Подготовка заполнителя.

Технологический процесс производства арболитовых изделий и конструкций состоит из следующих операций: дробления и подготовки заполнителя по гранулометрическому составу, его обработки, приготовления ХД, дозировки компонентов арболита, приготовления арболитовой смеси, укладки ее в формы и уплотнения, термообработки сформованных изделий, вызревания при положительных температурах и транспортирования изделий на склад (рис. 3.1).

Технология изготовления арболита на целлюлозосодержа-щем заполнителе в основном включает те же операции, что и обычного легкого бетона на пористых заполнителях, однако с некоторыми специфическими особенностями.

В отличие от производства искусственных минеральных пористых заполнителей со значительными затратами энергии получение заполнителя для арболита сводится к измельчению древесины до получения оптимального фракционного состаоа. В ряде случаев может быть использован заполнитель в виде станочной стружки и лесорамных опилок, который требует только рассева по фракциям. Однако получение качественного арболита на этих заполнителях затруднено в связи с тем, что они имеют большую удельную поверхность. Это приводит к увеличению выделения экстрактивных веществ в цементный раствор в процессе приготовления смеси, и нормируемого количества цемента оказывается недостаточно для создания структуры высокой прочности. Лучшие.результаты дает специально приготовленная по типовой схеме дробленка из кусковых отходов древесины, дровяного сырья (получение щепы на рубительных машинах, а затем ее измельчение и гомогенизация на молотковых мельницах).

Древесина — анизотропный материал, поэтому древесная дробленка должна иметь игольчатую форму с коэффициентом формы (отношение наибольшего размера к наименьшему), равным 5...8, и толщину 3...6 мм. Оптимальные размеры по длине должны быть не более 25...30 мм. Частицы такой формы обладают более близкими по абсолютному значению влажностными деформациями вдоль и поперек волокон, что позволяет снижать

отрицательное воздействие влажностных деформации древесного заполнителя на структурообразование и прочность арболита.

Технологическое древесное сырье поставляется на предприятия как отдельно по породам, так и в смешанном в различных соотношениях виде.

Дрова и кусковые отходы укладывают, принимают и учитывают в соответствии с ГОСТ 3243—46 **, Древесное технологическое сырье в круглом виде хранят в соответствии с требованиями ГОСТ 9014.0—75*. Диаметр круглых заготовок сырья устанавливается от 5 до 15 см, при диаметре более 15 см заготовки раскалывают на части. Раскалывание осуществляется на дровокольных станках типа КЦ-7, УТ-8 и КТ-8А.


В технологическом сырье допускаются пороки древесины (по ГОСТ 2140—81*), в том числе гниль внутренняя заболонная мягкая и наружная трухлявая, если она занимает не более 5% площади торца дровяного сырья или 5% общего объема партии.

Кусковые отходы древесины должны измельчаться в щепу и выдерживаться в кучах под навесом не менее 1 месяца при положительной температуре.

Применение свежесрубленной древесины всех пород для производства арболита допускается при соблюдении следующих требований: показатель пригодности целлюлозосодержащего заполнителя (удельный расход цемента на единицу прочности арболита при сжатии) должен быть не более 15; содержание водорастворимых редуцирующих веществ — не более 2%.

Выдержанные отходы древесины превращают в щепу на рубительных дисковых и барабанных машинах (рис. 3.2, 3.3, табл. 3.17), а затем измельчают в дробленку на модернизированных молотковых мельницах, дробилках или стружечных станках (рис. 3.4, табл. 3.18).

Из всех выпускаемых отечественной промышленностью руби-тельных машин барабанного типа (ДУ-2, МРБ-1, МРП 800) d производстве арболита модель ДУ-2 нашла наибольшее применение (рис. 3.5). Машина ДУ-2 предназначена для переработки

отходов лесозаготовок (сучьев и ветвей) и деревообработки (реек, горбылей , шпона-рванины и обрезков фанеры). Она состоит из механизмов подачи и резания, приспособления для заточки ножей и вентилятора.

Для измельчения гузо-паи в Ташкентском НИИстромпроекте были испытаны различные рубительные, дробильные машины и соломорезки: молотковые дробилки ДМ-1 и ДМ-2 в комплекте со стеблеизмельчителем (разработка института), соломорезка РСС-6, универсальная дробилка кормов ДКУ-М и ДКУ-2,0-1 «Украинка». Фракционный состав заполнителя, полученный на испытанных машинах, приводится в табл. 3.19.

