Плитные теплоизоляционные материалы - «Торфоизол»
На рис. 5 представлена технологическая схема производства композиционных теплоизоляционных плит на основе торфа и торфа с отходами деревопереработки, применительно к условиям добычи торфа экскаваторным способом в ХМАО-Югре.
Подготовительное отделение остается неизменным (рис. 4). 
Рис. 5. Технологическая схема производства теплоизоляционных плит на основе торфа
Подача мягких отходов деревопереработки производится сразу в бункер-дозатор (7).
Из подготовительного отделения обезвоженная до ~ 80% торфяная масса поступает через бункер-дозатор торфа (I) в смеситель-формователь (2). Кусковые отходы деревопереработки со склада отходов (3) проходят грубый помол в рубильной машине (4) и транспортером (5) подаются в молотковую дробилку (6) и после этого через бункер-дозатор (7) поступают в смеситель- формователь (2). После перемешивания смесь формуется в гранулы диаметром 15-20 мм через мундштуки смесителя-формователя, которые далее поступают на вибропресс (8), в котором формируются плиты, которые укладываются в стеллажи (9) и самотаской (10) подаются в тоннельную сушилку (11), которая работает на попутном газе от теплогенератора (12). После сушки плиты подвергаются акклиматизации (13), упаковке (14) и складированию (15). Выбор варианта схемы зависит от качественных характеристик торфа, наличия стабильных объемов отходов деревообработки.
На торфяную плитную теплоизоляцию разработаны ТУ 039010-002- 96629725-08 «Теплоизоляционные торфяные плиты - Торфоизол». Гранулированные теплоизоляционные засыпки - «Торфозит»
Поиск, разработка и внедрение новых строительных материалов затрагивает еще одно важное направление - производство легких бетонов, которые представляют собой искусственный камень, предварительно приготовленный из пористого заполнителя, вяжущего и воды.
Легкие или «облегченные» бетоны можно разделить на две группы. К первой относятся бетоны на неорганических заполнителях, ко второй - бетоны на органических заполнителях.
Возможность использования такого природного органического материала, как торф, для получения легкого заполнителя представляет большой научный и практический интерес. По аналогии с легким керамическим заполнителем, называемым «керамзит», принято условное название нового заполнителя торфа - «торфозит».
Эффективность применения торфяных гранул лимитируется прежде всего необходимостью получения прочного, водостойкого заполнителя с хорошими адгезионными свойствами.
Отметим, что вопросы получения торфяных гранул, рецептуры модифицирующих добавок и использование продукции в качестве как заполнителя легких бетонов, так и засыпного теплоизоляционного материала для стен, перегородок и т. п. достаточно подробно рассмотрены в ряде работ. Пример использования различного торфяного сырья представлен в табл. 9.
| Вид торфа, | R, | (О , | А% % | Содержание фракций размером lt; 250 мкм | pH | ||
| индекс | % | % | До переработки | После переработки | Во дная | KCl | |
| Осоковый (I) | 19 | 80,5 | 18,0 | 43,7 | 87,1 | 5,9 | 4,9 |
| Осоковый (2) | 20 | 81,5 | 4,8 | 45,9 | 80,0 | 6,5 | 5,02 |
| Фрезерный (2) (ТП «Озерецкое») | 27 | 54 | 8,1 | 56,4 | 86,1 | 6,0 | 5,1 |
| Фрезерный (4) (ТП «Оршинское») | 25 | 55 | 10,0-11,0 | 61,0 | 75,0 и 81,0 | 4,0 | 3,3 |
Исходный торф перерабатывали на диспергирующем механизме при ш = 75...80%, после чего осуществляли его окатывание в сферические гранулы с начальным диаметром 20...25 (х10~3) м на тарельчатом грануля- торе.
Полученные гранулы сушили в одном слое в мягком конвективном режиме при комнатной температуре до равновесной влажности 10...15%, в жестком радиационно-конвективном режиме (под инфракрасными лампами) и конвективном (горячим воздухом). Параметры режимов сушки представлены в табл. 10.Таблица 10
Параметры сушки гранул
| Наименование показателей | Единица измере ния | Значе! при | 1ия показателей режиме сушки | |
| Радиационно конвективный | Конвективный | Мяг кий | ||
| Температура воздуха | 0C (К) | 32 (305) | 70-90 (343-363) | 20 (293) |
| Относительная влажность | % | 40 | 50 | 50-70 |
| />Радиационный поток | м2/час | 0,85 | - | - |
| Скорость потока воздуха | м/с | 4-5 | 2-3 | 0,2 |
| Продолжительность сушки | час | 2,5 | 0,5 | 144-192 |
| Интенсивность сушки в постоянном режиме | кг/м час | 0,4 | 2 | 0,01 |
В ходе сушки контролировали массу и геометрические размеры образцов. Высушенные образцы для повышения водостойкости подвергали модификации в различных режимах.
