Высокоэффективный пеногенератор в производстве теплоизоляционных огнеупоров // Огнеупоры и техническая керамика. 2007. №4.

Авторы:
Шлегель И.Ф. - канд. техн. наук, генеральный директор ООО «ИНТА-СТРОЙ», Омск, 
Шаевич Г.Я. - исполнительный директор,  
Бородин В.А., Л.А. Карабут., А.Г. Шишкин   - канд. техн. наук.
  
Повышение эксплуатационных свойств огнеупоров, сокращение их удельного расхода за счет улучшения качества и в итоге повышение стойкости огнеупорной футеровки тепловых агрегатов крайне важно как для производителей, так и для потребителей огнеупорных изделий и материалов.

Особую значимость в этой связи приобретает разработка современных высокоэффективных теплоизоляционных материалов, которые позволяют максимально использовать технологии смежных отраслей, например: технологию неавтоклавного пенобетона в технологии легковесов.

Как правило, легковесные алюмосиликатные теплоизоляционные огнеупоры изготавливают двумя методами: с использованием выгорающих добавок и пенометодом. Выбор метода зависит от величины требуемой пористости и структуры огнеупора. Материалы с пористостью 50-60% получают методом выгорающих добавок. Наиболее высокая пористость 85-90% достигается при использовании пенных способов, суть которых заключается в смешении суспензии огнеупорного материала с пеной на основе многокомпонентного пенообразователя (карбомидно-формальдегидная жидкость и абиетат натрия). Получение прочной и стойкой пены на основе однокомпонентного пеноконцентрата является одной из главных задач этой технологии /1/.

Одним из возможных направлений в решении поставленной задачи является производство огнеупорных легковесов по классической раздельной технологии пенобетона с использованием однокомпонентного органического пенообразователя «Омпор».

Сотрудниками института новых технологий и автоматизации промышленности строительных материалов совместно со специалистами ОАО «Сухоложский огнеупорный завод» проведены эксперименты по оценке возможности использования технологии и оборудования для производства пенобетона неавтоклавного твердения в производстве огнеупорных материалов /2/.

Работы проводились на производственной базе института в цехе пенобетона. В качестве пенообразователя использовался пеноконцентрат «Омпор» на основе белоксодержащего сырья. Для вспенивания водного раствора пенообразователя применялся многоконусный струйный пеногенератор (МСП), представленный на рис.1.

Рис.1. Принципиальная схема МСП: I - камера первичного смешивания, II - камера вторичного смешивания; 1 - корпус пеногенератора, 2 - патрубок ввода жидкости, 3 - патрубок ввода воздуха, 4 - набор усеченных конусов, 5 - диффузор, 6 - пористый заполнитель, 7 - отражатель, 8 - выходной патрубок.

МСП выполнен в виде цилиндра 1 с многоярусно расположенными в нем один в другом усеченными конусами 4 со сквозными отверстиями (соплами). Патрубок 2 предназначен для ввода жидкости, а патрубок 3 - для ввода воздуха, пена выходит через диффузор 5, насадка 6 служит для создания противодавления.

Аппарат работает следующим образом: жидкость, подлежащая вспениванию, под необходимым давлением подается в патрубок 2; одновременно в патрубок 3 подается сжатый воздух, готовая пена по диффузору 5 выводится в трубопровод. В зависимости от используемых давлений рабочего и инжектируемого потоков получают пену с различной дисперсностью пузырьков.ъ

Вспениваемая жидкость, проходя по конусам, находится в постоянном контакте с воздухом, при этом каждая пара сопрягаемых конусов создает гидроудар, обеспечивающий дробление воздуха в жидкости. От величины этих гидроударов и их количества зависит эффект диспергирования. При этом эффективность процесса дробления достигается за счет создания возможно большего контакта между средой и фазой и максимального использования энергии рабочего и инжектируемого потоков, двигающихся в одном направлении. Конусность насадок обеспечивает растяжение подвижной пленки и еще большее диспергирование пузырьков.

МСП позволяет получить мелкодисперсную (0,05…0,2мм) пену стойкостью на воздухе 70…52 минуты при плотности 100г/л. Обычные пеногенераторы выдают пену дисперсностью 0,2…0,7мм стойкостью на воздухе 45 минут при той же плотности. 
  
Для приготовления образцов использовалась монодисперсная пена со следующими характеристиками: плотность – 100г/л; кратность пены рабочего раствора – 10; стойкость пены на воздухе – не менее 45мин, концентрация пенообразователя – 5%. Плотность материала корректировалась количеством добавляемой пены.

Образцы, изготовленные по стандартным составам заказчика, до набора распалубочной прочности хранились в естественных условиях (пенобетон – составы №1 и №2) в помещении лаборатории института и в сушильном шкафу (легковес – составы №3 и №4). Затем, все материалы были упакованы и отправлены на Сухоложский огнеупорный завод. Дальнейшие испытания велись в лаборатории завода. 
Составы формуемых масс и результаты испытаний представлены в таблице 1.
 

По мнению специалистов завода, получены удовлетворительные результаты по плотности и прочности легковесов (составы №3, №4) без предварительного подбора технологических параметров производства. 

Для составов №1 и №2 в таблице представлена прочность образцов пенобетона после термообработки по режиму обжига легковесных огнеупоров. Прочность необожженных образцов пенобетона указанных составов соответствовала требованиям ГОСТ 25485 /3/ для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения.

Получение пены плотностью 90 кг/м³ с использованием многоконусного струйного пеногенератора на стандартных компонентах завода (карбомидно-формальдегидная жидкость и абиетат натрия) доказало возможность использования оборудования для производства пенобетона в технологии легковесов.

Список литературы:

1.    Огнеупоры для промышленных агрегатов и топок: Справочное издание: В двух книгах. Кн. 1. Производство огнеупоров / И.Д. Кащеев и др. – М.: Интермет Инжиниринг, 2000. – 663с.
2.    Шлегель И.Ф., Шаевич Г.Я., Бородин В.А., Карабут Л.А., Носков А.В., Шишкин А.Г., Пашкова Е.Б. Многоконусный струйный пеногенератор ООО «ИНТА-СТРОЙ» для производства легковесных огнеупоров // Новые огнеупоры. 2006. №11. С.96-98.
3.    ГОСТ 25485 Бетоны ячеистые. Технические условия.