Цех по производству газосиликата

С учетом изложенного несомненным  успехом является разработанная под руководством П.И. Боженова методика расчета состава цементирующей связки автоклавных материалов по коэффициенту основности. Коэффициент основности позволяет оценить химическую активность сырья, рассчитать основность силикатов и с достаточной степенью точности определить содержание в сырье или синтезируемом при автоклавной обработке силикатном камне алюминатов, ферритов и сульфатов кальция:

На основе значений коэффициента основности П.И. Боженов предлагает следующую  классификацию вторичных продуктов и отходов промышленности: К

менее 0 - ультракислые; К_осн от 0 до 0,8 - кислые (вяжущими свойствами не обладают, пригодны в качестве заполнителей и кислого компонента сырьевой смеси); К_осн от 0,8 до 1,2 - нейтральные (вяжущие свойства выражены слабо, пригодны для автоклавной технологии, возможно использование в качестве заполнителей); К_осн от 1,2 до 3 - основные (обладают вяжущими свойствами, пригодны в качестве основного ком-_; понента сырьевой смеси в производстве автоклавных; материалов); К_осн более 3 – ультраосновные (известь и ее аналоги).

Применение коэффициента основности в качестве обобщенной химической характеристики сырья открывает  возможности расчета состава  сырьевой смеси при использовании  одного или нескольких видов отходов  различного химического состава, а  также для предварительной оценки техногенного сырья на предмет пригодности для  изготовления силикатных автоклавных материалов.

В частности, целесообразность сочетания техногенного сырья с К_осн< 1 и Косн >1, позволяющего в условиях автоклавной обработки синтезировать высокопрочный силикатный камень. Для интенсификации гидролитической деструкции стеклофазы техногенных отходов и ускорения процессов силикатообразования рекомендуется применение в небольших количествах (0,75 - 3%) добавок щелочного характера - активаторов твердения.

Применительно к производству силикатных автоклавных материалов, в том числе и ячеистых, основное внимание должно быть сосредоточено на вовлечении в производство крупнотоннажных золошлаковых отходов тепловых электростанций, объем которых составляет около 80 млн. т, а также доменных шлаков и шлаков цветной металлургии, общий объем которых превышает 90 млн. т.

При этом, основное внимание, как нам представляется, необходимо сосредоточить на применении в качестве основного кремнеземистого сырья зол-уноса ТЭС. Объясняется это экономической предпочтительностью использования доменных гранулированных шлаков и шлаков цветной металлургии в производстве цементов, а также бесцементных, высокоэффективных шлакощелочных вяжущих и строительных материалов на их основе, разработанных в России под руководством В.Д. Глуховского.

Применение гранулированных  шлаков более предпочтительно в качестве легирующих добавок в известково-цементных вяжущих для снижения расхода последнего. Это в частности подтверждает положительный опыт Ворошилов градского производства № 1, ПО "Ворошиловграджелезобетон", Ижевского и Барнаульского заводов ячеистых бетонов, Финского акционерного общества "Лохья". Расход добавки шлака, как правило, не превышает 10%. Однако даже при таком небольшом количестве используемого шлака ежегодная экономия цемента на указанных предприятиях составляет от 2 до 15 тыс.т.

В Советском Союзе  в с применением зол ТЭС выпускались всего лишь около 11% всего объема ячеисто-бетонных изделий. При этом основной объем производства, около 7%, приходится на сланце-зольный газобетон, выпускаемый на Нарвском и Ахметском КСМ (ЭССР) и Сланцевском комбинате "Стройдеталь".

В то же время применение зол-уноса от сжигания каменного угля неоправданно низкое - около 4%.

В связи с этим широкого распространения заслуживает опыт Свердловского завода ЖБИ им. Ленинского комсомола, где в качестве кремнеземистого сырья успешно используют золу-уноса Верхне-Тагиль-ской ГРЭС, а также Кураховского завода железобетонных конструкций треста "Донбассэнергостройиндустрия", Каменск-Уральского ЗСК, Ангарского завода ЖБИ № 2 и Алмалыкского завода ЖБИ № 5. Составы используемых на этих заводах сырьевых композиций и номенклатура выпускаемых ячеисто-бетонных I изделий подробно освещены в обзоре.