Для всех серий полученных образцов гранул определяли прочность, плотность, водопоглощение, насыпную плотность, термостойкость, коэффициент формы по стандартным методикам. В табл. 11 представлены кратность и повторность выполненных испытаний.
Таблица 11
Кратность испытаний гранул торфозита
| Наименование показателей | Количество образцов, подвергнутых испытаниям | Повтор ность опытов | Средняя вариация по результатам испытаний, % |
| Влажность | 4 | 2 | 0,5 |
| Дисперсность | 3 | 2 | 0,5 |
| Зольность | I | 2 | 0,5 |
| Кислотность | 3 | 2 | 0,5 |
| Прочность | 6 | 30-60 | 40 |
| Водопоглощение | 16 | 3-6 | 20 |
| Плотность | 6 | 30-60 | 10 |
| Гидрофобизация | 12 | 3 | 5 |
| Насыпная плотность | 3 | 3 | 2 |
В табл. 12 представлены результаты оценки режима подготовки гранул торфозита по всем вариантам сушки и модификации и предельные значения водопоглотительной способности.
Таблица 12
Режим подготовки гранул и предельное водопоглощение
| Индекс торфяного сырья | Режим сушки | Время окатывания, мин | Водопоглощение в % за время, ч | |
| I ч | 48 ч | |||
| № I (из залежи) | Конвективный | 5-7 | 7/175 | 78 / 205 |
| № 3 (из залежи) | - | 5-7 | 8/120 | 40 / 242 |
| № 2 (фрезерный) | Мягкий | 5 | 7 | 32 |
| - | 5 | Разрушен. | Разрушен. | |
| № 4 (фрезерный) P lt;250 = 75% | Мягкий | 5 | 70,8/197,1 | 88,4 / 253,2 |
| — | 9 | 28,4/118,1 | 77,5 / 146,6 | |
| Жесткий | 5 | Разрушен. | Разрушен. | |
| - | 9 | Разрушен. | Разрушен. | |
| № 4 (фрезерный) Рlt; 250 = 81% | Мягкий | 5 | 20,9/194,9 | 61,9 / разруш. |
| Жесткий | 5 | Разрушен. | Разрушен. | |
Примечание. Для водопоглощения в числителе гидрофобизированные образцы, в знаменателе - без обработки.
Из анализа данных следует, что водопоглощение гранул можно существенно снизить за счет гидрофобизации высушенных гранул. Обобщенные данные по физико-механическим свойствам торфозита и керамзита сведены в табл. 13.
Таблица 13
Физико-механические свойства гранул торфозита
| Индекс торфа | Плот ность грану лы, />кг/м3 | Насып ная плот ность, кг/м3 | Прочность на раздавливание, МПа | Водопоглощение в % за время, ч | Диаметр гранул, м (х10-2) | |||
| 0,5 | 24 | Мин. | Средн. | Макс. | ||||
| № I | 620-760 | 355 | 2,70 | 7 | 72,5 | 1,15 | 1,39 | 1,86 |
| №2 | 480-540 | 272 | 1,25 | 6 | 45 | 1,46 | 1,57 | 1,95 |
| №3 | 870 | 450 | 1,42 | 7 | 52 | - | - | - |
| №4 Я lt; 250 = 75% | 600 | - | 1,24 | 30,8 | 88,4 | - | - | - |
| №4 P lt; 250 = 81% | 700 | - | 1,93 | 20,9 | 61,9 | - | - | - |
| Керамзит | 710-870 | 370-800 | 1,34 | 11 | 20 | 2,05 | 2,22 | 2,56 |
Как видно, торфозит по своим свойствам сопоставим с керамзитом, а по некоторым показателям превосходит последний.
Специальная обработка, или модифицирование гранул, может быть реализована различными путями: введение в исходное торфяное сырье отходов ЦБК (типа CE или СЧ), опилок, костры и т. п.; химическое модифицирование поверхности высушенных гранул добавками ГКЖ-10, JICT-M и др.; капсулирование гранул неорганическими веществами; термическое модифицирование поверхности гранул.
В процессе контактирования с водой прочность гранул торфозита снижается, однако после высыхания такие гранулы вновь восстанавливают свои прочностные свойства (табл. 14).
