Эффективность объемного вибрационного перемешивания

Один из важнейших факторов, определяющих качество строительных материалов — однородность перерабатываемых смесей, повышение которой позволяет улучшить структуру и физико-механические свойства изделий, а также сократить расход дефицитных компонентов

В промышленности строительных минералов широко используется процесс смешивания при избытке жидкости с В/Т=0,5—0,0 и выше. Однако такие системы из-за небольшой вязкости в и начальный период структурообразоваиия обладают низкой прочностью, что не отвечает задаче получения материалов с высокими физико механическими свойствами Благодаря достижению однородности при сниженном BjT не только улучшается структура материалов и увеличивается их прочность, но во многих случаях можно отказаться от опалубки и форм и значительно сократить продолжитсльность и стоимость последующих операций.

Поэтому не случайно в практике приготовлення композиции различных материалов стремятся найти такие способы воздействия па массу, которые обеспечили бы высокое качество переработки без излишней жидкости


Один пз перспективных методов смешивания компонентов с малым BjT (0,2—0,3) основан на понижении их вязкости в процессе переработки до значений, близких или равных вязкости предельно разрушенной структуры путем наложения вибрационных воздействии е одновременным введением ПАВ. Практически это стало возможным после создания во ВНППНСМе вибролопастных смесителей (рис. 1) Принцип их действия основан на сочетании механического перемешивания массы вращающимися лопастными валами с вибрацией всей системы — смесительной камеры и валов’ Благодаря небольшой емкости смесительной камеры и развитой поверхности, передающей вибрацию, колебания сообщаются одновременно всему ее объему, т. е. происходит объемное виброперемешивание. Такая переработка коренным образом отличается от процессов в вибросмесителях с большим объемом камеры, характеризуемых ограниченным отношением поверхности, передающей вибрацию к емкости камеры. Б этих машинах и процессе работы происходит быстрое затухание колебаний при передаче их и глубь обрабатываемой массы.

На экспериментальных образцах вибролопастпых смесителей системы БНИИНСМ проведены исследования с положительным результатом по приготовлению различных составов в производстве строительных материалов, а также в химической, металлургической п других отраслях промышленности Примером эффективного объемного виброперемешивания является и подготовка масс для теплоизоляционных материалов: газобетона и перлитокерамики, искусственного пористого заполнителя: керамзита грунтовяжущих составов на основе цемента, извести и битума.

Цель исследований — разработка но- вой более экономичной по сравнению с существующими технологии приготовления различных материалов и улучшение свойств готовых изделий. Состав композиций, типы использованного экспериментального оборудования и оптимальные режимы его работы приведены в габл. 1.

Эффективность новой технологии оценивалась по комплексу физико-механических, технологических и экономических показателей. Как видно из полученных данных, лучшие результаты достигаются при сочетании механического перемешивания с объемной виброобработкой (табл. 2 — производство газобетонных изделии объемной массой 400— 1000 кг/лВ, табл. 3 — теплоизоляционной перлитокерамики, табл. 4 — керамзита из слабовспучиваемых глин формовочной влажностью 20—22%). В/Т снижается па 25—40%, в результате чего пластическая прочность изделий в начальный период возрастает на 50—60%). Это дает возможность в ряде случаев (производство пористой керамики и др.) направлять массу из смесителя непосредственно на формование в экструдер без использования форм и опалубки.

Если структура материала формируется на виброплощадках (производство газобетона), то быстрое нарастание прочности позволяет вскоре после вибрирования снимать бортоснастку и без нее проводить сушку и автоклавную обработку. Кроме того, уменьшение водосодержання дает возможность сократить продолжительность последующих операции: автоклавной выдержки — в 4 раза н автоклавной обработки на 25% (газобетон), сушки — в 2—2,5 раза и обжига — на 20—30% (перлнтокерамика). Прочность изделии возрастает от 20 до 40%.

Особенно заметно улучшение структуры и свойств теплоизоляционных материалов: в результате получения более мелких (снижение в 3—10 раз) ц однородных по размерам пор объемная масса изделий уменьшается на 20—40%, а теплопроводность— в 1,5—2 раза; на 20— 30% снижаются расходы сырья, топлива, электроэнергии и трудозатраты.


