Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Скоп - отход целлюлозно-бумажной промышленности, сырье для строительной индустрии 8
1.1 Целлюлозно-бумажное производство, образование отходов 8
1.2 Отечественный опыт производства и применения строительных материалов на основе отходов производства целлюлозно-бумажных фабрик 13
1.3 Классификация материалов и изделий производимых с применением скопа 25
1.4 Выводы по главе 1 28
Глава 2. Материалы и методы исследования 30
2.1 Применяемые материалы 30
2.2 Методы исследований и оборудование 33
2.3 Методы обработки экспериментальных данных 40
2.4 Математические методы, планирования экспериментов 42
Глава 3. Изучение кинетики гранулообразования скопа 44
3.1 Методы производства гранулированного сырья в различных отраслях 44
3.2 Оптимизация режимов гранулирования скопа 45
3.3 Изучение реологических характеристик и адгезионной прочности сырьевых смесей на основе скопа 51
3.4 Выводы по главе 3 64
Глава 4. Структурообразование и структура скопа 65
4.1 Обезвоживание скопа 65
4.2 Исследование процесса сушки материалов на основе скопа 68
4.3 Структурообразование скопа 76
4.4 Выводы по главе 4 83
Глава 5. Изучение эксплуатационных свойств материалов на основе скопа 84
5.1 Исследование водопоглощения скопа 84
5.2 Исследование сорбционного увлажнения скопа 96
5.3 Прочность материалов на основе скопа 100
5.4 Исследование горючести материала на основе скопа 105
5.5 Выводы по главе 5 113
Глава 6. Технология производства грнулированного материала на основе скопа, экологическая и экономическая эффективность 114
6.1 Экологические аспекты утилизации скопа 114
6.2 Технологическая схема производства гранулированного скопа 115
6.3 Технико-экономическая эффективность производства и применения гранулированных материалов на основе скопа 121
6.4 Выводы по главе 6 126
Общие выводы 127
Литература 130
Приложение 142
- Отечественный опыт производства и применения строительных материалов на основе отходов производства целлюлозно-бумажных фабрик
- Изучение реологических характеристик и адгезионной прочности сырьевых смесей на основе скопа
- Исследование водопоглощения скопа
- Технологическая схема производства гранулированного скопа
Отечественный опыт производства и применения строительных материалов на основе отходов производства целлюлозно-бумажных фабрик
В настоящее время многими исследователями предложены различные экологические способы утилизации отходов производства бумажных фабрик - скопа, а также разработано множество экологически безопасных строительных материалов с его применением.
Рассмотрим известные методы утилизации скопа при производстве экологически безопасных строительных изделий с применением традиционных минеральных вяжущих: цемент, гипс, известь, жидкое стекло.
Н.А. Оснач и другие исследователи разработали экологически безопасный скопобетон на основе портландцемента [16]. Скопобетон был получен в результате формования и твердения смеси, состоящей из портландцемента и отходов целлюлозно-бумажного производства (скопа). Примерный расход компонентов на 1 м3 стеновых блоков марки 15 составил: портландцемента М400 - 230 кг; скопа (в абсолютно сухом состоянии) - 500 кг. С целью уменьшения водопоглощения скопобетона поверхность готовых изделий покрывалась кремнийорганическими гидрофобизаторами ГКЖ-10, ГКЖ-11 и ГКЖ-94. Скопобетонная масса приготовлялась в смесителях принудительного типа путем перемешивания портландцемента и влажного скопа. Уплотнение массы осуществлялось трамбованием или прессованием при удельном давлении 0,08...0,12 МПа. Режим твердения скопобетонных блоков - естественная или искусственная сушка. Свойства полученных скопобетонных блоков были следующие.
В целях экспериментальной проверки скопобетона в качестве ограждающих конструкций в эксплуатационных условиях в Киевской области было построено несколько жилых зданий [18, 19].
Теплотехнические исследования этих зданий были проведены лабораторией теплофизических исследований ЦНИИЭПсельстроя в 1986-1987 г. Обследования показали, что эксплуатационная теплопроводность скопобетона составила при средней плотности 750...800 кг/м3 - от 0,25 - 0,3 Вт/(мхС). Влагосодержание стен из рассматриваемого материала колебалось в пределах З...3,6% [20].
