Распушка асбеста
Асбест распушивают в две стадии. На первой стадии ослабляется связь между тончайшими волоконцами асбеста. Для этой цели применяют бегуны. На второй стадии, уже в голлендере или в другом аппарате, асбест разделяют на тончайшие волоконца.
При обработке на бегунах микротрещины волокон асбеста распространяются на всю длину волокна. Кроме того, появляются новые трещины. В результате обмятые бегунами волокна асбеста представляют собой раздавленные пучки тонких волоконец, связь между которыми сильно ослаблена.
На бегунах можно обрабатывать как сухой, так и увлажненный асбест. Второй способ более эффективен. Это объясняется следующим. Асбест представляет собой гидрофильное (легко смачиваемое водой) тело, а между волоконцами есть очень тонкие трещины.
Вода, проникая в эти микротрещины и трещины, образовавшиеся в результате давления на волокна тяжелых катков бегуна, оказывает на их стенки давление, величина которого зависит от расстояния между стенками: чем оно меньше, тем с большей силой давит на стенки вода. Это воздействие на волокна значительно ускоряет процесс разрушения взаимной связи тончайших волоконец и сокращает необходимую продолжительность обработки асбеста бегунами. Описанное воздействие усиливается, если в воде есть поверхностно-активные вещества, к которым относится гидрат окиси кальция, всегда находящийся в отработанной на формовочной машине воде.
Увлажняют асбест в специальном смесителе-увлажнителе или в чаше бегунов. Количество воды, вводимой на 1 кг смачиваемого асбеста, зависит от конструкции бегунов, сортамента и текстуры асбеста и находится в пределах 0,5—0,6 л. При излишнем количестве воды асбест начинает комковаться и не приминается катками, а рассыпается. Этого допускать нельзя, так как катки бегунов, катясь по тонкому слою асбеста, сильно его истирают.
Способ распушки увлажненного асбеста называется мокрым в отличие от сухого. Следовательно, при мокром способе распушки используются два вида воздействия на волокна асбеста — физико-химический и механический, приводящие к разделению волокна на более тонкие волоконца. При механическом воздействии волокна асбеста не только расщепляются, но и рвутся, т. е. Длина их несколько уменьшается. При физико-химическом воздействии длина волокон полностью сохраняется. Возможность использования этого воздействия, позволяющего сократить сроки механической обработки асбеста, составляет огромное преимущество мокрого способа распушки перед сухим. Наша промышленность использует этот способ уже более 30 лет. Он широко применяется и в зарубежной асбестоцементной промышленности.
На рис. 19, а приведена схема обработки асбеста по мокрому способу, а на рис. 10, б — по сухому.
Рис. 19. Схема распушки асбеста
а — мокрым способом:
1 — склад асбеста;
2 — участок для составления смески асбеста;
3 — весовой дозатор;
4 — бегуны с увлажнением асбеста;
5 — голлендер;
б — сухим способом:
1 — склад асбеста;
2 — участок для составления смески асбеста;
3 — бегуны;
4 — дезинтегратор (пушитель);
5 — эксгаустер;
6 — камера распушенного асбеста;
7 — весовой дозатор;
8 — голлендер
Из сопоставления этих схем видно, что при сухом способе требуется более сложная аппаратура. В этом случае асбест из бегунов поступает в дезинтегратор («пушитель»), разделяющий волокна на более тонкие волоконца, связь между которыми была нарушена при обмятии на бегунах. Для этой цели используют дезинтеграторы различной конструкции, но все они работают по принципу ударного воздействия на волокна быстровращающихся бил. Разгрузочное окно дезинтегратора с помощью патрубка соединено с эксгаустером, создающим в нем разрежение воздуха. Под влиянием этого разрежения воздух с асбестом устремляется во внутреннюю полость дезинтегратора, где волокна асбеста подвергаются ударам бил, после чего воздушным потоком выносятся через разгрузочное окно и патрубок в эксгаустер и далее по трубопроводу направляются в камеры распушенного асбеста. В камерах создается запас распушенного асбеста для последующей его загрузки в голлендер или другой аппарат, где приготавливают асбестоцементную массу.
При мокром способе асбест из бегунов направляется непосредственно в голлендер или другой распушивающий асбест аппарат, минуя все промежуточные стадии.