Из приведенных в таблице результатов видно, что наиболее приемлемой машиной из выпускаемых отечественной промышленностью является дробилка типа ДКУ (предназначена для измельчения грубых кормов в условиях пустынной зоны) со снятыми решетками для регулирования степени измельчения.

Одним из факторов, сдерживающих использование в качестве заполнителя для арболита лесосечных отходов (ветви, сучья, вершины и др.), а также отходов сельскохозяйственного производства (стеблей хлопчатника, рисовой соломы и др.), является трудность сбора и транспортировки (из-за малой насыпной плотности) их к предприятиям, производящим арболит. Эти проблемы могут быть во многом решены при применении модернизированных падежных дробильных машин, установленных на шасси автомобиля (рис. 3.6), например тина ТТ910Р финской фирмы <(Перусюхтюма», эксплуатируемых на наших предприятиях.

При дроблении и рассеве необходимо использовать древесину с равновесной относительной влажностью не более 39%, при влажности выше этого предела нарушается нормальная работа дробилок, сит и грохотов.

Технологическая щепа при поставке по размерам частиц и показателям засоренности должна соответствовать требованиям ГОСТ 15815—83*, предъявляемым к щепе, используемой для производства древесно-волокнистых плит; дробленка должна удовлетворять требованиям ГОСТ 19222—84.

Размеры древесных частиц измельченной древесины, допускаемые ГОСТ 19222—84, не должны превышать по длине 40 мм, по ширине 10 мм, по толщине 5 мм. Содержание примеси коры в измельченной древесине должно быть не более 10%, а хвои и листьев — не более 5% (по массе сухой смеси заполнителя).

Длима частиц костры конопли и льна, измельченных стеблей хлопчатника и рисовой соломы должна быть не более 40 мм. Содержание очесов и пакли не должно превышать 5% от массы сухой смеси заполнителя.

Измельченная древесина, костра конопли и льна, измельченные стебли хлопчатника и рисовой соломы должны быть без видимых признаков плесени и гнили, а также примесей инородных материалов (кусков глины, растительного слоя почвы, камней, песка н др.), в зимнее время — без примесей льда и снега.

Среднее значение коэффициента формы частиц (отношение наибольшего размера к наименьшему) не должно быть более 8, а количество частиц с коэффициентом формы более 8 — превы­шать 20% дли остатка на сите с отверстиями размером 20 мм и 10% для остатков на ситах 10 и 5 мм

Для сортировки щепы и древесной дробленки, а также мягких отходов (станочной стружки и лесорамных опилок) используют механические сортировки следующих типов: качающиеся, вибрационные и гирационные. Древесный заполнитель нужных параметров получают с помощью установленных на сортировках сит с определенным сечением ячеек.

Применяются преимущественно плоские вибрационные и гирационные сортирующие устройства. По способу подвески короба их делят на напольные и подвесные. Плоские устройства по сравнению с барабанными имеют более высокую пропускную способность на единицу поверхности сита, в связи с чем их габаритные размеры относительно меньше. Для интенсификации процесса и повышения качества сортировки щепы большое значение имеет равномерное ее распределение по всей поверхности сита.

Плоские горизонтально-гирационные сортировки обеспечивают равномерное распределение поступающей щепы по плоскости сита за счет центробежных сил, возникающих при круговом движении сит в горизонтальной плоскости. Промышленностью выпускаются несколько типов вибрационных и гирационных сортировок: СЩ-0,2. СЩ-1, СЩ-60, СЩ-120, ВГО-1 и др. (табл. 3.20).

Наиболее широкое применение имеет горизонтально-гирацион-ная сортировка СЩ-1, в которой установлены три плоских сита: верхнее с ячейками размером 30X30 мм, нижнее с ячейками 6Х Х6 мм. Технические данные сортировок приведены в табл. 3.20.

Приготовление дробленки по традиционной технологии осуществляется двухстадийно: I стадия — получение щепы из кусковых отходов на рубительной машине, II стадия — получение дробленки с помощью дробилок и, наконец, фракционирование.

Отсутствие специального рубительного и дробильно-сортиро-вочного оборудования для получения дробленки оптимальных геометрических размеров (коэффициента формы) с учетом ани­зотропии самопроизвольных влажностных деформаций древесины, а также дефицит такого оборудования, применяемого при производстве ДВП и ДСП, которое вынужденно использовалось и при изготовлении арболита, потребовало разработки более экономичной схемы.

