В связи с удорожанием энергоносителей необходимо эффективно снизить потери тепла сохранять выработанное тепло в зданиях и сооружениях. А в регионах с жарким климатом снизить затраты на кондиционирование и вентилирование.
В Республике Казахстан принят закон от 13 января 2012 года № 541-IV «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности».
Запущен проект Правительства Республики Казахстан «Энергоэффективное проектирование и строительство объектов» с поддержкой Программы развития ООН и Глобального Экологического фонда.
Реализуется Программа модернизации жилищно-коммунального хозяйства Республики Казахстан на 2011 — 2020 годы, основной задачей, которого является ремонт и реконструкция старых зданий и сооружений с целью повышения их энергоэффективности.
Для реализации этих государственно важных задач необходимы новые теплоизоляционные материалы с использованием местных природных и техногенных сырьевых ресурсов [1].
Поэтому целью наших исследований является разработка технологии легкого микропористого гранулированного теплоизоляционного материала с улучшенными теплофизическими и физико-механическими свойствами.
Для глинистого сырья для производства качественного керамзита предъявляют ряд требований по физико-механическим свойствам, химико-минералогическим составом и по степени их вспучиваемости. Для производства качественного керамзита существуют следующие основные сдерживающие факторы:
- ограниченность запасов глинистого сырья, отвечающим по физико-механическим свойствам, химико-минералогическим составом и по степени их вспучиваемости;
- высокая энергоемкость производства, так как вспучивание глин производиться при высокой температуре (1150-12000С);
- при попытке производства качественного керамзита с использованием невспучивающихся и слабовспучивающихся глин необходимо вводить вспучивающие добавки в виде солярового масла или мазута, что тоже требуют дополнительных затрат для их производства.
Поэтому производство легкого микропористого гранулированного теплоизоляционного материала продиктовано следующими актуальными проблемами:
- расширение сырьевой базы для производства легких пористых теплоизоляционных материалов;
- вовлечение техногенных ресурсов в виде нефтешлама в качестве модифицирующих и топливосодержащих компонентов;
- снижение энергетических затрат для производства;
- повышение качества производимой продукции.
Разработка нефтяных месторождений, подготовка и переработка нефти, а также ее транспортирование связаны с образованием значительного количества нефтесодержащих отходов – нефтешламов. Как правило, они накапливаются и хранятся в открытых амбарах, бесполезно занимающих большие площади земли, и являющихся источниками загрязнения поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха и окружающей среды в целом [2-3].
Разработанная нами технология получения микропористого гранулированного теплоизоляционного материала, включает дробление и помол лессовидного суглинка до порошкообразного состояния, производиться совместное перемешивание с нефтешламом, из перемешанной массы с помощью гранулятора производиться гранулирование. Гранулы без предварительной сушки обжигаются во вращающейся печи со скоростью подъема температур 250-3000С в час до температуры 900-9500С, выдерживают при этой температуре в течение 0,5-1,0 ч и охлаждают со скоростью 300-4500С до температуры 40,0-50,00С. Полученные гранулы с помощью грохота производят разделение по фракциям.
Физико-механические свойства легкого микропористого гранулированного материала представлены в таблице 1.
Отличительной особенностью разработанной технологии легкого микропористого гранулированного теплоизоляционного материала является то, что для их производства использован лессовидный суглинок и нефтешлам в качестве топливосодержащей, выгорающей и модифицирующей добавки с целью снижения энергетических затрат и придания максимальной микропористости готовой продукции с использованием новых технологических решений.
Таблица 1
Физико-механические свойства материала
|
Фракции гранул |
Насыпная плотность, кг/м3 |
Теплопроводность, Вт/м×К |
Морозостойкость, циклы |
Прочность при сжатии, Мпа |
|
|
|
До обжига |
После обжига |
|
||||
|
5-10 мм |
1150 |
500 |
0,075 |
Более 50 |
5-6 |
|
|
10-20мм |
1100 |
450 |
0,07 |
|||
Создание микропористого гранулированного теплоизоляционного материала, с заданной насыпной плотностью (450-500 кг/м3), с низкой температурой обжига (900-9500С) по сравнению с традиционным керамзитом (1150-12000С) и лучшими прочностными показателями при сохранении лучших показателей теплоизоляционных свойств.
Использование нефтешлама придает новые технологические преимущества и физико-механические свойства по следующим показателям:
- улучшает реологические (структурно – механические) свойства керамической массы на 50 – 60% за счет содержания в нефтешламе парафинонафтеновых углеводородов и смол;
- снижает топливно – энергетические затраты на 30 - 40% за счет полного выгорания в составе керамической массы, то есть при достижении температуры более 4000С обжигаемая масса выделяет тепло за счет горения нефтешлама и позволяет снизить подаваемую энергию извне;
- создается микропористая структура гранулированного материала за счет полного выгорания нефтешлама и гарантирует обеспечение низкой теплопроводности (0,07 Вт/мхК) и заданной насыпной плотности (450 -500 кг/м3) в области низких температур (900-9500С), что ниже на 200-3000С, чем у технологии производства традиционного керамзита.
Предлагаемый материал может использоваться взамен керамзита, который получают путем вспучивания гранулированной глины в области температур обжига во вращающейся печи 1150-12000С, для придания ячеистой структуры гранулам.