Таким образом, положительной стороной мокрого способа помимо простоты является возможность легко механизировать работу заготовительного отделения и оздоровить условия труда обслуживающего персонала (значительно уменьшается образование пыли). Основное же преимущество мокрого метода распушки проявляется при использовании коротковолокнистого асбеста.
Дезинтеграторы, которые при сухом способе являются основным распушивающим аппаратом, плохо распушивают коротковолокнистый асбест 6-го сорта. Использование же мокрого метода распушки позволило нашей асбестоцементной промышленности вырабатывать асбестоцементные листовые изделия, применяя также и 6-й сорт асбеста.
К недостаткам мокрого метода распушки относятся повышенная пористость вырабатываемых изделий, пониженный соответственно объемный вес и повышенная водопоглощаемость.
Основной предпосылкой для выработки продукции равномерного качества является постоянство (при данной смеске асбеста) соотношения количеств асбеста и цемента в асбестоцементной массе. Поэтому точность дозировки как асбеста, так и цемента — основное условие, обеспечивающее правильное ведение технологического процесса.
При мокром способе распушки асбеста дозировать загружаемый в голлендер асбест сложно, так как при этом потребовалось бы непрерывно проверять его влажность. Результаты не были бы точными, поскольку в отдельных взятых для этого определения небольших количествах асбеста влажность может существенно различаться. Поэтому при данном способе асбест дозируют перед его загрузкой в бегуны, и эта же порция асбеста после ее обработки из бегунов непосредственно загружается в голлендер.
При производстве асбестоцементных изделий, поверхность которых подвергается механической обработке (водопроводных труб и муфт, а также электроизоляционных досок), некоторые положительные стороны имеет сухой способ распушки. В этом случае удается выделить находящуюся в асбесте галю (мелкие куски горной породы), которая выкрашивается при обточке концов труб, расточке муфт или при обработке поверхности электроизоляционных досок.
Источник
Способы производства асбестоцементных изделий: мокрый и полусухой способы.
Процесс изготовления асбестоцементных изделий сводится к тому, чтобы получить тонкие асбестовые волокна, равномерно распределить их по всей массе цемента, сформовать из полученной асбестоцементной смеси изделие и обеспечить его твердение для получения заданных физико-механических показателей.
Для выработки изделий применяют асбест не одного какого-то сорта, а смесь из нескольких сортов и марок, поэтому первой операцией производства является составление смески асбеста. Состав смески рассчитывают и отвешивают нужное количество асбеста каждого сорта и марки.
Для того чтобы волокна асбеста хорошо армировали цементный камень, надо увеличить поверхность их связи с цементом, т. е. распушить волокна. Следующая операция при производстве асбестоцементных изделий заключается в обработке асбеста. Процесс обработки волокон асбеста включает два этапа — сначала волокна обминают, а затем уже в другом аппарате разделяют на тонкие волоконца — распушают.
Следующая операция — это приготовление асбестоцементной смеси. Она заключается в смешивании распушенных волокон асбеста, порошка портландцемента и воды. Материалы необходимо смешать так, чтобы волокна и зерна цемента были равномерно распределены в воде. Это очень важно, так как при недостаточно равномерном их распределении изделие будет непрочным.
В зависимости от количества воды, которое используется при изготовлении асбестоцементных изделий, различают мокрый и полусухой способы производства.
При мокром способе изделия формуют из асбестоцементной смеси, содержащей значительное количество воды, — суспензии. Асбест распушивают в большом количестве воды и получают суспензию. Суспензию смешивают с цементом. Для получения асбестоцементной суспензии заданной концентрации ее дополнительно разбавляют водой.
Асбестоцементные суспензии бывают низко концентрированные, содержащие 8-16% асбеста и цемента и 92-84% воды, и концентрированные, в которых 30-40 % асбеста и цемента и 70-60 % воды. В первом случае на 1 т асбеста и цемента приходится 8-10 м 3 воды, во втором — 2-2,5.
Наибольшее распространение получил мокрый способ производства асбестоцементных изделий с использованием низко концентрированных асбестоцементных суспензий. Изделия в этом случае формуют на круглосеточных листо- и трубоформовочных машинах.
