Торфяные теплоизоляционные изделия
Торфяные теплоизоляционные изделия изготовляют в виде плит, скорлуп и сегментов. Преимущественное распространение получили плиты размером ЮООХЮООХЗО и 1000X500X30 мм. Плиты применяют для тепловой изоляции конструкций промышленных зданий, зданий холодильников и холодильных установок. Они также могут быть использованы для тепловой изоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов (скорлупы, сегменты) с температурой не более 100°С.
В зависимости от назначения торфяные теплоизоляционные изделия производят следующих типов: водостойкие, трудносгораемые, биостойкие, комплексные, обладающие двумя или тремя из указанных выше свойств, и обыкновенные. Выпуск этого вида изделий уменьшается в связи с сокращением сырьевой базы и закрытием ряда предприятий в Центральном районе РСФСР и Прибалтийских республиках. Основным производителем торфяных теплоизоляционных изделий является РСФСР (Северо-Западный, Уральский регионы).
Свойства торфяных плит определяются главным образом качеством торфа.
Пористость торфяных теплоизоляционных плит характеризуется однородной волокнистой структурой, составленной мелкими сообщающимися порами. Абсолютное значение пористости торфяных плит колеблется в пределах 84 ...91%.
Плотность и прочность во многом зависят от качества сырья. При производстве торфяных плит структура торфа нарушается незначительно, поэтому средняя плотность изделий близка к средней плотности торфа-сырца и колеблется от 170 до 260 кг/м1. По средней плотности торфяные плиты относят к группе высокоэффективных теплоизоляционных материалов.
Прочность торфяных плит при изгибе составляет 0,3... 0,5МПа, что обеспечивает удовлетворительные условия для их транспортирования и монтажа.
Водопоглощение торфяных плит высокое. Их высокопорнстое строение способствует капиллярному подсосу и гигроскопическому увлажнению. Так, водопоглощение обычных плит (по массе) за 24 ч составляет 170... 190%, а водостойких, получаемых при введении в формовочную массу гидрофобных добавок, -50%.
Теплопроводность торфяных плит в сухом состоянии составляет 0,052... 0,075 Вт/(м-°С). Это объясняется их смешанной мелко - порнстоі'і структурой и органическим происхождением твердой фазы.
Огнестойкость торфяных плит невелика. Они являются сгораемым материалом. Их температура воспламенения около 1603С, а самовоспламенения — около 300°С. В увлажненном состоянии при хранении в штабелях торфяные плиты склонны к микробиологическому самовозгоранию и прн более низкой температуре, поэтому предельная температура хранения и эксплуатации торфяных н. тит ограничена МО'С. Однако она может оыгь повышена прн введении в формовочную массу прн ее переработке антини - ренов.
Торф — основной сырьевой материал — является продуктом естественного отмирания и неполного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения, затрудняющих доступ воздуха. Для производства теплоизоляционного материала пригоден лишь слаборазложившийся (молодой) торф верхних слоев торфяников, сохранивший волокнистое строение торфообразующих растений. По ботаническому составу такой торф содержит в основном сфагнум-мох (русское название «белый мох»), который имеет большое количество разновидностей. Наиболее широко представлены две разновидности сфагнового мха: медиум - мох, наиболее часто встречающийся в торфяниках центральных областей РСФСР, и фуксум-мох, характерный для торфяников северо-западных и северных областей европейской части СССР, а также для болот Западной Сибири. Торф, используемый в производстве торфоплит, по ботаническому составу должен содержать мхи медиум и фуксум не менее 80% (по массе) прн степени разложения 5... 10, но не более 12%. Торф при степени разложения менее 5% плохо свойлачивается вс іедствпе большой упругости волокон. При степени разложения выше 12% плохо отдает влагу; разложившаяся его часть в виде мелких частиц удаляется с отжимными водами, т. е. увеличиваются потери торфа.
Для получения торфяных теплоизоляционных плит часто используют торфяные залежи, сложенные из неоднородных видов торфа, во позволяющие путем смешивания торфа из отдельных горизонтов получать сырье со средней степенью разложения не более 12%. Торф в естественном состоянии характеризуется значительной влажностью 91 . 96%; сто пористость составляет 96... 97%. ('лаооразложиишпйся торф в сухом состоянии имеет среднюю плотность 300... 350 кг/м3.