Достигаемый результат находится в прямой зависимости от правильного подбора частоты и амплитуды колебаний, формы и атаки лопаток, степени заполнения смесителей камеры, числа оборотов лопастных валов, продолжительности процесса, а также состава смеси. Например, повышение частоты колебаний распределении добавок н глинистых породах. Посредством изменения величины заполнителя, а ышже амплитуды колебании в процессе приготовления массы можно регулировать размер пор перлитокерамики. Повышения числа оборотов в данном случае следует остерегаться, гак как это может привести к разрушению зерен перлита.

Смешивание жестких бетонных и силикатобетонных композиции, а также вяжуще-грунтовых составов необходимо проводить при уплотненном состоянии т. е. в условиях, когда частицы смеси, интенсивно контактируя друг с другом «обдирают» неактивные пленки и вскрывают новые поверхности. Такие условия можно обеспечить путем подбора оптимальных конструкции лопаты например, использованием лопаток плужкового типа, а также ограничением и угловой скорости, которое компененруется интенсивной циркуляцией материал под воздействием вибрации.



Использование вибролопастных смесителей открывает дорогу широкому применению непрерывных процессов смешивания, что позволяет повысить стабильность физико-механических показателен изделий, увеличить степень механизации и автоматизации массозаготовительных цехов, улучшить условия труда и сократить трудозатраты. Внедрение вибролопастных смесителей может обеспечить значительное улучшение качества готовых изделии и технико-экономическнх показателей производства.

Только по производству газобетона, перлитокерамики и керамзита ожидается экономия около 20 млн. руб в год. при чем па каждую машину приходится свыше 100 тыс. руб.

Аналогичный результат возможен п в других производствах строительных материалов.

Во ВНИИНСМе созданы несколько моделей вибролопастных смесителей промышленного типа непрерывного действия производительностью около 1, 3 и 10 м/ч и лабораторные, периодического действия емкостью 20 и 40 дм.

Длительная работа самого крупного из этих смесителей на Новомосковском гипсовом комбинате в линии приготовления комплексного гипсоцементного вяжущего показала, что он надежен в эксплуатации, обеспечивает высокое качество смешивания, отвечает требованиям техники безопасности и промышленной санитарии. Эти результаты зафиксированы в акте государственных приемочных испытаний.

Несколько машин аналогичного типа сконструировано в различных организациях. Вибролопастной смеситель производительностью около 5 м3/ч (конструкции Института физической химии АН СССР) работает в экспериментальной линии по приготовлению песчаного бетона на заводе железобетонных изделии К? 17 Главмоспромстройматериалов. В нем достигается высокая однородность цементно-песчаных композиций с низким В/Т (0,25—0,3). Это обеспечивает работу по новой комплексной вибрационной технологии с использованием мелкозернистого наполнителя и подученне изделий повышенной прочности.

Ведется подготовка к выпуску опыт непромышленной серии вибоосмесителей, разработанных ВНИИСТРОММАШем и Харьковским ЦКБ «Строммаши- И2», предназначенных для приготовления глинистых композиций на керамзитовых и кирпичных заводах.

Для широкого промышленного использования смесителей необходимо наладить серийное производство ряда их типоразмеров, рассчитанных на выпуск различных видов строительных материалов н укомплектованных надежными бункерными и весодозирующимп устройствами.

Имеющийся во ВНИИНСМе и в других организациях научно-технический задел конструирования вибролопастных смесителей, а также бункеров и дозаторов практически для любых сыпучих материалов позволяет решить эту задачу в относительно короткие сроки. Очевидно, что ведущими организациями в разработке п внедрении вибролопастных смесителей в промышленность строительных материалов должны стать ВНИИСТРОММАШ и соответствующие отраслевые ИНСТИТУТЫ.

Таким образом, объемное вброперемешивание — одно из эффективных средств регулирования свойств получаемых изделий (структуры, пористости, объемной массы), а также улучшения технико-экономических показателей. Целесообразно приступить к широкому внедрению вибролопастных смесителей, в первую очередь в производство тепло изоляционных материалов, керамзита и газобетона, для которых успешно проведены технологические испытания и отработаны оптимальные составы композиций и параметры машин.