Демидович - Пеностекло
Б. К. ДЕМИДОВИЧ
ПЕНОСТЕКЛО
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА И ТЕХНИКА»
МИНСК 1975
Демидович Б.К. Пеностекло. Минск, «Наука и техника», 1975, 248 с.
В книге рассматриваются теоретические основы физико-химии и технологии получения пеностекла различного назначения. Приведены результаты новых, исследований, выполненных в области синтеза дисперсных систем на основе стекла и газообразователей, окислительно-восстановительных процессов, явлений теплообмена и структурных изменений, протекающих на различных этапах получения пеностекла. Рассмотрены вопросы формования пеностекла. Разработаны модели процессов газо- и пенообразования. Изучены свойства различных видов пеностекла в динамике развития структуры и в статике. Определены критерии оценки исходных стекол, пригодных для получения пеностекла, разработана методика выбора оптимальных составов стекол.
Книга рассчитана на широкий круг специалистов научно-исследовательских, проектных и производственных организаций, интересующихся технологией теплоизоляционных, строительных и облицовочных материалов. Она может быть полезной для студентов вузов соответствующих специальностей.
Таблиц 40. Иллюстраций 102. Библиография — 430 названий.
(С) Издательство «Наука и техника», 1975.
ПРЕДИСЛОВИЕ
С развитием ряда новых отраслей народного хозяйства и техники вопросы тепловой изоляции приобретают важное значение и проблема выбора "наиболее рациональных материалов для этих целей является весьма актуальной и значимой. Поэтому перед промышленностью стоит задача — обеспечить народное хозяйство высокоэффективными материалами и прогрессивными изоляционными конструкциями, способными выдерживать достаточные нагрузки в сооружениях. Одним из таких материалов является пеностекло, которое наряду с высокими физико-химическими свойствами легко подвергается обработке, оно не горит, не гниет, может вспениваться в виде изделий различной конфигурации. Крупноразмерные конструкции из пеностекла могут быть использованы для монтажа объектов самого различного назначения, и в частности, в крупнопанельном и объемном домостроении.
Все это позволяет считать расширение производства пеностекла одним из основных путей развития промышленности теплоизоляционных материалов в нашей стране. Однако освоенная ранее в СССР технология производства пеностекла за последние 15—20 лет не претерпела каких-либо существенных изменений, в связи с чем роль пеностекла среди других изоляционных материалов, несмотря на его неоспоримые преимущества, существенно снизилась. Это произошло как в результате отсутствия надежной технологии, обеспечивающей получение пеностекла с заданными и стабильными свойствами, так и отсутствия типового оборудования. Значительным тормозом в расширении производства пеностекла явилось отсутствие дешевой и недефицитной сырьевой базы.
Некоторое отставание в развитии этой отрасли производства вызвано прекращением исследований по пеностеклу в Государственном институте стекла. Проводимые в ряде других институтов исследования носили в основном частный характер и велись без достаточного учета запросов промышленности. Нами проведены исследования, основная задача которых состояла в выявлении специфических особенностей и возможностей порошкового способа получения пеностекла, определении пути его совершенствования с целью создания новой, более прогрессивной технологии. При этом была поставлена цель значительного повышения качества пеностекла, расширения его номенклатуры, снижения себестоимости за счет применения недефицитного сырья, создания более мощного и совершенного технологического оборудования. Таким образом, в настоящей работе содержатся задачи, комплексно охватывающие ряд неизученных вопросов, относящихся к технологии пеностекла. Некоторые из известных положений, требующие экспериментальной проверки в лабораторных и заводских условиях, рассмотрены в связи с имеющимися по ним в литературе противоречивыми суждениями.
Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований позволил организовать производство высококачественного пеностекла при одновременном снижении его себестоимости в 1,8 раза, сокращении продолжительности технологического цикла в 1,7 раза и уменьшении объема отходов производства в 2,3 раза. Расход кальцинированной соды также снижен на 50% за счет вовлечения в производство щелочесодержащих отходов химической и горнорудной отраслей промышленности. Кроме того, создана реальная теоретическая основа для начала работ по организации производства пеностекла методом непрерывного вспенивания.
Автор выражает благодарность кандидатам технических наук С. С. Акуличу, Н. П. Садченко, В. И. Пилецкому, И. Э. Ованесовой и сотрудникам лаборатории теплоизоляционных материалов Минского НИИСМ, принявшим участие в подготовке настоящей работы и выполнившим ряд исследований по рассматриваемой технологии, главному инженеру Гомельского стеклозавода Е. П. Мельнику за оказанную помощь при внедрении на заводе результатов работы.