Технология торфяных теплоизоляционных плит имеет разновидности. Плиты можно производить двумя способами: мокрым при исходной влажности торфа и сухим, когда торф предварительно подсушивают до влажности 40... 50%. В настоящее время преимущественное распространение получил мокрый способ, обеспечивающий лучшее качество изделий. Мокрый способ получения торфоплит заключается в смешивании измельченного торфа с большим количеством воды и последующем удалении ее при прессовании и сушке изделий. Вода гидромассы придает пластичность волокнам торфа, способствует образованию равноплотного волокнистого каркаса и лучшей свойлачиваемости. Она Также способствует водному гидролизу углеводов торфа при нагревании. Образующиеся водорастворимые продукты гидролиза повышают связность волокон торфа и тем самым прочность плит.
Подготовка сырья является важной технологической операцией, влияющей па качество изделий. Торф-сырец, доставляемый на предприятие с торфоразработок, должен иметь однородную массу и характеризоваться необходимой степенью разложения. Для этого в сырьевом отделении предприятия его усредняют, добавляя по необходимости торф различных возрастов; здесь же из торфа удаляют древесные и другие включения. Затем торф дробят («расчесывают») для увеличения удельной поверхности волокон. Эту операцию осуществляют в волк-машине, работающей по принципу зубчатой валковой дробилки. Зубчатые барабаны, вращаясь навстречу друг другу с различной окружной скоростью, превращают куски торфа в торфяную крошку.
Приготовление торфяной гидромассы включает следующие операции.
Измельченный в волк-машине торф поступает в варочные котлы, в которых происходят затворение его водой, тепловая обработка при температуре 50... 55°С (варка гидромассы) и пропитка ее химическими веществами для улучшения качества изделий. Высокое водозатворение торфяной крошки (концентрация торфа в гидромассе не более 6%) способствует дополнительному расщеплению торфа на отдельные волокна, обеспечивает наибольшую однородность смеси и равноплотность получаемых изделий, а также получение мелкопористой структуры торфоплит. Варка гидромассы заключается в прогреве ее острым паром и выдерживании при заданной температуре в течение 20... 30 мин. При этом обеспечивается улучшение условий расщепления волокон торфа и усиление свертывания коллоидов, что существенно облегчает обезвоживание плит при формовании и сушке. Для улучшения качества торфоплит в процессе варки гидромассы в нее вводят гидро - фобизаторы (4... 5% по массе, считая на сухой торф), антисептики (2 ...2,5%) и антипирены (10... 15%).
Формование торфяных плит осуществляют в гидравлических прессах преимущественно карусельного типа. Для прессования используют металлические формы с сетчатыми поддонами. Удельное давление прессования обычно составляет 0,2 МПа. В начальный момент прессования вся внешняя нагрузка воспринимается водой гидромассы. Затем вода отфильтровывается и внешняя нагрузка начинает воздействовать непосредственно на частицы торфа. В конце процесса прессования отжим воды прекращается и вся внешняя нагрузка воспринимается твердой фазой (торфом).
При интенсивном прессовании воздух, находящийся в торфяной массе, сжимается и способствует ускорению отжима воды, а сам, будучи в защемленном состоянии, ие успевает удалиться.. С увеличением продолжительности прессования часть защемленного воздуха замещается водой, количество газовой фазы в плите уменьшается, .а влажность отпрессованной плиты увеличивается. Использование интенсивного прессования (кратковременного) вследствие имеющегося при этом упругого последействия воздуха позволяет существенно снижать влажность плит н сокращать расход теплоты на их сушку. Поэтому интенсивный режим прессования плит предпочтителен.
Тепловая обработка торфяных плит осуществляется для снижения их влажности с 80... 85 до 5... 10% путем испарения воды сушкой. При этом отдельные волокна торфа, сближаясь, склеиваются в местах контактов выделяющимися из торфа смолообраз- ными продуктами. Сушат торфоплиты на поддонах в туннельных сушилках при максимальной температуре теплоносителя (воздуха или газовоздушной смеси) 150... 160°С. Продолжительность сушки торфоплит зависит от их начальной влажности и составляет 24... 32 ч. Расходы на сушку в общем балансе себестоимости составляют от 18 до 22%.
Обработку плит осуществляют после сушки. Торфоплиты отправляют на склад, где они остывают и приобретают присущую им равновесную влажность 12... 15%. Затем их сортируют и обрезают неровные кромки. В случае изготовления пакетов плиты склеивают, нанося на поверхность расплавленный битум и сжимая плиты в винтовом прессе. Склеивая таким образом 2... 3 плиты, получают пакеты толщиной 60... 90 мм.
По данным ВНИИТеплоизоляции, средняя себестоимость 1 м3 торфяных теплоизоляционных плит в 1985 г. составляла 50 р. 72 к., а отпускная цена — 52 руб.