М.Р. Царев, Н.М. Проняев, Н.Б Рашковская и другие исследователи предложили вводить скоп в состав сухой гипсовой штукатурки [21]. При этом, скоп вводился в сырьевую смесь для изготовления строительного материала в измельченном состоянии, при следующем соотношении компонентов (в мае. ч.): гипс 70-73, сульфитно-спиртовая барда 0,9-1,1, поваренная соль 0,35-0,4, скоп 9,2-10,1 [22, 23]. Добавка скопа способствует повышению прочности сухой гипсовой штукатурки, уменьшению средней плотности и улучшению теплоизоляционных и звукоизоляционных свойств материала [24].
В.И. Логанина и Л. П. Орентлихер предложили использовать скоп в отделочных композициях [25]. Разработан состав цементной шпаклевки, включающий (мае. ч.): портландцемент - 25, поливинилацетатная дисперсия -17, скоп - 58. При этом адгезионная прочность шпаклевки составила 1,1 - 1,3 МПа. В результате исследований определено, что наличие в составе шпаклевки скопа пластифицирует систему, а это способствует лучшей удобонаносимости отделочного состава на поверхность и способствует снижению трудозатрат при выполнении отделочных работ. Предложенный материал отличается повышенными значениями трещиностоикости и морозостойкости.
Ими же предложены составы из жидкого стекла, мела и скопа, предназначенные для выравнивания бетонных и штукатурных поверхностей. Наличие каолина в составе скопа способствует его использованию в композициях с жидким стеклом. Вследствие химического взаимодействия жидкого стекла и каолина образуются нерастворимые в воде соединения алюминия, которые повышают водостойкость состава [26].
В.И. Логаниной и Л. П. Орентлихер была также опробована шпаклевка, содержащая клей КМЦ, скоп и тонкомолотый наполнитель. Шпаклевка обладает хорошей удобонаносимостью и шлифуемостью.
Проведенные этими авторами исследования позволяют рекомендовать использование скопа не только для шпаклевок, но и для приготовления строительных растворов. Растворы со скопом характеризуются высокой водоудерживающей способностью, связанностью, не расслаиваются при длительном хранении и перевозке. В табл. 1.2 приведены некоторые данные о влиянии замены воды на водную суспензию скопа (СС) в растворах. Водная суспензия скопа содержала 3% твердых веществ Раствор имел состав Ц:П = 1:3 по массе, в качестве вяжущего применяли портландцемент 400, мелким заполнителем служил сурский песок.
Проведенные исследования нашли дополнительное подтверждение при опытно-производственном опробовании растворов со скопом на заводе крупнопанельного домостроения КПД в г. Пензе. При изготовлении панелей ПС 600-12-5П-2 из керамзитобетона плотностью 1200 кг/м3 "лицом вниз" в качестве наружного защитного слоя применяли раствор состава 1:3, содержание суспензии скопа составляло 60% от массы цемента. Панели твердели в пропарочных камерах по режиму 2+10+2 при температуре изотермической выдержки 85 С. После распалубки был проведен визуальный осмотр поверхностей панелей. Результаты осмотра свидетельствовали, что качество поверхности, образованной раствором со скопом, соответствует ГОСТ 11024-84 категории А2 и не требуется специальной затирки панелей [25].
В.В. Арбузовым была предложена экологически безопасная пресс-композиция, в состав которой входил гидролизный лигнин 87...95% и отход бумажной промышленности 5... 13% [27]. Для изготовления композиции в гидролизный лигнин вводились отходы бумажной промышленности в виде водного раствора. Масса тщательно перемешивалась, сушилась до остаточной влажности 15% и измельчалась до размера частиц не более 2 мм, затем укладывалась в специальные формы и подвергалась горячему прессованию.
В результате из пресс-композиции получалась монолитная структура. Изделия из пресс-массы по технологии лигнопластика имели следующие показатели: плотность 1260... 1350 кг/м3; предел прочности при статическом изгибе 18,14...31,46 МПа, прочность при растяжении 12,2...24,17 МПа, водопоглощение по массе за 24 ч 3,75...6,15%.