Примером успешного применения зол-уноса в качестве кремнеземистого сырья может служить организация при Рефтинской ГРЭС производства газозолобетонных стеновых блоков на заводе мощностью 100 тыс.м³ в год. При этом предусмотрено выпускать изделия средней плотностью 600 кг/м*, классом по прочности В 2,5 и морозостойкостью более 35 циклов, что выше аналогичных показателей газозолобетонных изделий завода ЖБИ им. Ленинского комсомола.

Опыт целого ряда зарубежных стран и фирм убедительно показывает, что применение зол-уноса ТЭС в производстве ячеистых бетонов является одним из наи более рациональных путей их утилизации.

Особого внимания в этом плане заслуживает опыт ПНР, в  которой около 45% из всего объема выпускаемого ячеистого бетона (более 5 млн. м³ в год) производится с использованием золы-уноса.  В частности,  на изготовление  1м³ ячеистого бетона средней плотностью 600 кг/м³ расходуется всего 45 кг цемента и 81 кг негашеной извести, остальное зола-унос ТЭС. При этом предприятия    ПНР выпускают ячеистобетонные изделия плотностью от 300 до 750 кг/м³ с прочность на сжатие от 1,5 - 2,5 до 6 - 9 МПа.

В строительстве ВНР  все большее распространение начинают приобретать стеновые ячеисто-бетонные блоки, изготовляемые из композиций не основе золы и извести. На ряде заводов ФРГ на основе зол Гамбургской ТЭС, цемента и извести выпускаются ячеисто-бетонные стеновые блоки средней плотностью 400 - 600 кг/м³, прочностью на сжатие не менее 2,5 МПа и армированные конструкции из ячеистого бетона сред ней плотностью 800 кг/м³, прочностью до 10 МПа. Одним из основных требований, предъявляемым к золам, - потери при прокаливании не должны превышать 5%.

В ЧССР, являвшейся крупнейшим производителем ячеистого бетона на душу населения, предприятия, выпускавшие ячеистобетонные изделия, ориентированы на использовавшие в качестве кремнеземистого компонента зол-уноса ТЭС. В табл. 1.5 приведены составы сырьевых композиций для производства силикатных ячеистых бетонов (газосиликата) с использованием зол-уноса ТЭС.

Таблица 1.5.

Составы сырьевых композиций для изготовления ячеистых бетонов с использованием зол-уноса.

дельной поверхности 200 - 240 м²/кг по Блейну о технологии "Калсилокс" с использованием в качестве кремнеземистого сырья золы-уноса (72%), негашеной извести (16%), цемента (12%) и добавки NаОН выпускаются стеновые панели длиной до 6000 мм, шириной 600 мм и толщиной 250 и 300 мм.

Примером  эффективного использования промышленных отходов в производстве ячеистых бетонов является опыт НПО "Силикатобетон" г. Кировабада респ. Азербайджан. На основе шламовых отходов алунита Кировабадского алюминиевого завода им. 50-летия Октября, подвергаемых в процессе технологической переработки тормомеханической активизации и обладающих в силу итого повышенной химической активностью, в НПО организовано производство ячеисто-бетонных изделий. Последние характеризуются повышенными прочностными и эксплуатационными показателями по сравнению с ячеистым бетоном на кварцевом песке.

Не менее эффективным  является использование в качестве кремнеземистого сырья дисперсных отходов флотационного обогащения руд черных и цветных металлов.

Исследованиями  ВНИИжелезобетона в Воронежского ИСИ показана возможность использования в производстве автоклавных ячеистых бетонов в качестве кремнеземистого компонента "хвостов" (отходов) обогащения железных руд КМА. Высокодисперсные отходы обогащения железистых кварцитов в виде водной суспензии (пульпы) имеют дисперсность 120 - 250 м²'кг и содержат 65 -75% кремнезема.

В промышленных условиях изготовлены опытные партии ячеистого бетона средней плотностью 300 - 800 кг/м³, удовлетворяющих по своим строительно-эксплуатационным показателям требованиям нормативных документов.