Автор глубоко признателен профессору Белорусского политехнического института доктору технических наук Н. М. Бобковой и профессору МХТИ им. Д. И. Менделеева доктору технических наук Н. М. Павлушкину за критические замечания, высказанные при чтении рукописи настоящей работы.
ГЛАВА I
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЗАВОДСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОСТЕКЛА
1. Технико-экономическая оценка
Изучение общего состояния заводской технологии, включающее сбор информации на предприятиях по результатам их работы, и систематизация полученных или приведенных данных проводились на Гомельском и Саратовском стеклозаводах, Кучинском комбинате керамических облицовочных материалов и Лихоборском заводе отделочных и теплоизоляционных материалов. На этих предприятиях в разное время было организовано производство пеностекла по различным технологическим схемам. Поэтому на основании обобщения технико-экономических показателей их работы можно сформулировать некоторые общие принципы, необходимые для выбора наиболее приемлемой схемы производства и конструкции тепловых установок.
Анализ приведенных в табл. 1—4 данных показывает, что, несмотря на ряд принципиальных несоответствий в их технологии (недостаточная длина печей вспенивания и отжига, отсутствие стабильного по химическому составу исходного стекла и малая мощность установок), технико-экономические показатели работы цеха Лихоборского завода являются наиболее высокими. Это можно объяснить использованием для вспенивания туннельных печей с одноярусной садкой форм, обеспечивающих достаточно высокий выход целых блоков за счет улучшения изотермии в рабочем канале печи и отжига изделий вне форм. Эффективность двухстадийного способа {рис. 1.1) проявляется даже при сравнительно малых объемах производства. Так, при общей мощности цеха, в 4 раза меньшей мощности Гомельского и Кучинского заводов, цеховая себестоимость
Низкие технико-экономические показатели производства для одностадийных схем (рис. 1.1), принятых на Гомельском и Кучинском заводах, связаны главным образом с конструктивными особенностями туннельных печей, в которых невозможно поддерживать требуемый для нормального хода процесса вспенивания пеностекла температурный режим по сечению канала печи. В связи с этим можно отметить, что произведенная в свое время замена одноярусных туннельных печей многоярусными явилась основным препятствием в развитии производства пеностекла в Советском Союзе.
Многолетний опыт работы Саратовского завода, где пеностекло вспенивается в виде непрерывной ленты на движущемся поде, показывает, что даже в муфельных печах при вспенивании вне форм структура и свойства пеностекла снижаются при отсутствии требуемой изотермии по ширине канала печи.
Продукция Саратовского завода по основным показателям свойств уступает пеностеклу, получаемому в многоярусных туннельных печах (табл. 2, 3).
2. Двухстадийный способ производства
Для более детального изучения влияния условий вспенивания пеностекла на его свойства и общие показатели работы технологических линий были исследованы температурные поля туннельных печей различного типа в наиболее характерных сечениях.
Достаточно высокая изотермия по сечению канала печи (в области расположения форм) обнаружена в туннельных печах с одноярусной садкой форм (рис. 1.2). Максимальный градиент температуры по ширине печи у крышек форм (между точками 4 и 5) не превышает ±7°С. Поскольку печь оснащена системой регулирующих устройств для подачи теплоносителя в рабочий канал, то температурный градиент междуверхом и низом форм (точки 1—4, 2—5 и 3—6, рис. 1. 2) может легко поддерживаться в заданных пределах. Отклонение между точками 2 и 5 (для среднего ряда) составило 15 °С, а в крайних рядах (точки 1—4 и 3—6) — 10 °С, что, судя но структуре пеностекла, является вполне допустимым.
Изменяя характер температурной кривой по длине печи вспенивания, можно влиять на скорость процесса вспенивания пеностекла без ущерба для качества конечного продукта. Исследование образцов, выпиленных из товарных блоков, вспененных по режимам 1—3 (рис 1.3), показало, что прочность и водопоглощение практически не изменяются при снижении tmax вспенивания, если это снижение температуры компенсировать расширением зоны вспенивания. Если же температура вспенивания не снижается, то это позволяет уменьшить объемную массу пеностекла (режимы 4—5, рис. 1.3). Выявленная закономерность была использована для повышения производительности туннельной печи за счет сокращения цикла толкания форм сначала с 5 до 4 мин, а позже до 3 мин, что позволило увеличить производительность технологической линии от 5,5 до 8, 2 тыс. м3 в год.
...