Автором [27] было установлено, что введение отходов бумажной промышленности увеличивает в пресс-композиции количество полимерообразных веществ с реакционно-способными группами, которые входят в химическое взаимодействие с компонентами гидролизного лигнина, повышая реакционную способность всей пресс-композиции. Наличие в отходах бумажной промышленности прочного волокна сульфатной и сульфитной целлюлозы создает армирующую систему пресс-композиции, что приводит к повышению прочности готовых изделий, кроме того, каолин, входящий в состав скопа, способствует увеличению твердости материала.
Исследователями МособлстройЦНИЛ Главмособлстроя Н.С. Щекиной, М.А. Кочетковой, О.Ш. Кикавай и другими была проведена работа по созданию экологически безопасных, скопосодержащих теплоизоляционных материалов с плотностью не более 300 кг/м , с прочностью на изгиб не менее 1 кгс/ см2 и водопоглощением не выше 85% по массе [17, 28].
Для получения теплоизоляционного материала к скопу добавляли вспученный перлитовый песок с насыпной плотностью до 100 кг/м3. Введение перлитового песка позволило существенно снизить плотность материала, при этом понизилась его прочность, и повысилось водопоглощение. Требуемая прочность материала (не менее 1 кгс/см2) была получена при содержании перлита около 50% от массы скопа, однако водопоглощение при всех дозировках перлита было больше требуемого значения и составляло 120 -160%.
Для снижения водопоглощения в состав материала вводили гидрофобизирующие добавки. Из числа эффективных и наименее дефицитных выбрана добавка битума. Битум добавляли в виде водной дисперсии. В качестве диспергирующего компонента использовали асбестоцементные отходы. Соотношение битума и отходов было 6:1. На основе результатов проведенных экспериментов выбран следующий состав теплоизоляционного материала, мас %: 30-50 скопа Ступинской картонной фабрики, 30-50 вспученного перлитового песка и 20 битума с диспергатором. Кроме того, чтобы придать материалу био- и огнестойкость, в сырье вводили 5% фтористого натрия и 13% диамоний фосфата. Согласно испытаниям на огнестойкость материал был отнесен к группе трудносгораемых [29, 30].
Изучение реологических характеристик и адгезионной прочности сырьевых смесей на основе скопа
На полученной номограмме гранулирования скопа (рис.3.1) отчетливо видно различие частотно-временных параметров режимов граннулироваия изученных видов скопа СК1 и СК2, находящихся в различных влажностных интервалах. Для получения более полной картины факторов, влияющих на процесс гранулирования, необходимо провести исследование структурных свойств влажного скопа, определяющих способность материала к гранулированию. В свою очередь эти свойства зависят от сил межчастичного сцепления в материале.
Наиболее полная характеристика различных межчастичных связей в процессе образования гранул приведена в работе [86]. В ней рассмотрены следующие силы, действующие на частицы при росте и формировании гранул: капиллярные и поверхностно-активные силы на границе раздела твердой и жидкой фаз; адгезионные силы, возникающие в адсорбированных слоях; силы притяжения между твердыми частицами (мономолекулярные силы Ван-дер-Ваальса и силы электростатического притяжения); силы связей, обусловленные образованием материальных мостиков, возникающих при спекании, химической реакции, затвердевании связующего, плавлении и кристаллизации растворенного вещества при сушке.
При гранулировании методом окатывания более результативными оказываются связи между частицами, обусловленные капилярными силами, что объясняется использованием жидкофазного связующего и образованием кристаллических мостиков.
Жидкая фаза, находящаяся между частицами, по разному может способствовать их сцеплению. Жидкость, чаще всего вода, создает достаточно прочные связи между частицами. В нее может вносится небольшие количества добавок, обеспечивающих лучшее смачивание частиц или повышающих растворимость веществ, что при последующей сушке приводит к образованию твердофазных мостиков.
При взаимодействии частиц в процессе гранулирования методом окатывания достаточно прочные связи между ними образуются также в результате механического сцепления шероховатостей поверхности [2].
Наиболее полное представление о взаимодействии частиц в массе дает раздел науки - реология. Нами было изучено изменение реологических свойств сырьевой смеси в зависимости от ее влажности и соотношения основных компонентов, входящих в состав скопа. Необходимо, чтобы во время гранулирования масса удовлетворяла определенным значениям реологических характеристик (предельное напряжение сдвига, пластическая вязкость и пластическая прочность).
