Заводу по производству газобетона автоклавного твердения (AAC) на золе-уносе требуется контролируемая смесь золы-уноса, извести, цемента, гипса, алюминиевой пудры или пасты, воды и, часто, дополнительного кремнеземистого материала, такого как песок. Каждый материал выполняет отдельную функцию при приготовлении суспензии, образовании пор, предварительном твердении, резке и автоклавировании. Необходимые материалы не просто смешиваются по массе: их тонкость помола, химическая активность, влажность, температура и однородность определяют, будет ли сырой массив подниматься равномерно и достигнут ли готовые блоки AAC стабильной плотности и прочности.

Зола-унос является основным кремнеземсодержащим сырьем в данном производственном процессе, однако она не заменяет автоматически все остальные минеральные компоненты. Рабочая смесь должна обеспечивать реакционноспособный кремнезем, достаточное количество доступного кальция, подходящую щелочность, контролируемое газообразование и достаточно воды для перекачивания и формования. Точная рецептура меняется в зависимости от качества местной золы-уноса и требуемой плотности блоков, поэтому перед окончательным утверждением рецептуры необходимо провести испытания сырья.

Зола-унос: основной источник кремнезема

Зола-унос — это мелкодисперсный порошок, улавливаемый в системах сжигания угля. На заводе AAC на золе-уносе она обычно обеспечивает значительную часть кремнезема и оксида алюминия, необходимых для образования гидратированных силикатов кальция при автоклавировании. Ее частицы уже имеют меньший размер по сравнению со многими природными минеральными материалами, что может снизить потребность в помоле. Это преимущество имеет значение только при стабильных физических и химических свойствах золы.

Наиболее подходящая для AAC зола-унос имеет достаточно стабильную тонкость помола, низкое содержание несгоревшего углерода и состав, обеспечивающий реакцию с известью при высокотемпературном паровом твердении. Слишком крупная зола может оседать в суспензии или оставлять в блоке частицы, не вступившие в реакцию. Высокое содержание углерода может нарушать газообразование на основе алюминия и приводить к нестабильному расширению. Значительные изменения влажности золы также изменяют фактическое соотношение твердого вещества и воды, даже если дозирующая система, по-видимому, соблюдает одну и ту же рецептуру.

Хранению следует уделять внимание, поскольку зола-унос легко поглощает влагу и может уплотняться в силосах. Сводообразование, неравномерная выгрузка или частичное расслоение затрудняют контроль от партии к партии. При приемочном контроле обычно оценивают влажность, гранулометрический состав, потери при прокаливании и химический состав. Эти показатели полезнее анализировать в динамике, чем рассматривать как единичный результат «годен/не годен».

Кальцийсодержащие материалы: известь и цемент

Негашеная известь, обычно перерабатываемая в известковую суспензию, обеспечивает реакционноспособный оксид кальция. После гашения и смешивания она создает щелочную среду и реагирует с кремнеземом на последующей гидротермальной стадии. Качество извести существенно влияет на раннее поведение суспензии AAC. Недостаточно реакционноспособная известь может замедлить подъем сырого массива, тогда как чрезмерно быстрое или неравномерное гашение может вызвать локальные скачки температуры, комки или нестабильное загустевание.

Важен не только общий процент оксида кальция. На поведение также влияют реакционная способность, остаток после гашения, тонкость помола, условия хранения и наличие магнийсодержащих соединений. Известь, которая по лабораторному отчету выглядит химически приемлемой, все же может работать неудовлетворительно, если она медленно гидратируется или поступает в суспензию в виде крупных частиц. Поэтому оборудование для приготовления извести должно обеспечивать достаточное время смешивания и производительность просеивания для получения однородной суспензии, а не смеси мелкого гидрата и непрореагировавших зерен.

