CC BY
18
УДК 697.341
Ю. А. Горинов, А.Н. Чемоданов, С. Я. Алибеков, Р. С. Сальманов, В. П. Сапцин, А. В. Маряшев
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДРЕВЕСНО-ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ ДЛЯ ТЕПЛОПРОВОДОВ
Ключевые слова: композиционные теплоизоляционно-балластные материалы на основе древесных отходов, технология.
Предложена технология изготовления композиционных теплоизоляционно-балластных материалов на основе древесных отходов, заключающаяся в подборе технологического оборудования, установлении продолжительности выполнения каждой технологической операции, определении дозировки компонентов и методов контроля качества.
Keywords: heat-insulation ballast wood composite, technology.
Technology of heat-insulation ballast wood composite. Selection of technological equipment, setting the duration of the execution of each process step, the determination of the dosage of components and quality control techniques.
Введение
Ежегодно в России образуется более 45 млн.м3 древесных отходов. Современные технологии ориентированы как на утилизацию этих отходов, так и на использование их в составе различных современных материалов. Применяемые композиционные материалы на основе отходов древесины имеют разнообразное назначение во многих отраслях экономики страны. Среди всего разнообразия древесных композитов не разработан материал, имеющий теплоизоляционно-балластные свойства для применения в конструкциях подводных теплопроводов. При этом материал должен отвечать требованиям экологической чистоты в процессе изготовления, эксплуатации и утилизации. Создание новых эффективных, экологически чистых композиционных древесных материалов и разработка технологии их получения, расширяет область использования древесных отходов [1-6].
Описание технологического процесса
Древесные РцЕильная
оггмобы ti -с» нашина -С"
пакетах ДУ-2А
Сортир об очная устаю бка СЩ-ÍM
i'
крупная ne/коя конвоцаонная
Фракция Фракция фракция
на тшпли&о
Бункер сухой стршки ДБ060-1
i
Циклон УЦ 33
БараЗантя гупигкп Ü 14 У
(флогжо&ая мельница
ДМ 7
Дозатор
ДЦ TÚ
I
Бетоносмеситель ИК-12Б
Прнгсформо г йиВрасталаН
Промежуточный ск лагЗ
Нозаглар ДЦ-1. Дозатор Ш-150 Дозатор жиЗк.
Й_ h А
Цемент Барит ВсВа
СшЗ готовой продукции
Рис. 1 - Блок-схема технологического процесса изготовления композиционного материала
Технология изготовления композиционного теплоизоляционно-балластного материала на основе древесных отходов аналогична производству строительных материалов из древесно-цементной композиции [7]. Блок-схема технологического процесса, состоящая из следующих технологических операций, изображена на рис.1:
1. подготовка древесной стружки (дробление, сушка, сортировка);
2. дозирование компонентов (портландцемент, барит, древесная стружка, вода);
3. приготовление смеси цемента и барита;
4. добавление в полученную сухую смесь воды;
5. добавление в полученную смесь древесного наполнителя;
6. подготовка опалубки к заполнению композиционным материалом;
7. заполнение опалубки композиционным материалом;
8. уплотнение композиционного материала вибрированием;
9. выдержка композиционного материала в опалубке;
10. снятие опалубки;
11. естественное дозревание композита.
Древесные отходы лесозаготовок, лесопиления, цехов деревообработки в пакетах со склада сырья подаются в барабанную рубильную машину типа ДУ-2А (производительность Пч=12-20 м3/час, мощность N=82 кВт, масса М = 4,9 т) для приготовления технологической щепы. Затем технологическая щепа подается в плоскую сортировочную установку типа СЩ-1М (производительность Пч=20 м3/ч, мощность N=3 кВт, масса М=1,6 т) для сортировки по фракциям и отделения от щепы мусора. Крупная фракция технологической щепы возвращается в барабанную рубильную машину типа ДУ-2А. Кондиционная фракция технологической щепы подается в молотковую дробилку типа ДМ-7 (производительность Пч=4-5,5 т/ч, мощность N=75 кВт, масса М=7,2 т), где превращается в дробленку размером частиц от 0,5 до 20 мм, а мелкая фракция может быть использована на технологические нужды (например, для сжигания в топке барабанной сушилки). Выйдя из молотковой дробилки, дробленка подается в барабанную сушилку СБ 1,4-9 (производительность до 3 т/час), затем в циклон типа УЦ 38. Кондиционная фракция по-
дается в бункер сухой стружки типа ДБОбО-1. Далее пневмотранспортом сухая стружка подается в дозатор, откуда поступает в бетономешалку. Также в бетономешалку из дозаторов подается цемент, барит и вода. Дозирование отдельных компонентов происходит в каждом случае по отношению к массе абсолютно сухой древесины. Дозировка компонентов, масс. %:
- портландцемент М 400 - 17-25;
- барит - 35-56;
- древесная стружка - 5-12;
- вода - 20-30.