Наибольшее из всех статических напряжений возможных в массе, это предельное напряжение сдвига то. Оно характеризуется величиной того минимального давления, которое может вызвать начало движения пластично-вязкой массы [66, 87, 88, 89].
В данной работе изучение реологических характеристик проводилось с помощью лабораторного конического пластометра. Полученная данные предельного напряжения сдвига скопов СК1 и СК2 от концентрации воды в массе представлены на рис.3.3.
Как видно из рис.3.3, характер кривых для скопа СК1 и СК2 существенно различается, так при одинаковом значении влажности масс скопов, к примеру 60 %, значение предельного напряжения составляет 36 и 351 кПа соответственно. При исследовании влажностного интервала, в котором происходило гранулирование скопа, выяснилось, что значение предельного напряжения для этих скопов лежит в одной области, а характер полученных кривых схожий (рис.3.4).
Область предельного напряжения сдвига, в которой происходит процесс гранулообразования скопа, наполненного опилками, лежит в пределах 33 - 65 кПа. На рисунке 3.5 эта область отмечена штрих пунктирной линией. По экспериментальным данным (рис.3.5) видно, что верхняя граница значения предельного напряжения сдвига смеси составляет 65 кПа, что в отличии от чистого скопа ниже на 15 - 20 кПа (рис.3.4). Это связанно с введением опилок в массу скопа. Снижение влажности массы ведет к повышению предельного напряжения сдвига (рис.3.5) и увеличивает жесткость смеси. При высокой частоте вращения гранулятора такая смесь рассыпается, а при более низкой не гранулируется.
Так как значение предельного напряжения скопов оказалось одинаковое, необходимо определить иные факторы, влияющие на процесс гранулирования скопа. В процессе гранулирования наблюдается налипание материала на поверхность гранулятора. В общем случае интенсивность этого процесса можно оценить величиной адгезии сырьевой массы к рабочей поверхности чаши [90 - 95]. На рис.3.6 представлена зависимость адгезии скопа СК1 и СК2 к металлической подложки в зависимости от формовочной влажности. Штрихпунктирной линией отмечена область, в которой происходит образование гранул с формой, близкой к сферической. Так, если влажность скопа превышает для СК1 60%, а для СК2 70%, то при подаче частиц в чашу происходит их налипание, причем при низких частотах гранула относительно чаши находится не в подвижном состоянии, а при повышенных частотах, когда значение адгезии приблизительно равно значению предельного напряжения сдвига 8-10 Па, происходит разрушение (размазывание) гранулы.
Адгезия скопа, наполненного опилками, к металлической подложке на процесс гранулообразования существенной роли не играет (рис.3.7). Введение в состав скопа опилок привело к резкому снижению величины адгезии по сравнению с чистым скопом вследствие поглощения опилками свободной влаги и перераспределения глины с поверхности целлюлозного волокна на поверхность опилок.
Как видно из (рис.3.7), с увеличением содержания опилок в скопе, при постоянной влажности, сырьевой смеси, значение адгезии значительно падает. Так, при концентрации опилок более 17% значение адгезии приблизительно равно 0,2 Па, что положительно сказывается на процесс грануляции, так как влияние данного фактора становится незначительным.
Однако при этом необходимо повышать влажность массы, к примеру распылением воды в чаше гранулятора для повышения коэффициента формы гранул.
На рис.3.8 представлено деформирующее давление, действующее на гранулу (масса гранулы 2 грамма, ее диаметр 1,5 см), в зависимости от частоты вращения чаши в начальный момент ее деформации.
Так, при частоте ПО об/мин развивается давление, равное 24 кПа, при этом время, необходимое для деформации гранулы, составляет около 120 с (рис.3.1) при предельном напряжении сдвига скопа 31 кПа. При увеличении частоты до 135 об/мин, для того же скопа, деформирующая нагрузка увеличивается до 36 кПа, а время гранулообразования составило 37 с.
