Карбонизированные минераловатные изделия на доломитовом связующем —
В работе, выполненной в институте ВНИПТеплоизоляция сделана попытка упразднить отмеченные затруднения путем увеличения удельной поверхности и улучшения структуры минераловатных изделии в результате максимального заполнения пустот вспученным перлитовым песком, подбора вяжущего и изучения вопросов его гидратации и твердения в условиях приготовления минераловатных изделий. Химический состав и другие качественные характеристики исходных материалов приведены в табл. I. Экспериментально установлен состав шихты изделий в пересчете на сухое вещество: минеральная вата—38; перлитовый песок— 36; доломитовая известь — 26%.
Гидромасса приготовлялась при В/Т= =9 в пропеллерной мешалке емкостью 30 л (370 об/мин). Лопасти мешалки расположены по высоте в три ряда. Нижние два ряда лопастей при вращении мешалки направляют гидромассу вверх, а верхний ряд лопастей — вниз. При этом достигается интенсивное турбулентное перемешивание гидромассы. В работающую пропеллерную мешалку сначала заливается необходимое количество воды. Затем всыпается порошок молотой негашеной доломитовой извести. После этого в течение 30 сек вводятся хлопья минеральной ваты н еще через 30 сек загружается перлитовый песок. Спустя 15—20 сек по окончании загрузки всех компонентов приготовленная гидромасса выливается в форму.
На прочностные показатели изделий большое влияние оказывают условия гидратации и твердения вяжущего.
Динамика гидратации составных частей доломитовой извести (СаО и MgO) изучалась применительно к условиям производства жестких минераловатных изделий из гидромасс (рнс. I).
Как видно из рис. 1, окись кальция гидратируется полностью в первые минуты после затворения порошка доломитовой извести водой н в процессе гидратацнонного твердения отформованных и обезвоженных изделий практически не участвует. В таких условиях гидратационное твердение изделий определяется условиями дальнейшей гидратации MgO в полугашенной доломитовой извести [Ca(OH)2 + MgO] за счет внутренней абсорбции воды. Скорость гидратации MgO можно регулировать в широких пределах путем изменения температурного режима гидратации (рис. I), что, в свою очередь, определяет прочность затвердевших изделий.
Прочность теплоизоляционных изделий объемным весом 250—275 кг/м, изготовленных на доломитовой извести, минеральном волокне и перлите в зависимости от условий твердения приведена и табл 2.
Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что автоклавный способ твердения, по сравнению с другими способами, обеспечивает достижение изделиями наибольшей прочности. Однако возникающие при этом новообразования не являются воздухоустойчивыми и под действием углекислого газа частично разлагаются, снижая прочность изделий более чем на 30%. Кроме того, минераловатные волокна подвергаются щелочной коррозии, что значительно снижает их микроармирующие свойства.
Карбонизация свежеотформованных и обезвоженных изделий обеспечивает возникновение устойчивой и достаточно прочной структуры твердения, снижение щелочности среды твердения и замедление процессов щелочной коррозии минераловатных волокон.
Особый интерес представляет применение карбонатного способа твердения доломитовой извести в полугашеном виде, в каком она находится в минераловатных изделиях после их формования.
Согласно теории тепло- и массообмена значительное ускорение процесса может быть достигнуто путем интенсивной подачи газообразного реагента в зону реакции. Поэтому для карбонизации отформованных изделий был принят динамический (проточный) способ карбонизации и создана соответствующая методика исследования процесса.
Приведенные на рис. 2 кривые карбонизации в пределах оптимальных значений влажности удобны для раскрытия кинетики процесса. Кривые показывают, что в процессе карбонизаций возникают три четко выраженных его этапа. Площадь описанная кривой y=f (т), соответствуют общему количеству химосорбированного С02 за период времени т
С увеличением слоя карбонируемых образцов практически увеличивается только первый этап реакции. Остальные ее этапы соответственно передвигаются по оси абсцисс направо. Такой характер перемещения реакции примерно соответствует известной модели для выражения скорости абсорбционной волны.
Количество углекислого газа, поглощенного в первом периоде реакции, примерно соответствует количеству С02, необходимому для карбонизации свободной гидроокиси кальция. На втором этапе реакции завершается карбонизация свободной гидроокиси кальция и на третьем происходит карбонизация окиси магния, связанной в различные гидратные соединения гидроокиси кальция.