Принцип формования асбестоцементных изделий на этих машинах состоит в следующем. Асбестоцементную суспензию подвергают фильтрации на вращающемся сетчатом цилиндре, в результате чего на его поверхности образуется тонкий, насыщенный водой асбестоцементный слой. Этот слой в дальнейшем обезвоживают с помощь вакуумирования и уплотняют прокаткой на форматном барабане. Поскольку отфильтрованные на сетчатом цилиндре слои имеют относительно небольшую толщину (0,2-0,3 мм), то для получения асбестоцементного изделия заданной толщины (листы 5520 мм, трубы 8-50 мм) их формуют из навиваемых друг на друга слоев (пленок). В результате изделие имеет слоистую структуру. Чтобы ускорить процесс образования изделия заданной толщины, фильтрацию асбестоцементной суспензии производят не на одном, а на нескольких сетчатых цилиндрах. Например, для изготовления листовых изделий применяют трех- и четырехцилиндровые листоформовочные машины. Изделия, изготовленные этим способом, отличаются высоким качеством. Это обусловлено тем, что при подготовке суспензии асбест в водной среде быстро расщепляется на тонкие волокна и достаточно равномерно перемешивается с цементом. Изделие формуется в виде малых по толщине элементарных слоев, в которых обеспечивается максимальная степень использования армирующей способности асбестового волокна. Свежесформованный полуфабрикат обладает пластичностью, что позволяет изготовлять из него путем профилирования изделия различной формы.
Оборудование, используемое для получения изделий мокрым способом, обладает высокой производительностью, а сам процесс производства механизирован и частично автоматизирован. Остатки этого способа состоят в следующем. На начальной стадии технологического процесса используется много воды. Для ее очистки и последующего применения необходима рекуперационная система. Слоистая структура получаемых изделий в ряде случаев является причиной ограниченной морозостойкости.
Мокрый способ изготовления асбестоцементных изделий с использованием концентрированных асбестоцементных суспензий применяют при формовании изделий в плоскосеточных машинах, машинах типа Маньяни, а также в установках, работающих по инжекционному принципу.
В плоскосеточных машинах, и машине типа Маньяни концентрированную суспензию обезвоживают только с помощью вакуумирования (вакуум-обезвоживание). В машине типа Маньяни процесс обезвоживания асбестоцементной массы совмещен с процессом прокатки и профилирования изделий, в основном листовых.
В установках инжекционного типа изделия формуют путем нагнетания асбестоцементной суспензии под давлением в замкнутую полость, имеющую форму изделия. В ней масса обезвоживается, уплотняется и приобретает заданную форму. Такой принцип формования изделий применяется главным образом для производства фасонных деталей к листам и трубам.
Изделия, получаемые мокрым способом с использованием концентрированных асбестоцементных суспензий, в отличие от изделий, получаемых на круглосеточных машинах с использованием низко концентрированных суспензий, не имеют слоистой структуры.
Инжекционным методом можно формовать изделия сложной формы, которые на круглосеточных машинах получать невозможно. Недостаток инжекционного метода в периодичности формования.
При полусухом способе производства изделия формуют из асбестоцементных смесей, содержащих 15-25% воды от массы асбеста и цемента. В этом случае на 1 т асбеста и цемента приходится 0,15-0,25 м 3 воды. Характерной особенностью полусухого способа является то, что формование изделий не сопровождается удалением избыточного количества воды, т. е. вода, которая вводится в асбестоцементную массу при ее изготовлении, в ней остается и после формования.
Полусухой способ изготовления асбестоцементных изделии включает в себя сухую распушку асбеста, смешивание асбеста и цемента для получения асбестоцементной смеси и ее увлажнение. Последнее может производиться на различных этапах технологического процесса в зависимости от принятого принципа формования.
Отсутствие избыточной воды при полусухом способе формования позволяет обходиться без рекуперационной системы и значительно сокращает количество отходов производства, что, в свою очередь, способствует уменьшению загрязнения окружающей среды.
Полусухой способ применяется для изготовления листовых изделий методом проката и изделий различного ассортимента методом экструзии.