Цемент часто добавляют для повышения ранней прочности сырого массива и обеспечения более надежного интервала для резки. Он также вносит кальциевые соединения, участвующие в гидратации и реакциях в автоклаве. Цемент не всегда является основным источником кальция, и его долю не следует необдуманно увеличивать для компенсации плохого контроля золы-уноса или извести. Большее количество цемента может изменить схватывание суспензии, увеличить тепловыделение и нарушить баланс между расширением и затвердеванием. Массив, который схватывается до завершения расширения, может иметь плотные участки, трещины или неравномерные поры.

Свежесть важна как для извести, так и для цемента. Материалы, подвергшиеся воздействию влаги, могут потерять полезную реакционную способность еще до поступления в смеситель. Раздельное сухое хранение и стабильное оборудование подачи не позволяют принять проблему обращения с материалами за проблему рецептуры.

Гипс регулирует интервал реакций

Гипс используется во многих рецептурах AAC на золе-уносе для регулирования гидратации и влияния на структуру, формирующуюся до автоклавирования. В зависимости от местной системы сырья могут рассматриваться природный гипс, десульфуризационный гипс или другой подходящий источник сульфатов. Материал следует оценивать по влажности, чистоте, размеру частиц и стабильности свойств, а не выбирать исключительно потому, что он доступен поблизости.

Его действие тесно связано с цементом, известью и температурой. Недостаточный контроль сульфатов может привести к непредсказуемому схватыванию суспензии. Избыточное количество может замедлить желательные реакции или оставить массив с недостаточной прочностью для резки. Влажный десульфуризационный гипс требует особой осторожности при взвешивании, поскольку содержание воды влияет как на дозу гипса, так и на общее количество технологической воды. Использование влажного гипса так, как если бы он был сухим порошком, является распространенной причиной необъяснимых колебаний свойств суспензии.

Алюминиевая пудра создает ячеистую структуру

Алюминиевая пудра или алюминиевая паста служит газообразователем. В щелочной суспензии алюминий реагирует с выделением водорода, образуя мелкие поры, которые обеспечивают AAC низкую плотность. Реакция происходит на ранней стадии процесса, до того как материал наберет достаточную прочность для резки. Поэтому добавление алюминия является одним из наиболее чувствительных этапов всей системы сырьевых материалов.

Необходимое количество невелико по сравнению с золой-уносом, известью и водой, однако небольшие ошибки дозирования имеют заметные последствия. Недостаточная доза может привести к получению блоков тяжелее требуемого. Чрезмерная или слишком быстрая реакция может вызвать перелив, крупные поры, осадку массива и слабые зоны. Размер частиц, обработка поверхности, срок хранения, способ смешивания, температура суспензии и уровень щелочности влияют на скорость выделения газа.

Алюминий следует хранить в сухом месте, защищать от загрязнений и, где применимо, готовить в соответствии с процедурой рецептуры непосредственно перед использованием. Слежавшаяся пудра, плохо диспергированная паста или запоздалое введение приводят к неравномерному распределению пор. Иногда проблему относят к автоклаву, хотя дефект может уже присутствовать в свежей суспензии или сыром массиве.

Вода — технологический материал, а не просто носитель

Вода необходима для приготовления суспензии из золы-уноса, гашения извести, диспергирования алюминия, регулирования текучести суспензии и поддержания гидратации. Ее количество влияет на плотность, вязкость, температуру, характер подъема и энергию, необходимую позднее для удаления избыточной влаги. Смесь с недостаточным количеством воды может плохо перекачиваться или неравномерно удерживать воздух. Избыток воды может замедлить схватывание, способствовать оседанию и ослабить сырой массив перед резкой.

Качество воды также требует проверки. Высокие концентрации растворенных солей, взвешенных веществ, масел или органических загрязнений могут нарушить схватывание и газообразование. Оборотная технологическая вода часто технически пригодна для использования, однако необходимо контролировать содержание твердых веществ, щелочность, температуру и остаточные мелкие частицы. Ее вклад следует учитывать в расчете замеса, а не считать нейтральной водой.

