Завершающим этапом технологии, в процесе кото­рого происходит синтез искусственного силикатного камня, качество структуры которого в решающей мере определяет строительно-эксплуатационные показатели силикатных материалов, является автоклавная обра­ботка.

Автоклавная (гидротермальная) обработка или, как

Ее часто еще называют, запаривание, была предложена В. Михаэлисом как способ получения известково-пес­чаных изделий. В частности, патент № 14195 от 5 ок­тября 1880 г. гласит: "Способ производства искусствен­ных песчаных камней воздействием пара высокого давления на смесь двугидрата извести или бария, или стронция с песком или содержанием кремнекислоту минералами при температурах от 130 до 300°С в при­годных для этого аппаратах". В описании к патенту отмечается: "В течение нескольких часов я создаю та­ким способом гидросиликаты кальция или бария, или стронция и благодаря этому твердый, как камень, воз - духо - и водостойкий материал".

"Пригодными для этого аппаратами" являлись гер­метически закрываемые сосуды - автоклавы, в кото­рых создается повышенная температура и соответст­венно давление пара.

Роль пара высокой температуры и давления, как показано А. В.Волженским, состоит в создании и под­держании в порах сырца жидкой фазы, при участии которой происходит растворение исходных компонентов и их химическое взаимодействие, приводящее к кри­сталлизации гидросиликатов кальция различного со­става и морфологии. Последние обеспечивают омоноли - чивание сырца в прочный искусственный камень. По А. В.Волженскому, процесс автоклавной обработки можно разделить на три стадии.

Первая начинается с момента впуска пара в авто­клав и заканчивается при выравнивании температур теплоносителя и запариваемых изделий. При впуске йара в автоклав начинается его конденсация на сырцо­вых изделиях и стенках автоклава.

По мере разогрева сырца пар начинает проникать в мельчайшие поры и там конденсироваться. Влаж­ность сырца при этом возрастает. Начинается раство­рение в образовавшемся в порах конденсате Са(ОН)2 и SiO,.

В связи с тем, что упругость пара над раствором ниже, чем над чистой водой, продолжается конденса­ция пара, который еще больше увлажняет сырец, стре­мясь понизить концентрацию в поровой жидкости рас­творенных веществ.

Вторая стадия характеризуется постоянной темпе­ратурой и давлением паровоздушной среды и называ­ется стадией изотермический выдержки. На этой ста­дии протекают основные физико-химические процессы взаимодействия между исходными компонентами (из­вестью и кремнеземом), в результате чего происходит кристаллизация цементирующих новообразований, ко­торые вызывают омоноличивание исходной смеси с образованием прочного искусственного силикатного камня.

Третья стадия начинается с момента прекращения доступа пара в автоклав и заканчивается в момент вы­
грузки изделий. На этой стадии происходит остывание Изделий в результате сброса давления пара.

В производстве силикатного кирпича, как правило, применяются проходные автоклавы диаметром 2 м и длиной 17, 19, 21 и 40 м.

Длинные автоклавы имеют преимущества перед короткими, так как позволяют упростить их обслужи­вание, уменьшить производственные площади и упро­стить коммуникации.

Технические данные эксплуатируемых на заводах силикатного кирпича автоклавов приведены в табл. 7.

В процессе автоклавной обработки в результате рас­смотренных ранее физико-химических процессов про­исходит синтез гидросиликатов кальция, которые омо - Ноличивают сырец в прочный искусственный камень — силикатный кирпич. При этом основным параметром теплоносителя — водяного пара является температура, а не давление, которым обычно характеризуются усло­вия автоклавной обработки. Более того, исследования, проведенные под руководством П. И.Боженова и А. В.Волженского, показали возможность прямого на - гревания изделий в замкнутых формах — автоклавах (термоформах). При этом паровоздушная смесь в виде перегретого пара образуется за счет влаги изделий.

Что же касается температуры автоклавной обработ­ки, то она должна назначаться с учетом химической активности кремнеземистого компонента. Примени­
тельно к производству силикатного кирпича, как по­казано в работах П. И.Боженова, технически и эконо­мически оправдана автоклавная обработка при повы­шенных температурах и давлениях по пиковым режи­мам или сокращенной продолжительности изотермиче­ской выдержки.

В настоящее время технически возможно и эконо­мически эффективно осуществлять автоклавную обра­ботку при давлении паровоздушной среды Р = 1,2-1,6 МПа (избыточное).

При этом необходимо отметить, что, если первые работы П. И.Боженова по использованию повышенной температуры и давления автоклавной обработки не на­шли поддержки ни у нас в стране, ни за рубежом, то в настоящее время именно в зарубежной практике, на­пример в Польше и ФРГ, все более широкое примене­ние приобретает автоклавная обработка силикатного кирпича при давлении насыщенного пара 1,6 МПа (t = = 203°С). Вместе с этим отмечается [4], что оптималь­ное давление, при котором следует запаривать сырец силикатного кирпича, полученного с использованием известково-кремнеземистого вяжущего, должно состав­лять 1,2 МПа (t = 191°С). Изотермическая выдержка при этом давлении может быть принята равной 4-5 ч. При этом подчеркивается [4], что масса автоклава, рассчитанного на рабочее давление 1,2 МПа, на 30% ниже, чем автоклава с рабочим давлением 1,6 МПа, а с учетом требований техники безопасности по скорости нагрева и остывания автоклава, выигрыш от сокраще­ния продолжительности изотермической выдержки пе­рекроится повышением продолжительности подъема и сброса давления пара.

В табл. 8 приводятся рациональные параметры ав­токлавной обработки различных видов силикатного кирпича и камней.

Надо отметить, что часто из-за плохого состояния узкоколейных путей и особенно стыков между торца­ми рельсов передаточной тележки и стационарных рельсовых путей, а также переходных мостиков авто­клава, происходит разрушение отдельных сырцов или, что более часто, образование в них дефектов в виде трещин, околов углов или граней.

В этой связи необходимо постоянно контролиро­вать, чтобы на стыках рельсовых путей не было пере­пада по высоте и очищать пути от силикатной смеси.

Может явиться Семипалатинский завод силикатных материалов. В двух цехах завода используется пере­пуск пара, что позволило за год сэкономить 2677 Гкал тепловой энергии.

Образующийся конденсат с температурой 90°С ис­пользуется для первичного увлажнения силикатной смеси, а отработанный пар поступает в теплообменни­ки для подогрева воды, используемой для отопления и горячего водоснабжения жилых домов поселка и завод­ских объектов. В качестве теплообменников завод ис­пользует пароводяные нагреватели Таганрогского ко­тельного завода, а также разработанная и изготовлен­ная собственными силами установка.