Уменьшение влажности скопа до 55%, при которой предельное напряжение сдвига равно 81 кПа, частота, необходимая для деформирования частицы, составляет 144 -146 об/мин, при этом необходимо 100 - 115 с, а деформирующее давление развивается до 44 кПа. Дальнейшее увеличение частоты приводит к выбросу гранулы из чаши гранулятора. Проведенные исследования показали влияние влажности скопа на процесс гранулирования, так как на различных предприятиях их соотношение в массе различное, поэтому представляет интерес изучить влияние соотношения данных компонентов на реологические свойства смеси и ее адгезию. Для этого нами были использованы математические методы планирования эксперимента. В частности, при определении степени влияния содержания компонентов в смеси на предельное напряжение сдвига и адгезию был выбран симплекс-план Шеффе [71].
Обработку экспериментальных данных и получение уравнений регрессии проводили при помощи программы «Градиент».
Исследование водопоглощения скопа
Способность теплоизоляционного материала поглощать воду из воздуха или при непосредственном контакте с водой, находясь во влажной или влагопеременной среде, во многом определяет качество теплоизолирующей конструкции. Вода является лучшим проводником тепла, чем воздух и вытесняя последний из объема теплоизоляционного материала, значительно снижает теплофизические показатели конструкции. Так как структура скопа, представляет из себя волокнисто-пористую с открытой сообщающейся пористостью, а в его составе содержится каолин и целлюлоза, он за короткий промежуток времени поглощает значительное количество воды.
Поглощение воды при полном или частичном погружении скопа в воду происходит двумя путями: капилярного впитывания и осмотического впитывания. Поглощение воды скопом из насыщенного влагой воздуха происходит под влиянием адсорбции и капилярной конденсации. Такая активность скопа по отношению к воде связана с особенностью физико-химического строения целлюлозного волокна. Гидрооксильные группы на поверхности целлюлозы, погруженной в воду, притягивают молекулы воды. Из-за очень высокого сродства с водой высушенная целлюлоза способна даже отнимать воду от таких сильных осушителей, как пятиокись фосфора, которая перед этим поглотила небольшое количество водяных паров. Поверхность целлюлозы адсорбирует молекулы воды с образованием водородных связей, о чем свидетельствуют сравнение инфракрасных спектров поглощения сухой и влажной целлюлозы. После присоединения к целлюлозе первого слоя молекул воды, ОН-группы этого слоя притягивают второй слой и т.д., причем каждый последующий слой будет менее упорядоченным, чем предыдущий. Последний слой незаметно сливается с окружающей водой. Адсорбированные молекулы воды, особенно в первом слое, имеют повышенную плотность, теплопроводность. Следовательно, необходимо определить способы устранения контакта водной среды с целлюлозным волокном [105 - 109].
Методы понижения водопоглощения материалов могут быть химическими и физико-химическими.
Химические методы заключаются в модификации материала и в блокировке водородной связи гидрооксильных групп, по ненасыщенным валентностям к которым присоединяется вода. К этим методам относится введение связующего в сырьевую массу.
Физико-химические методы гидрофобизирования основаны на образовании вокруг частиц пленок из водоотталкивающих веществ. К этим методам относится введение в формовочную массу различных гидрофобных веществ или обработка этими веществами поверхности изделий.
Устранение или замедление капилярного и осматического впитывания возможно путем заполнения пор материала гидрофобными веществами или синтетическими смолами [110, 111].
В производстве находит применение способ гидрофобизации введением в связующее эмульсии парафина или его заменителей. Нанесение парафинированного связующего в изделие заметно снижает водопоглощение в первые 2-3 суток, но при дальнейшем увлажнении гидрофобизирующий эффект добавок снижается, а затем исчезает. Это объясняется тем, что парафин препятствует проникновению воды, создавая чисто механический барьер, не влияя на адсорбционные свойства. Постепенно влага накапливается, и волокна набухают, открывая более свободный доступ воды в материале [112].
При гидрофобизации древесины кремнейорганическими полимерами, при 150 С они вступают в химическую реакцию с активными группами мономолекул целлюлозы, образуя устойчивую связь Si-O. Благодаря содержанию в кремнейоганическом полимере неполярной группы СН?, обработанная им древесина практически не смачивается водой [113].