В процессе поглощения воды гранулы набухают, меняя свои размеры. В табл. 15 на примере гранул торфозита, полученного из торфа № 3, показана кинетика процесса за 24 ч (пятикратная повторность).
Изменение прочности гранул после намокания
| Прочность гранул, МПа | |||
| Началь ная | После намокания за 24 ч | После вторичной сушки | После пребывания в цементном растворе 12 ч |
| 1,93 | 0,5 | 1,4 | 2,3 |
Таблица 15
Изменение массы и диаметра гранул торфозита в процессе водопоглощения
| Показатель | В | ремя контакта с водой, ч | |||||
| 0,25 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 4,0 | 6,0 | 24,0 | |
| Изменение массы, % | 7,5 | 10,0 | 13,2 | 15,4 | 24,4 | 25,7 | 65,7 |
| Изменение диаметра, % | 0,76 | 1,14 | 2,08 | 3,82 | 4,61 | 6,49 | 9,23 |
Из данных таблицы следует, что поглощение воды происходит в основном за счет заполнения порового пространства торфозита водой.
Изменение размеров гранул может привести к ухудшению физикомеханических свойств изделий из легких бетонов с таким заполнителем. Поэтому для снижения или исключения отмеченного эффекта возможны различные способы: изменение технологии приготовления изделий из легкого бетона с тор- фозитом (изменение соотношения компонентов, дозировка воды, способ уплотнения смеси и выдержки в пресс-форме); предварительная обработка гранул гидрофобизирующими составами, неорганическими суспензиями; выдерживание сухого торфозита в воде перед началом формования торфозитобетона; сочетание обработки поверхности и вымачивания гранул и др.
Подбор и экспериментальная проверка различных способов обработки гранул позволили существенно уменьшить впитывание воды и набухание торфозита (табл. 16). />Таблица 16
Водопоглощение и набухание гранул модифицированного торфозита
| Вид торфозита | Показатели водопоглощения и набухания в % за время пребывания в воде, ч | |||||
| 0,5 | I | 2 | 4 | 6 | 24 | |
| Контроль Модификация I Модификация 2 | 175/10,1 10/1,2 8,0/0,4 | 181/10,8 14/1,8 10,2/0,9 | 185/11,4 15/2,4 11,0/1,2 | 190/12,4 21/3,0 16/2,5 | 195/13,2 24/4,2 20/3,2 | 209/14,0 59/6,1 24/4,4 |
Примечание. В числителе - водопоглощение, в знаменателе - набухание.
Таким образом, изучение отдельных свойств гранул торфозита позволило сделать вывод о его преимуществах и недостатках в сравнении с керамзитом. Высокая прочность, низкие значения плотности гранул и насыпной плотности, невысокие энергозатраты позволяют прогнозировать эффективность технологии в целом. К недостаткам следует отнести прежде всего сравнительно большую набухаемость гранул в воде, что может привести к образованию дефектов (трещин) в торфозитобетоне. Однако указанный недостаток вполне преодолим за счет различных, доступных способов модификации как на стадии приготовления торфозита, так и при получении торфозитобетонов различного назначения.
Использование торфозита в качестве теплоизоляционных засыпок в этом отношении лишено отмеченных недостатков, выявленных при его использовании в качестве заполнителей легких бетонов.
Технологическая линия производства гранулированного теплоизоляционного материала из торфа представлена на рис. 6.
Рис. 6. Технологическая схема производства гранулированных теплоизоляционых засыпок на основе торфа
Пройдя подготовительное отделение, торф влажностью -80% поступает в бункер-дозатор (I) и далее в смеситель-формователь (2), где формируются цилиндрические гранулы диаметром 15-20 мм, которые далее подаются на тарельчатый гранулятор (3), куда при необходимости впрыскивается вода. После окатывания гранулы ленточным конвейером (4) подаются в многоярусную тоннельную сушилку (5). Для сушки используется теплогенератор (11), работающий на попутном газе. Высушенные гранулы (о = 10-12%) поступают на ленточный конвейер (6), который подает гранулы на акклиматизацию (7) и сепарацию (8). Гранулы диаметром от 5 до 20 мм подаются транспортером на упаковочную линию (9) и далее поступают на склад готовой продукции (10). Гранулы диаметром более 20 и менее 5 мм складируются отдельно (10‘). На данный вид разработаны ТУ 039010-003-02068284-08 «Теплоизоляция торфяная гранулированная - Торфозит».