Строительство и архитектура/ 4. Современные строительные материалы

Студент. Лебедева Н.А.,

Вологодский государственный университет, Россия

Аспирант. Сеничев В.П.,

Вологодский государственный университет, Россия

К.х.н, доц. Воропай Л.М.,

Вологодский государственный университет, Россия

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДУЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ АРБОЛИТА

В рамках выполненных ранее исследований было выявлено, что ультразвуковое воздействие на органический заполнитель в процессе производства древесно-цементного композита является эффективным решением проблемы действия редуцирующих веществ, влияющее на структурообразование и физико-механических характеристики арболита. В процессе эксперимента были установлены оптимальные технологические пропорции, позволяющие при заданных параметрах ультразвукового реактора обеспечить максимальный эффект обработки. Для применения разработанной технологии в производстве арболита необходимо разработать оборудование с параметрами, обеспечивающими эффективность ультразвуковой обработки, полученной в результате лабораторных исследований. [1,2,3]

Для соблюдения всех необходимых технологических требований в основу проекта принято было взять технологическую схему производства арболитовых изделий, применяемую предприятиями, ориентированными на серийное и крупносерийное производство продукции данного вида.

Технологическая схема, представленная на рисунке 1 наиболее полно отражает все этапы производства арболитовых изделий и является основанием для разработки собственной технологии в условиях конкретного производств [4]

Рисунок 1 - Технологическая схема изготовления арболитовых изделий.

Следует отметить, что, новая схема производства позволяет сохранить все качественные характеристики, предъявляемые к данному виду изделий.

В связи с введением в технологический цикл нового ультразвукового способа производства была поставлена цель разработать технологическую схему производства арболита включающую ультразвуковой реактор и другое необходимое оборудование для выполнения данного этапа работы. Для выполнения поставленной цели решается задача разработать ультразвуковой модуль обработки древесного заполнителя.

Для обработки измельченной древесины по известным технологиям с целью уменьшения содержания водорастворимых сахаров в технологических линиях предусмотрен узел, включающий в себя емкость для замачивания древесины и обработки ее составом минерализатора, устройством загрузки и выгрузки емкости, транспортной системой для подачи обработанной древесины в дальнейший производственный цикл. Применение данного оборудования характеризуется высокими металлоемкостью и занимаемым объемом (в отдельных случаях используются бассейны для замачивания щепы), но главный недостаток – длительное время обработки (от нескольких часов до нескольких суток в зависимости от вида древесины). Данный технологический фактор существенно осложняет производственный цикл, а в отдельных случаях может привести к его разрыву и даже остановке.

Для применения разработанной ультразвуковой технологии в производстве арболитовых изделий предложено заменить оборудование для замачивания и химической обработки древесного заполнителя на модуль ультразвуковой обработки. Данный модуль включает в себя разработанный под производственную программу кавитационный реактор, систему подачи и выгрузки обрабатываемого материала, рециркуляционную систему подачи воды. Схема модуля ультразвуковой обработки органического заполнителя представлена на рисунок 2.

Рисунок 2 – Схема модуля ультразвуковой обработки

Принцип работы модуля можно представить следующим образом. Полученная в результате измельчения древесина через бункер – дозатор 1 подается в кавитационный реактор объема V. Согласно данным лабораторных исследований время непрерывной обработки в реакторе составляет 15 мин. [2]. В процессе озвучивания в реактор непрерывно подается вода из емкости 5 по напорной и сливной магистралям (6,7). В магистраль 6 при помощи реверсивного насоса 8 подается вода при озвучивании системы. По окончании обработки жидкость удаляется из реактора в емкость 5. Магистраль 7 оснащена обратным клапаном 9, который задействуется при освобождении реактора. После обработки древесный заполнитель через приемное устройство 3 и транспортную систему 4 подается в смеситель для приготовления арболитовой смеси. Система подачи в реактор воды должна быть оснащена фильтрами грубой очистки. Периодически, потери воды в емкости 5 дополняются из общей системы. Полная замена воды в емкости 5 предусмотрена в случае сильных загрязнений, очистка системы фильтрации 2-3 раза в смену.

Модульная схема дает возможность оснащать типовые линии по производству арболитовых изделий ультразвуковым оборудованием без внесения существенных проектных изменений. Модуль отличается невысокими металлоемкостью и габаритными размерами, относительной простотой монтажа и эксплуатацией. Главным достоинством служит значительное сокращение технологического времени на обработку древесного заполнителя, непрерывность технологического цикла, уменьшение производственных площадей.

Таким образом, метод ультразвуковой обработки древесного заполнителя может быть успешно реализован в технологиях производства древесно-цементных композитов и, в частности арболита. В результате экспериментальных исследований было установлено, что воздействие ультразвука на древесный заполнитель в значительной степени повышает эффективность экстрагирования редуцирующих веществ, что в свою очередь сокращает время структурообразования композита и повышает его механические показатели. При включении ультразвуковой технологии в производственный цикл отпадает необходимость долгосрочной процедуры подбора сырья и предварительной обработки заполнителя. Возможно сокращение производственных площадей за счет замены складов и крупногабаритных емкостей для хранения заполнителя на модуль ультразвуковой обработки, позволяющий в короткий срок, в течение производственного цикла обеспечить технологическую линию готовым компонентом.

Литература:

1. Интенсификация технологии производства арболита ультразвуковым способом обработки органического заполнителя Осипов Ю. Р./ Воропай Л. М./ Сеничев В.П// Актуальные проблемы строительства Материалы международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и докторант ЧАСТЬ 1 Санкт Петербург, 15–17 апреля 2015

2. Ультразвуковая технология в производстве строительных композиционных материалов Осипов Ю. Р./ Воропай Л. М./ Сеничев В.П/ Лебедева Н.А.// Материали за 11-а международна научна практична конференция, «Бъдещето въпроси от света на науката», - 2015. Том 20. Технологии. Здание и архитектура. София. «Бял ГРАД-БГ» ООД

3. Эффективность применения ультразвуковой технологии в процессе структурообразования древесно-цементного композита Осипов Ю. Р./ Воропай Л. М./ Сеничев В.П. // Экология и промышленность России. Ежемесячный научно-технический журнал 2016. Т.20 №2 с.4-8.

4. Эффективность ультразвукового воздействия в процессе экстрагирования редуцирующих сахаров в измельченной древесине. Осипов Ю. Р./ Воропай Л. М./ Сеничев В.П//«AKTUÁLNÍ VYMOŽENOSTI VĚDY - 2015» Materiály 11 mezinárodní vědecko-praktická konference Praha-2015