Для понижения водопоглощающей способности скопа нами были использованы следующие способы: введение связующего вещества, введение парафиновой эмульсии и гидрофобизация кремнийорганической жидкостью. В качестве связующего применялись - карбамидная смола и жидкое стекло, а в качестве кремнийорганической жидкости ГКЖ136-41. Парафиновая эмульсия готовилась - из парафина и раствора эмульсола в воде при кипячении.
Образцы готовились по следующей методике - скоп, взятый из отстойника бумажного комбината, обезвоживали до определенного значения, вводили добавку, если это необходимо (из расчета от массы скопа в сухом состоянии) и перемешивали. Затем из полученной смеси формовали образцы и сушили до постоянного веса.
На рис.5.1, рис.5.2 показано влияние формовочной влажности на водопоглощение скопа от времени. Формовочная влажность скопа варьировалась в области получения из него гранул сферической формы и для СК1 она составила 65 - 55%, для СК2 70 - 80%.
Наиболее интенсивный набор воды в объем образцов наблюдается в течении двух первых суток, затем идет плавное приращение значения водопоглощения. Для СК1 при формовочной влажности 55% водопоглощение составило 53%, при формовочной влажности 65% - 62%, а для СК2 при 70% формовочной влажности 66% и при 80% - 73%.
Установлено, что при увеличении формовочной влажности массы наблюдается закономерное повышение водопоглощения, причем у обоих видов скопа. Это объясняется повышением пористости материала с увеличением водозатворения при формовании.
Изучение влияния добавок на водопоглощающую способность скопа проводились на составах: СК1 с формовочной влажностью - 65% и СК2 -80%, имеющих наибольшую пористость и соответственно водопоглощение.
На рис.5.3 и рис.5.4 представлены зависимости водопоглощения скопов СК1 и СК2 от содержания вяжущего - жидкого стекла или карбам и дной смолы по времени, их содержание изменялось от 0 до 10%. Дальнейшее увеличение добавок вело к увеличению плотности изделий.
Водопоглощение образцов на вторые сутки при введении натриевого жидкого стекла (ЖС) в объем скопа составило: СК1 - при 5%-ном содержании ЖС - 50%, при 10% - 48%, СК2 при 5% - 66%, при 10% 63%. Введение карбамидной смолы (КС) изменило водопоглощение следующим образом: СК1 - при 5%-ном содержании КС - 44%, при 10% - 43%, СК2 при 5% - 58%, при 10% - 55%.
Из приведенных данных видно, что карбамидная смола более эффективно снижает водопоглощение образцов скопа, чем жидкое стекло. В отличии от жидкого стекла карбамидная смола не растворима в водной среде, после ее отверждения, поэтому склеенные ею соседние целлюлозные волокна образуют жесткий пространственный каркас, из за чего изделия из скопа меньше набухают в воде.
Технологическая схема производства гранулированного скопа
Технологическая схема получения экологически безопасного зернистого теплоизоляционного материала на основе скопа, представленная на рис.6.1 входит в состав линии утилизации отхода (скопа) непосредственно на предприятии. При ее незначительном изменении она может быть выделена в самостоятельное производство.
Первой операцией утилизации скопа является его обезвоживание. Суспензия концентрацией 3% твердого вещества из цеха формования бумажного полотна поступает на участок механического обезвоживания 6. Удаление физической воды осуществляется в две стадии. Первоначально на фильтр-прессе барабанного типа, откуда выходит водонасыщенная масса влажностью 60 - 70%, затем масса поступает на участок дополнительного обезвоживания. Здесь масса обезвоживается до 45 - 50%-ной влажности вакуум прессующей установкой или вальцами с регулируемым усилием давления, и транспортируется в накопительный бункер 10.
Наиболее ответственная операция - смешивание компонентов. Сложность ее заключается в необходимости равномерного распределения вяжущего вещества, антипирена, антисептика и гидрофобизатора. При отработке этого процесса установлено, что наиболее эффективным оборудованием являются смесители принудительного типа 11, связующее в которые подается в распыленном виде. Для равномерного распределения смеси, вышеперечисленных ингредиентов, может быть применен краскораспылитель следующих марок - КРУ-1, КРП-3, КРП-4, КРП-6. Производительность одного распылителя составляет от 4 до 48 кг/ч при расходе воздуха от 2 до 36 м3/ч. При этом, компрессор, подающий сжатый воздух на распылитель, должен обеспечивать давление воздуха на выходе из форсунки каждого распылителя 0,2-0,6 МПа и расход воздуха 2-36 м7ч. Дисперсные частицы водного раствора щелочного силиката достаточно равномерно распределяются среди частиц отходов. Параллельно процессу перемешивания осуществляется дополнительное диспергирование крупных кусков отходов на более мелкие фракции.