Метод проката состоит в том, что сухая асбестоцементная смесь выстилается слоем определенной толщины на движущейся ленте. В процессе движения из этого слоя отсасывается воздух, масса увлажняется и уплотняется, а затем прокатывается между двумя валками прокатного стана. Этим методом изготовляют плоские листы с использованием низких сортов асбеста.
Метод экструзии и состоит в том, что пластифицированная асбестоцементная масса влажностью 15-25% выдавливается через мундштук, что позволяет получать изделия, конфигурация которых соответствует форме мундштука. При подготовке асбестоцементной массы, предназначенной для последующей экструзии, воду и пластифицирующие добавки вводят на стадии смешивания асбеста и цемента, а в качестве формующих агрегатов применяют вакуумные прессы.
Экструзионным методом можно изготовлять изделия сложной конфигурации, которые другими способами получить невозможно. Этим способом изготовляют изделия длиной до 3 м и более типа пустотелых плит и панелей для ограждающих конструкций, подвесных потолков, перегородок, различных погонажных изделий.
Комбинированный метод сочетает в себе метод производства из низко концентрированных суспензий и метод производства из полусухих смесей. В результате получают асбестоцементные листы со средним слоем из сухой асбестоцементной смеси. При такой технологии увеличивается производительность формовочных машин и в большем количестве используются низкосортные асбесты.
Источник
Влияние распушки волокон асбеста на их механическую прочность и на степень использования этой прочности в асбестоцементных изделиях
Мы познакомились с понятием предела прочности «игольчатых» недеформированных волокон хризотил-асбеста и установили, что предел прочности при растяжении таких волокон составляет около 300 кг/мм 2 . Мы выяснили, что деформация изгиба или скручивания значительно снижает эту величину. При изготовлении асбестоцементных изделий асбест перед формованием подвергают интенсивной распушке, при которой его волокна испытывают различные деформации: изгиб, растяжение, сдвиги и др. В результате прочность волокон резко снижается.
Л. А. Лукошкина, В. П. Дятлова и Н. М. Столяр исследовали прочность волокон хризотил-асбеста, обработанных на лабораторных и полу производственных бегунах и голлендерах, т. е. на аппаратах того же типа, которые применяет асбестоцементная промышленность. Диаметр волокон асбеста измеряли под микроскопом, а разрушающую волокна нагрузку — на приборе, используемом для определения прочности стекловолокна.
Результаты исследований многих сотен волокон приведены в виде диаграмм на рис. 10. По оси абсцисс отложены величины диаметров волокон, выраженные в мк, а по оси ординат — предел их прочности в кг/см 2 .
Рис. 10. Диаграмма зависимости предела прочности распушенных волокон хризотил-асбеста от их диаметра
1 — волокна, не обработанные раствором Са (OH)2;
2 — волокна, обработанные в растворе Са (OH)2 в течение 20 суток;
3 — волокна, обработанные в растворе Са (ОН)2 в течение 720 суток
Из этих данных следует, что предел прочности распушенных волокон, так же как и искусственных минеральных волокон (стеклянного и шлакового), зависит от их диаметра. С увеличением диаметра предел прочности снижается. Это объясняется различной степенью напряжения элементарных волокон, которая увеличивается в растягивающих волокнах с возрастанием их числа. Однако при растяжении нераспушенного игольчатого волокна диаметром 70 мк (предел прочности игольчатых волокон определяли при площади их сечения, равной 0,004 мм 2 ) неравномерность напряжения элементарных волокон, очевидно, отсутствует, так как предел прочности таких иголок очень велик (около 300 кг/мм 2 ). Следовательно, этот вопрос остается еще не решенным.
В лабораторных и полупроизводственных условиях была определена оптимальная степень распушки асбеста марок П-5-50 и П-6-45, при которой асбестоцемент имеет наиболее высокий предел прочности при изгибе. Она характеризуется выраженным в % количеством волокон с различной величиной диаметра, т. е. их распределением по размерам диаметров. Средний диаметр волокон распушенного асбеста марки П-5-50 равен 13,8 мк, а асбеста марки П-6-45 — 16,5 мк. Предел прочности при растяжении волокон асбеста в соответствии с диаграммой 1 на рис. 10 составляет для асбеста марки П-5-50 около 92 кг/мм 2 и для марки П-6-45 около 74 кг/мм 2 .