Температура имеет особенно большое влияние. Теплая суспензия ускоряет гидратацию и реакцию алюминия; холодная суспензия замедляет оба процесса. Рецептура, хорошо работающая в одних сезонных условиях, может вести себя иначе при изменении температуры поступающей воды, суспензии золы-уноса или известковой суспензии. Поддержание заданного диапазона температуры смешивания часто эффективнее, чем постоянное изменение дозы алюминия для устранения сезонной проблемы подъема.

Требуется ли песок на заводе AAC на золе-уносе?

Песок требуется не всегда, однако его часто используют, когда одна только зола-унос не обеспечивает достаточного количества подходящего реакционноспособного кремнезема или когда необходим более точный контроль кремнеземистой составляющей. Тонкоизмельченный кварцевый песок может дополнять золу-унос, стабилизировать состав материала или помогать достигать заданных характеристик продукта. Перед смешиванием он должен быть измельчен до достаточно тонкой суспензии; крупные частицы песка не вступают в реакцию эффективно в течение доступного цикла автоклавирования и могут ослабить готовый материал.

Добавление песка изменяет не только содержание кремнезема. Оно влияет на производительность помола, плотность суспензии, склонность к оседанию, потребность в воде и соотношение между реакционноспособными и менее реакционноспособными минеральными фракциями. Поэтому рецептура с высоким содержанием песка может потребовать изменений в помоле, емкостях для суспензии, точности дозирования и времени резки. Песок следует вводить потому, что результаты испытаний показывают такую необходимость, а не просто потому, что он указан в типовой рецептуре AAC.

Взаимосвязи материалов, влияющие на состав смеси

Сырьевые материалы следует оценивать как единую систему

Распространенная ошибка — одобрить каждый материал отдельно и предположить, что комбинированная смесь будет вести себя предсказуемо. Реакции AAC взаимосвязаны. Изменение тонкости золы-уноса может изменить потребность в воде; измененная потребность в воде влияет на температуру и вязкость суспензии; эти изменения воздействуют на расширение, создаваемое алюминием; профиль расширения определяет состояние сырого массива при резке. Поэтому корректировки рецептуры следует проводить посредством контролируемых производственных испытаний с регистрацией свойств материалов, времени смешивания, температуры заливки, профиля подъема, условий резки и результатов по готовым блокам.

Замена материалов требует такой же дисциплины. Замена одного источника золы-уноса другим, использование другого типа гипса или изменение марки алюминиевой пудры могут казаться недорогими при приемке, но способны привести к большим потерям из-за нестабильного производства. Правильный вопрос заключается не в том, имеет ли заменитель похожее название или номинальный состав, а в том, обеспечивает ли он эквивалентное поведение суспензии и структуру после твердения при корректировке всех технологических настроек.

До поступления материалов в смеситель

Надежное производство начинается с подготовки. Суспензия золы-уноса и песка требует достаточного перемешивания для предотвращения оседания. Известь нуждается в полном и стабильном гашении. Сухие порошки требуют точного взвешивания и транспортировки с контролем пыли. Алюминий нуждается в контролируемом диспергировании. При добавлении воды необходимо учитывать влагу, уже содержащуюся в золе-уносе, гипсе, оборотной воде и суспензиях.

Последовательность загрузки также влияет на результаты. Введение алюминия до того, как базовая суспензия достигнет требуемой консистенции и температуры, может запустить газообразование слишком рано. Напротив, длительные задержки после добавления алюминия могут сократить полезный период заливки. Поэтому система смешивания, емкости для суспензии, весовые устройства и схема заполнения форм должны соответствовать поведению материалов, особенно когда свойства золы-уноса меняются от поставки к поставке.

Заводу AAC на золе-уносе не требуются все возможные минеральные ингредиенты. Ему необходим совместимый набор сырьевых материалов, который стабильно обеспечивает кремнезем, реакционноспособный кальций, контроль сульфатов, точно регулируемый газообразователь и чистую технологическую воду. Стабильные исходные материалы и строгое соблюдение пропорций обеспечивают для автоклавирования качественный сырой массив; никакая последующая операция не может полностью исправить плохое порообразование или несбалансированную суспензию.