистые. ТУ” Приложение 3. “Метод контроля морозостойкости” показали, что значительно превосходит пенобетон по этому показателю (пенобетон 15 циклов, более 100 циклов замораживания / размораживания). Стеновые блоки соответствуют требованиям экологии и пожарной безопасности (негорючий - НГ), стойки к воздействию кислот и щелочей, могут окрашиваться в различные цвета и эксплуатироваться при температуре до 6000С. Предлагаемая технология производства стеновых блоков наиболее перспективна и востребована. Данная технология требует обязательного создания опытной линии для отработки конструкции печи обжига для массового производства. Производство конструкционных материалов (аналог клинкерного кирпича и плитки в виде керамики, стеклокерамики, ситаллов). Основные технологические операции: • - подготовка сырья • - смешение со щелочью • - сушка полученной смеси (шихты) • - дробление шихты • - формование изделий методом прессования на гидравлических или колено-рычажных прессах • - обжиг Общая длительность технологического процесса от добычи сырья до получения готовой продукции составляет 6 - 24 часов (без учета времени охлаждения). Время охлаждения зависит от геометрических размеров получаемой продукции – чем больше размер получаемой продукции, тем больше время охлаждения. Внешний вид образцов. Достоинством предлагаемой технологии по сравнению с известными технологиями производства высокопрочных изделий с минимальным водопоглощением является исключение операций длительного выдерживания сырья в глинозапаснике, длительной сушки и значительного сокращения времени обжига проводимого при более низкой температуре, что позволяет значительно снизить капиталовложения. Получаемая продукция – кирпич, плиты, блоки, плитка. Характеристики: • Объёмная масса – до 3200 кг/м3 • Прочность на сжатие – 150 – 2200 кг/см2 • Водопоглощение – до 0 • Морозостойкость – более 300 циклов • Твердость по Моосу – 5,5 - 6,5 Получаемая продукция стойка к действию кислот и щелочей, а также не подвержена силикатному распаду. При использовании пигментов продукция может быть окрашена в различные цвета. Полученные образцы имеют ровную, гладкую высококачественную поверхность, не требующую дополнительной обработки.

Похожие:

	Конспект лекций по одноименной дисциплине для студентов специальности... «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализаций: 1-48 01 01 07 “Технология строительных		Технология конструкционных материалов раздел «Сварочное производство» О Методические указания предназначены для студентов первого, второго и третьего курсов очной и заочной форм обучения, изучающих дисциплины...
	Электрооборудование пассажирских вагонов нового поколения 2002- 2004гг В вагонах нового поколения постройки ОАО «твз» (г. Тверь) моделей 61-4174, 61-4179, 61-4186,61-4194 постройки 2002- 2004г г система...		Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Учебная дисциплина «Технология и организация строительного производства» предусматривает изучение основных видов строительных работ,...
	1. Значение промышленности строительных материалов в строительстве Механические свойства строительных материалов: упругость, пластичность, хрупкость, сопротивление удару, твёрдость, истираемость		«Строительные материалы и изделия» Вопросы для подготовки к зачету Значение строительных материалов, изделий и конструкций в современном строительстве. Классификация строительных материалов
	Безопасность работ при эксплуатации строительных машин и механизмов Жбк и строительных материалов и т д. В основном эксплуатация строительных машин происходит при неблагоприятных условиях производственной...		Российской Федерации Томский политехнический университет В. И. Косинцев,... «Химическая технология материалов современной энергетики», «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий», «Энерго-...
	Рабочая программа для специальности 1-36 01 06 «Оборудование и технология... Рабочая программа составлена на основе типовой программы по дисциплине «Информатика», для групп специальностей 36 01 «Машиностроительное...		Книга одного из главных отечественных специалистов в области эстетики,... В. В. Бычкова вляется учебником нового поколения, основывающимся на последних достижениях современного гуманитарного знания и ориентированным...