Влагосодержание древесины измеряется непрерывно влагомером и учитывается при определении водоцементного соотношения. Все материалы дозируются по массе. В бетоносмеситель загружают сначала цемент и барит. Перемешивание сухой смеси длится не менее 5 мин. Затем в бетоносмеситель подают воду. Затем в бетоносмеситель подается древесная стружка. Перемешивание продолжается не менее 5 мин. Готовая смесь композиционного материала с помощью насоса подается через течку - раздатчик в металлическую опалубку, представляющая собой разборный полый цилиндр с глухими торцами, внутри которой помещена стальная рабочая труба с нанесенным антикоррозионным покрытием. Металлическая опалубка изнутри обработана солидолом с целью уменьшения контакта смеси с металлом корпуса опалубки. Металлическая опалубка установлена на вибрационном столе. Вибрационный стол представляет собой металлическую плиту с четырьмя резиновыми опорами. К тыльной стороне плиты прикреплен вибратор серии «И». После уплотнения материала не менее 5 мин., форму переносят на пост вызревания в промежуточный склад. Композит выдерживается в форме в течение 5 суток. Температурно-влажностный режим в помещении вызревания должен быть: температура воздуха не ниже 150С и относительная влажность 60 - 80%. Через 5 суток осуществляется распалубка металлической формы, и изделие перемещается на участок естественного дозревания промежуточного склада, где оно хранится в течение 28 суток. Затем изделие поступает на склад готовой продукции.
Трубная конструкция в виде готового изделия представляет собой стальную трубу для транспортировки теплоносителя, помещенную в защитную полиэтиленовую трубу - оболочку, с заполнением межтрубного пространства разработанным композиционным теплоизоляционно-балластным материалом на основе древесных отходов (рис.2).
Ро&ни стольная гпруйо ^^ ^^^^^ДДИИИ^ИИ
Котншионнш пашоишшшнь К тК. -'МЙ
¡даломиш нтррпп но ю-cte ¡№свд птайй
Палитм)№ шнгкн обэюто ~~
Рис. 2 - Трубная конструкция в виде готового изделия
Заключение
Разработанная технология обладает простотой, экологической безопасностью и универсальностью в части возможности изготовления композиционных теплоизоляционно-балластных материалов на основе древесных отходов с широким спектром физико-механических свойств путем варьирования компонентным составом с целью удовлетворения требований условий эксплуатации готового изделия.
Литература
1. Поздеев А.Г., Горинов Ю.А., Чемоданов А.Н., Алибеков С.Я., Хайруллина Э.Р. Арболитовая теплоизоляция подводных трубопроводов централизованного теплоснабжения // Вестник Казан. технол. ун-та. Т. 17. - №4. - 2014. - С.113-116.
2. Горинов Ю.А., Чемоданов А.Н., Алибеков С.Я., Маряшев А.В., Сальманов Р.С. Прогнозирование свойств композитных теплоизоляционно-балластных материалов на основе древесных отходов // Вестник Казан. технол. ун-та. Т.17. -№5.- 2014. С.75-79.
3. Чемоданов, А.Н., Горинов Ю.А., Сафин Р.Г. Экспериментальные исследования композитного теплоизоляционно-балластного материала для подводных теплопроводов Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. Казанский госуд. энергетический университет.- №2-4. -2014. - С.80-84.
4. Горинов Ю.А., Чемоданов А.Н., Алибеков С.Я., Сальманов Р.С., Ехлакова Е.А., Маряшев А.В. Технология получения и расчет затрат на производство композитных теплоизоляционно-балластных материалов на основе древесных отходов // Вестник Казан. технол. ун-та. Т.17. - №8.- 2014. - С.103-105
5. Чемоданов А.Н., Горинов Ю.А., Сафин Р.Г., Алибеков С.Я. Применение арболита в качестве теплоизоляционно-балластного материала подводных трубопроводов централизованного теплоснабжения Вестник Поволжского госуд. технол. ун-та. - №3 (23). - 2014. - С.43-56.
6. Чемоданов А.Н., Горинов Ю.А., Сафин Р.Г. Композитный теплоизоляционно-балластный материал на основе древесных отходов - «Безопасность жизнедеятельности» - №3. г.Москва. - 2015. - С.63-67
7. Печенкин В.Е., Сурьянинов А.И., Репняков В.П. Использование низкокачественной древесины и отходов - Йошкар-Ола, Марийское книжное издательство, 1975. - 111 с.
© Ю. А. Горинов - асп. каф. ДОП Поволжского госуд. технол. ун-та, [email protected]; А. Н. Чемоданов - канд. техн. наук, профессор, зав. каф. ДОП Поволжского госуд. технол. ун-та; С. Я. Алибеков - доктор техн. наук, профессор, зав. каф. МиМ Поволжского госуд. технол. ун-та, ПГТУ; Р. С. Сальманов - канд. техн. наук, доцент каф. физики КНИТУ; В. П. Сапцин -доктор техн. наук, профессор, профессор каф. ВР Поволжского госуд. технол. ун-та; А. В. Маряшев - канд. техн. наук, доцент, доцент каф. ЭОП Поволжского госуд. технол. ун-та.
© Yu. A. Gorinov - postgraduate chair WWM, VSTU, [email protected]; А. N. Chemodanov - саМ. of тесЬтса! sciences, professor, head of chair WWM, VSTU; S. Ya. Alibekov - doctor of technical sciences, professor, head of chair M&M, VSTU; R. S. Salmanov - сand. of тechnical sciences, аssociate professor physics KNRTU; W. P. Sapcin - doctor of technical sciences, professor WR, VSTU; A. V. Maryachev - сand. of тechnical sciences, аssociate professor ESC, VSTU