Автором настоящей монографии разработана и внедрена на Горийском ДОЗе одностадийная схема приготовления дробленки. Дробильно-сортировочный узел работает по замкнутому цик­лу: рубительная машина->-сортировка щепы-^рубительная машина. Была модернизирована машина сортировки щепы СЩ-1М (смонтировано дополнительное сито с ячейками (6X20 мм) и установка дополнительного возвратного транспортера, что позволило крупные частицы (широкую щепу) подавать в рубительную машину по замкнутому циклу. Таким образом добились получения частиц дробленки с размерами, близкими к оптимальным. Внедрение этого мероприятия было особенно важным, так как цех арболита работал на смешанном по породам сырье и отходах лиственницы, крупные частицы которых могли развивать на отдельных участках формируемой структуры большие по абсолютным значениям давления набухания, вызывая деструкцнон-ные процессы, что обусловливало понижение расчетной прочности арболита.

Опыт одностадийного получения дробленки с помощью рубительной машины типа МРГН (дающий щепу шириной 20...40 мм, длиной 20...25 мм) и сортировочной машины СЩ-1М, работающей по замкнутому циклу, может быть рекомендован для широкого внедрения, так как молотковые мельницы с нужными параметрами промышленностью не выпускаются.

Такая технология тем более экономически оправдана для цехов средней и малой мощности (12...24 тыс. м3 в год), так как производительность рубительных машин, выпускаемых отечест­венной промышленностью для целлюлозно-бумажного производства, ДВП и ДСтП, составляет 10...40 м3/ч, т. е. в одну смену может быть получено щепы 70...300 м3, потребность же арболи-тового цеха мощностью 12...24 тыс. м3 изделий в год составляет 25...50 м3 щепы.

Принятая одностадийная энергосберегающая схема приготовления дроблении опробована в течение более трех лет. Она положительно оценивается как с технологической стороны (по­лучается дробленка с коэффициентом формы близкой к оптимальной), так и с экономической (позволяет снизить единовременные затраты на оборудование и затраты на эксплуатацию).

Предварительная гидротермическая обработка целлюлозосо-держащего заполнителя с целью его облагораживания способствует существенному улучшению физико-механических свойств арболита.

Так как древесина относится к группе ограниченно набухающих гелей, то набухание в воде продолжается только до точки насыщения волокна, т. е. до влажности, составляющей 30%. Про­цесс этот сопровождается явлением разбухания, что выражается в увеличении размеров отдельных элементов и объема древесины в целом. Разбухание происходит в результате увеличения расстояния между микрофибриллами и проникновения воды в них. При этом увеличивается внутренняя поверхность клеток, состоящая из субмикросконических и микроскопических структур, пронизанных системой тончайших пор и капилляров.

Древесина с влажностью до 9% не разбухает, после этого предела разбухание возрастает пропорционально влагосодержа-нию. Самопроизвольные влажностные деформации древесины происходят в диапазоне влажности 9...30%. Поэтому в целях предотвращения отбора влаги (воды) древесным и другим цел-люлозосодержащим заполнителем и обезвоживания контактной зоны структуры арболита, что затруднило бы процессы гидролиза и гидратации цемента, а также дли исключения влажност-ных деформаций (разбухания в процессе приготовления и фор­мования изделий), влажность заполнителя должна быть не меньше 30...40%. Из-за высокого водопоглощения заполнителя растительного происхождения приходится поддерживать В/Ц= =0,9...1,3.

Вода в арболитовую смесь может быть введена тремя способами: в виде воды затворения, при замочке или путем введения ее в смесь в виде химического раствора «минерализатора». В ряде случаев целесообразно замочку заполнителя осуществлять либо в воде, либо в растворе «минерализатора».

Однако исследования показали, что продолжительная замочка в воде в течение 10...15 минут, как предполагалось рядом исследователей [5, 10, 17, 29], не позволяет удалить легкогидролн-зуемые вещества из целлюлозосодержащих заполнителей. Для достаточно полного удаления этих веществ из древесного заполнителя необходима длительная замочка — в течение 6 ч при гид­ромодуле не ниже 1:10 (при / = 20±2°С). Замочка холодной водой (/=20±2°С) для выравнивания влажности применима лишь в случае поступления заполнителя с крайне неравномерной влажностью.

Подогрев воды до температуры 40...60"С ускоряет процесс замочки и частичного извлечения легкогидролизуемых веществ, однако гидротермообработка — это более дорогой процесс, поэтому он оправдан для цехов, расположенных в северных регионах, там, где заполнитель хранится на открытом воздухе и подвержен смерзанию.