Использование таких высокодисперсных кремнеземсодержащих отходов позволяет не только снизить затраты на содержание золоотвалов, но и существенно сократить энергозатраты на подготовку (помол) кремнеземистого сырья.

Что  же   касается  малотоннажных   отходов,   таких, как производство ферросилиция, бой тарного и технического стекла,  отходы глиноземного  производства и другие, содержащие химически активный SiO₂   то их наиболее целесообразно использовать в качестве добавок в сырьевые композиции, чтб позволяет, как эти уже отмечалось выше, улучшить строительно-эксплуатационные показатели ячеисто-бетонных изделий или уменьшить удельные энергозатраты за счет снижении температуры автоклавной обработки.

Во-вторых, повысить цены на землю, отчуждаемую под золоотвалы или другие промышленные отходы, а также штрафные санкции за ухудшение экологической обстановки в регионе. Для повышения заинтересованности предприятий в использовании промышленных отходов необходимо разработать и узаконить на государственном уровне такие мероприятия, которые обеспечивали бы повышенную рентабельность предприятий, использующих в качестве сырья промышленные отходы, попутные или вторичные продукты других производств. 

Таким образом, широкое вовлечение в производство ячеистых бетонов вторичных продуктов и отходов промышленности позволяет расширить сырьевую базу, снизить суммарные энергозатраты на единицу продукции, сократить, а в отдельных случаях исключить из производства цемент, снизить себестоимость продукции и, что особенно важно, способствует эффективному решению вопросов охраны окружающей среды.

5. Скорость гидратации смешанных вяжущих и ее влияние на свойства ячеистого бетона

Наличие мелкодисперсных  частиц в продуктах гидратации размером до 10 мкм являются стабилизатором структуры  автоклавированного ячеистого бетона и фактором повышения его прочности. Наиболее высокой диперсностью на первых стадиях гидратации смешанного вяжущего обладают продукты гашения извести.

В последние годы сложилась устойчивая тенденция повышенного спроса на изделия из ячеистых бетонов, которые характеризуются низкой λ при достаточной плотности и прочности за счет содержания значительного количества (до 85% объема бетона) искусственно созданных пор, в основном размером от 0,5 до 2 мм, и изолированных друг от друга тонкими стенками.

Производство ячеистых бетонов автоклавного твердения  позволяет получить широкую номенклатуру изделий различного функционального  назначения – от конструкционных  до теплоизоляционных.

Важнейшей технологической  особенностью получения высококачест-венных газобетонных изделий максимальной пористости и достаточной прочности должно быть создание оптимальных условий для двух одно-временно протекающих процесса газообразования и газоудержания. Необходимо обеспечить соответствие между скоростью реакции газовыде-ления и скоростью нарастания структурной вязкости смеси для получения изделий с порами правильной формы, равномерно распределенными по массе бетона без дефектов структуры. При этом выделение газа должно как можно полнее закончиться к началу схватывания смеси. Кинетика процесса газоудерживания зависит главным образом от реалогических свойств вспучиваемого раствора. Газобетонная масса в ходе процесса газообразо-вания должна легко деформироваться под действием газового давления.

В производстве автоклавных ячеистых бетонов в качестве вяжущего используют смесь извести, портландцемента и тонко измельченного кварцевого песка. По принятой на предприятиях технологии для получения бетона плотностью 800кг/м³ соотношение известью, песком и цементом составляет 1:3,2:0,8. По технологическому регламенту предусматривается порционное смешивание компонентов вяжущего с разделением его на две части. При этом гашение извести протекает в два этапа. Известно, что в зависимости от условий гашения извести  получаемые продукты гашения отличаются как дисперсностью, так и реакционной способностью. В частности, изменением температуры среды и водоизвесткового отношения можно как повысить химическую активность гидроксида кальция, так и понизить. Получение и сохранение активности компонентов вяжущего в процессе приготовления смеси является важным фактором производства качественной продукции. В исследовании проводимым ОАО «Стройматериалы», изучена скорость твердения неорганических вяжущих веществ, взятых в отдельности и при совместном их наличии. В работе использовались портландцемент марки 500 Белгородского цементного завода, известь ОАО «Стройматериалы» активностью 76% и кварцевый песок удельной поверхностью 300 м²/кг.