_____________________________________________________________________________________
г. Пенза
E-mail: tonauka@ inbox.ru http://www.tonauka58.narod.ru
Нановяжущие –основа новых технологий
В вышеназванном проекте реализуется оригинальная технология получения кирпича с использованием в качестве связки наносуспензии из неорганических полимеров силикатного состава.
Цель настоящего проекта – создание высокорентабельного производства наиболее востребованного на рынке строительного материала – кирпича.
В результате реализации данного проекта будет создано высокорентабельное производство и начат выпуск высококачественного товарного продукта – безобжигового кирпича различного назначения: рядового и облицовочного М50 - М150, повышенной прочности М200÷М400, жаропрочного и кислотостойкого.
В качестве исходного сырья используется широко распространённые кварцевый песок или портланд-цемент.
При производстве связующего первичный материал измельчается в водной среде до размеров частиц от 10 до 100 нм. Концентрированная суспензия стабилизируется и сохраняет свои вяжущие свойства некоторое время. Основные технические данные нановяжущих приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование | Исходное сырье | Внешний вид вяжущего | Размер структурных элементов | Концентрация нанодисперсий | Доля вяжущего в формовочной массе | Тип упрочнения | Температура дегидратации |
Наноцемент | Портланд цемент | Суспензия | 10-100 нм | 30%-50% | 0,5%-2% | гидратационный, дегидратационный. | 120 ° |
Керлит | Кварцевый песок | Суспензия | 10-100 нм | 30%-50% | 0,5%-2% | дегидратационный | 120 ° |
Приготовленная масса, при удалении воды загустевает и при температуре более 100 0С превращается в камнеподобное, очень прочное тело, устойчивое к воздействию воды.
Упрочнение первичного материала и появление водостойкости обусловлено надмолекулярной радикальной ориентационной полимеризацией.
Эффект проявляется в объединении отдельных микроструктурных элементов надмолекулярных размеров, но не крупнее 100 нм при удалении с их поверхности молекул воды. В этом случае формируются многочисленные и прочные необратимые фазовые контакты между частицами.
Композитные материалы в виде смеси нановяжущего и различных видов наполнителя можно формовать методами экструдирования и полусухого прессования и получать широкий спектр изделий.
Себестоимость конечного продукта будет ниже по следующим причинам:
1) Исходное сырьё используется и в качестве наполнителя.
2) При упрочнении исключаются
а) использование высокотемпературного обжига (как у глиняного кирпича)
б) использование повышенного давления как при производстве силикатного кирпича
Основными инновационными идеями реализацию которых предполагается осуществить в рамках данного проекта, являются:
1. использование в качестве связующего наносуспенции, полученной путем измельчения исходного сырья.
2. применение небольших объемов связующего при получении формовочных смесей.
3. использование для уплотнения формовочной массы способа виброукатки.
4. использование для съема и погрузки отформорованных изделий вакуумных съемников.
5. использование для приготовления тонкодисперсного наполнителя мультивалковой мельницы.
6. использование для получения вяжущей нанодисперсии – гидродинамической коллоидной мельницы.
7. использование для приготовления сверхжестких формовочных смесей дипланетарного смесителя.
8. использование для упрочнения изделий сушильной камеры в которой реализуется эффект газотранспортного и дегидротационного упрочнения.
В новом материале удачно сконцентрированы последние достижения коллоидной химии и нанотехнологий в сфере использования неорганических алюмосиликатных полимеров.
Увеличение количества и прочности контактов микроструктурных элементов достигается путем использования при формовании повышенного давления со сдвигом.
Творческое объединение “Наука” применяет для уплотнения материала совместно с внешним давлением эффект сближения структурных частиц при удалении расположенной между ними пленки воды. Схема дегидратационного упрочнения представлена на рисунке 1.
Использование этого эффекта для формирования водостойких фазовых контактов позволяет получать высокопрочный и водостойкий материал без обжига и автоклавирования.
Цвет определяется цветом исходного сырья.
Пустотность – 0-50%.
Вес одного кирпича: полнотелого - 4,5 кг.; пустотелого, пустотностью 50% – 2,3 кг.
Соотношение прочности на изгиб и прочности на сжатие достигает 0,4.
Очень низкая себестоимость позволяет производить продажу по ценам на 10-20% ниже рыночных.
Кирпич, производимый по технологии “ТО Наука”, при невысокой себестоимости обладает повышенными потребительскими параметрами.
Технологическая линия может производить рядовой кирпич, лицевой кирпич М 100, М 150, кирпич повышенной прочности М 200 – М 400, в том числе и лицевой, жаропрочный и кислотостойкий кирпич для облицовки печей, труб. Морозостойкость лицевого кирпича до 200МРЗ.
Вид кирпича определяется в основном составом исходного сырья и долей связующего в формовочной смеси.
Общую схему производства можно представлена на рисунке 2.
Исходное сырье 1 естественной влажности (до 10%) транспортером 2 подается со склада сырья в сушилку вакуумного типа 3, где в течение расчетного времени влажность сырья доводится до рабочей (не более 3%).
Просушенный материал поступает в бункер – накопитель. Далее исходный материал распределяется тремя транспортерами на потоки, объем которых определяется технологическим регламентом. Один поток направляется в коллоидную мельницу 5. Второй – в дробилку для получения тонкодисперсного наполниТретий поток сырья без всякой обработки перемещается в смесиКоллоидная дисперсия из мельницы и часть тонкодисперсного наполнителя совместно гомогенизируются и также подаются в смеситель. Оставшаяся часть тонкодисперсного наполнителя направляется в смеситель.
В смесителе 6 все компоненты формовочной массы тщательно перемешиваются до однородного состояния. Во время перемешивания из нее удаляется основное количество воздуха.
Приготовленная таким путем смесь поступает в дозатор формовочной машины 7. После формования полнотелого или пустотелого кирпича определенных размеров, он с помощью вакуумного съемника, или вручную (при небольших объемах производства: 1 и 2 млн. шт. в год) укладывается на тележки 8.
Тележки после загрузки направляются в сушильную камеру 9, в которой в процессе удаления по определенному режиму воды, кирпич приобретает необходимую прочность и водостойкость.
После сушки кирпич остывает и направляется на упаковку.
Упакованные в пленку поддоны с кирпичом поступают на склад готовой продукции 10.
Сравнительная характеристика технологических линий различной производительности дана в таблице 2.
Производительность, млн. шт/год | Капитальные затраты (тыс. руб) | Инвестиционные издержки (тыс. руб) | Количество работающих (чел) | Потребляемая мощность (кВт/ч) | Срок окупаемости | Себестоимость кирпича (тыс. руб) | Средняя рентабельность продукции |
1 | 5 234,48 | 6 076,80 | 8 | 20 | 23 мес | 0,00508 | 41,67% |
5 | 21 629,40 | 23 760,51 | 10 | 50 | 23 мес | 0,00306 | 45,49% |
10 | 40 029,26 | 43 818,02 | 13 | 120 | 22 мес | 0,00289 | 75,60% |