Жидкое стекло в товарном виде (плотностью 1,42-1,5 г/см3) не пригодно для использования в технологии вследствие большой вязкости, а также значительной стоимости. Поэтому готовят водный раствор щелочного силиката плотностью 1,1-1,15 г/см . Водный раствор щелочного силиката готовят в химических реакторах 9 небольшой емкости. Целесообразно вводить в месте с вяжущим веществом различные добавки: гидрофобизаторы, антисептики и атипирены, необходимое их количество вводят в химический реактор в процессе приготовления водного раствора вяжущего вещества, причем добавки не должны приводить к коагуляции вяжущего.
После равномерного распределения добавок в вяжущем, масса подается в емкость окаточной машины 12, где в процессе окатки гранулам придается округлая форма, происходит раздробление непрочных гранул на более мелкие не имеющих дефектов. Через 30-180 секунд обкатки сырые гранулы подаются в сушильную установку 14.
Гранулы сушат в камерах сухим воздухом с температурой 200 - 250 С в течении 30-40 минут.
После сушки производят фракционирование гранул на товарные фракции.
Отличительной чертой при производстве облегченных гранул скопа (ГСОІ, ГС02, ГСОЗ) является введение опилок в суспензию скопа.
Фракционированные опилки, хранящиеся в силосах 1, подаются через дозирующее устройство 2 в смесительный бункер 3, где происходит их смешивание с суспензией скопа. Затем полученная масса подается на обезвоживающее устройство 6. В дальнейшем технологический процесс осуществляется по технологии СГ.
В процессе разработки линии по производству экологически безопасного наполнителя из скопа, также была решена проблема его измельчения и просеивания. При опробации существующего оборудования для переработки иного сырья выяснилось, что скоп забивает сита, образуя сплошной слой из крупных кусков на их поверхности. Поэтому нами была разработана специальная установка для измельчения крупных кусков и осуществления рассева.
Крупные куски скопа измельчаются за определенный промежуток времени ( порядка 3-5 минут) при помощи пластинчатых лопастей ротора 2 до заданного размера. Экспериментальные образцы были получены на скопе с интервалом влажности 50 - 60%, причем при снижении влажности наблюдается образование мелких фракций преимущественно до 2,5 мм, а при увеличении влажности крупность зерен повышается. Это дает возможность влиять на размер фракции получаемого продукта не только при помощи размера ячеек перфорированного дна установки.
Во избежание забивания перфорированного дна установки в области перфорации установлен вал с полипропиленовыми волосками. При вращении вала волоски удаляют из ячеек частицы скопа.
Так же была разработана установка для сушки гранул скопа. Процесс сушки был разбит на два этапа. На первом этапе влажные гранулы скопа подвергались интенсивному термическому воздействию, на втором происходило досушивание гранул при более низкой температуре. Принципиальная схема сушильной установки представлена на рис.6.2.
Сушка гранул, поступивших из гранулятора, производится при помощи топочных газов от газовых горелок при температуре 100-150 С, а досушивание воздухом, нагретым в калориферах воздухом при температуре 70 С. Затем полученные гранулы фасуются и отправляются на склад готовой продукции.
Готовые гранулы скопа можно использовать при изготовлении гипсовых межкомнатных перегородок в качестве заполнителя, улучшающего теплоизоляционные, звукоизоляционные свойства конструкции, а также понижающего вес конструкции. Для приготовления такого бетона на 1 м3 гранул расходуется 550 л гипсового теста, согласно описанию [120, 130]. Плотность полученного бетона составляет 950 - 1100 кг/м .
Гранулы скопа без добавления гидрофобизатора, вяжущего и других компонентов, также применяются для производства серопласта разработанного на нашей кафедре, по технологии, описанной в патенте [38,121].