Как известно, в процессе гидролиза основного компонента портландцемента — трехкальциевого силиката — выделяется гидрат окиси кальция. Петрографические исследования асбестоцемента, проведенные проф. Н. Н. Смирновым, показали, что в этих условиях волокна асбеста частично корродируют и соответственно изменяется их прочность.
Эти данные подтвердились также и в опытах, проведенных во ВНИИАсбестцементе. В исследованиях ВНИИАсбестцемента (Л. А. Лукошкина, Н. М. Столяр) был установлен предел прочности волокон различной степени распушки (различных диаметров) после выдерживания их в насыщенном водном растворе гидрата окиси кальция в течение 20 и 720 суток. Результаты этих исследований приведены в виде диаграмм 2 и 3 на том же рис. 10.
Сопоставляя кривые 1, 2 и 3, можно установить, что за двадцать суток пребывания в растворе прочность волокон хризотил-асбеста снизилась больше чем за последующие 700 суток. Из этого следует, что гидрат окиси кальция взаимодействует с асбестом вначале более энергично, а после того как тонкая пленка новообразований создает значительные препятствия дальнейшему прониканию извести, процесс затухает.
Толщина асбестоцементных листовых изделий обычно небольшая, и, если их омывает воздух, в котором всегда присутствует углекислота, выделившийся гидрат окиси кальция уже в течение месяца переходит в химически нейтральный карбонат кальция. Поэтому прочность волокон асбеста в изделиях этого вида можно принять по кривой 2 (см. рис. 10). В толстостенных изделиях, к которым относятся асбестоцементные трубы большого диаметра, карбонизация извести протекает медленнее, и прочность находящихся в них волокон после длительного срока твердения следует определять по кривой 3 рис. 10.
Рассмотрим, как влияет степень распушки волокон асбеста на прочность асбестоцементных изделий.
На поверхности, по которой под действием растягивающих или изгибающих нагрузок разрушились асбестоцементные изделия, часто можно заметить торчащие концы волокон асбеста. Они образуются вследствие того, что прочность закрепления части волокон в вяжущем компоненте была меньше прочности этих волокон на растяжение. Поэтому при разрушении асбестоцементного тела они были вырваны из вяжущего прежде, чем их напряжение достигло критической величины. Сопротивление этих волокон внешней нагрузке определялось не их прочностью на растяжение, а прочностью их связи с вяжущим. Следовательно, наличие на поверхности разрушения свободно торчащих волокон является доказательством того, что механические свойства волокон асбеста в изделии полностью не использованы.
Сравнивая диаметры этих волокон с диаметром волокон основной массы асбеста, входящей в состав изделия, легко убедиться, что из вяжущего компонента вырвались наиболее толстые волокна, а более распушенные волокна при разрушении изделия были разорваны.
Выясним, какой же должна быть минимальная тонина распушки волокон асбеста, чтобы прочность их закрепления в вяжущем была не меньше их прочности на растяжение.
В железобетонных изделиях, чтобы прочно закрепить в бетонном теле концы арматуры, их загибают в виде крюка. Это позволяет армирующему бетон стальному пруту в любом месте по его длине воспринимать расчетную нагрузку.
Волокна асбеста, находящиеся в асбестоцементных изделиях, воспринимают нагрузку от цементного камня. Прочность этой связи (сцепления) недостаточна для передачи концам волокон полной нагрузки, которую может выдержать волокно, что приводит к неравномерной напряженности волокон по их длине. Принципиальная схема распределения напряжений по длине волокна показана на рис. 11. Для дальнейших расчетов условно принимаем, что максимальное напряжение волокна будет на середине его длины, как это показано на рис. 12.
Рис. 11. Схема распределения напряжений по длине волокна 
Рис. 12. Диаграмма расчетных напряжений волокон асбеста в асбестоцементе
Выделим в растягиваемом асбестоцементном теле волокно асбеста и изучим характер распределения напряжений по его длине. Введем следующие обозначения: длина волокон l в см, диаметр dв в см.
Определим напряжение рассматриваемого нами волокна в сечении а — а (см. рис. 12), отстоящем на расстоянии х от его конца. Усилие, растягивающее волокно в этом сечении, обозначим через Nx. Оно возникает под действием на асбестоцементное тело внешней нагрузки, передаваемой волокну асбеста цементным камнем, вследствие чего на поверхности контакта волокна асбеста с вяжущим возникают напряжения сдвига т. С увеличением нагрузки напряжение т будет возрастать.
Поверхность контакта волокна с цементом слагается из двух величин — величины поверхности торца волокна, равной 
см 2 ,
и величины боковой поверхности волокна на длине х, равной пdвxсм 2 . Следовательно: 
Усилие Nx вызывает в сечении волокна а — а напряжение растяжения σx кг/см 2 . Выражая это усилие через площадь поперечного сечения волокна и напряжение σх, которое оно вызывает в сечении а — а волокна, мы будем иметь другое выражение усилия: 
Приравниваем правые части уравнений (1) и (2): 
Из формулы (3) и рис. 12 следует, что волокно напряжено по длине неравномерно. Напряжение в различных сечениях волокна возрастает почти пропорционально расстоянию сечения от конца волокна. Приняв в формуле (3) х =lb/2 и разделив все члены уравнения на , получим напряжение волокна σр в его среднем сечении: 
Вследствие того что распушенных волокон выражается двузначным числом, мы можем без большой погрешности пренебречь единицей, т. е. не принять в расчет торцовые поверхности волокна, влияние которых незначительно. Тогда напряжение средней части волокна выразится очень простой формулой 
Когда напряжение сдвига, возникающее на контакте поверхности волокна с цементным камнем, достигнет критической величины Rc, волокно приобретает максимальное напряжение, которое в средней его части выразится 
Поскольку при выводе формулы (5) значение максимального напряжения волокна принято в соответствии с диаграммой на рис. 12, то и степень использования механических свойств асбеста в асбестоцементных изделиях определяется не только длиной волокна, но и величиной отношения длины волокна к его диаметру. Следовательно, при более тонкой распушке асбеста (если применять более тонко смолотый цемент) можно на коротковолокнистых сортах асбеста вырабатывать изделия, прочность которых будет приближаться к прочности изделий, изготовленных на асбесте с большей длиной волокон.
В предыдущем параграфе (§ 2) мы приняли в качестве расчетной минимальную величину предельной прочности связи RCB волокон хризотил-асбеста с цементным камнем в асбестоцементных изделиях 28-суточной выдержки:
при объемном весе асбестоцемента 1,6 г/см 3 — 43 кг/см 2 ; при объемном весе асбестоцемента 1,83 г/см 3 — 60 кг/смг. Подставляя эти значения Rc.в в формулу (1), получим:
для изделий 28-суточной выдержки с объемным весом около 1,83 г/см 3 
для непрессованных изделий 28-суточной выдержки с объемным весом около 1,6 г/см 3 
Определим, какое же отношение длины к диаметру должны иметь волокна асбеста оптимальной распушки для того, чтобы их армирующие свойства были использованы при растяжении полностью. Приняв предел прочности на растяжение волокон асбеста с учетом потери прочности в результате коррозии RP.B равным 6300 кг/см 2 и подставив эту величину в формулы (6) и (7), выражающие максимальное напряжение волокна асбеста в изделиях с объемным весом 1,6 г/см 3 (который обычно имеют непрессованные листы) и объемным весом 1,83 г/см 3 (характерным для труб и прессованных плоских листов), получим: для прессованных изделий 
для непрессованной продукции 
Следовательно, если асбест будет распушен до такой степени, что даже у наиболее толстых волокон отношение их длины к диаметру не будет меньше приведенных величин, то при изломе асбестоцементного изделия 28-суточного возраста все волокна в плоскости разрушения будут разорваны. Как уже отмечалось, прочность связи волокна асбеста с затвердевшим цементом со временем возрастает. Поэтому у асбестоцементных изделий с большими сроками выдержки волокна асбеста и при меньших отношениях их длины к диаметру также не будут вырываться из затвердевшего цемента.
Приведенные величины, характеризующие прочность связи волокон асбеста с затвердевшим цементным камнем и отношение длины волокон к их диаметру, относятся к асбестоцементу, изготовленному на портландцементе марки не ниже 400 и содержащему не менее 50% трехкальциевого силиката. Такой цемент соответствует требованиям, предъявляемым асбестоцементной промышленностью.
Источник
