Гипс – минерал класса сульфатов, используемый в химической, целлюлозно-бумажной промышленности, сельском хозяйстве в качестве удобрения, а также в строительной отрасли как вяжущее при производстве сухих смесей, материалов. Практически во всех сферах имеет место измельчение и активация гипса. В промышленности минерал используют в виде тонкодисперсного порошка, очищенного от примесей глины, песка.

Изначально его поставляют на предприятие в виде камней, крупных кусков породы, требующих дальнейшей обработки. Активация и измельчение гипса позволяют получить тонкодисперсный порошок с высокой способностью к взаимодействию с другими компонентами смесей, в которых он дальше используется.

Зачем нужна активация гипса для строительных материалов?

Самой распространенной областью применения гипса стала сфера производства строительных материалов, сухих смесей, штукатурок, шпатлевок, затирок. Это первый вяжущий компонент, среди когда-либо используемых человеком в строительной области. Гипс также применяют при производстве перегородочных плит, панелей, облицовочных изделий, гипсокартона, акустических конструкций и т.д.

В производстве строительных материалов гипс считается перспективным вяжущим компонентом. Он недорогой, экологичный, отличается способностью быстро твердеть. Но при этом материал уступает ряду других вяжущих по прочности, устойчивости к воздействию влаги. Правильная подготовка, обработка и активация гипса позволяют повысить качество изделий и поверхностей, изготовленных на основе этого компонента.

При использовании гипса в качестве вяжущего для сухих строительных смесей особенно важную роль играет степень его диспергирования и активации. От этих показателей зависит качество строительного материала. По степени помола строительный гипс делится на три группы:

• грубый – до 23% частиц более 0,2 мм;
• средний – до 14 % частиц более 0,2 мм;
• тонкий – до 2% частиц более 0,2 мм.

По прочности гипс делится на 12 марок в соответствии с ГОСТ 125-79. Прочность при сжатии варьируется от 2 до 25 МПа. На эти характеристики можно влиять, изменяя степень активации частиц и тонкость помола материала.

Классические технологии производства гипса

Производство гипса начинается с его добычи и доставки в виде камня на предприятие по переработке минерала. Распространенные технологии подразумевают первоначальное измельчение гипса на щековой дробилке и дальнейшую, более тонкую переработку на молотковой установке. В результате получаем порошок, который далее поступает на термическую обработку в варочных котлах. Иногда используют вращающуюся печь или совмещенное устройство – это мельница для гипса с функцией помола и обжига. Измельчение гипса также проводится после обжига, варки.

Таким образом, традиционно строительный гипс получают по следующей схеме:

• дробление гипсового камня на щековых, молотковых дробилках;
• измельчение гипса и сушка в шахтной мельнице;
• нагревание в автоклаве, варочном котле, томление;
• повторное измельчение материала.

За счет дегидратации и измельчения получаем вяжущее вещество, которое при добавлении воды вновь проходит гидратацию, образует прочную конструкцию или поверхность в процессе твердения.

В зависимости от типа термической обработки получают гипс в модификации α или β. Повышенной прочностью за счет меньшей пористости отличается α-гипс. Но его производство достаточно сложное из-за специфики термообработки в среде насыщенного пара в автоклаве или при использовании хлорида кальция или магния. Дегидратация проводится в закрытой, герметичной камере, емкости, а влага отводится капельным путем. Из-за сложности производства этот гипс не получил широкого распространения в строительстве.

Популярной стала модификация β-гипс. Его получают путем обжига при температуре 150-180°C в открытых камерах. За счет испарения влаги двуводный гипс CaSO₄ x 2H₂O становится полуводным CaSO₄ x 0,5Н₂О. Он отличается пористой структурой, поэтому менее прочный, чем α-гипс, но проще и доступнее при производстве. А совершенствование технологий активации, измельчения, подготовки помогает приблизить его по качествам к α-гипсу, сделать продукт с качествами, характерными для гипсовых смесей из материалов двух модификаций.

Кроме того, есть безводный природный вид гипса. Он называет ангидритом. Вяжущие на основе него производят без термической обработки материала, так как процесс дегидратации не требуется.

Способы активации гипса

Активация гипса и его измельчение до тонкодисперсного состояния позволяют повысить качество вяжущего, в результате чего удается улучшить физико-механические характеристики гипсовых строительных материалов и конструкций. Известные способы механохимической активации с использованием негашеной, гидратной извести, кислой золы не позволяют добиться высоких показателей прочности материалов на основе такого вяжущего. Кроме того, они требуют использования химических реагентов.

Еще один способ активации подразумевает ионизацию и встряхивание частиц в камере из диэлектрического материала. В технологии используют коаксиальные электроды, при помощи которых и производится ионизация, встряхивание электромагнитным полем. Процесс активации таким методом достаточно сложный, затратный, а получаемый материал отличается не самой лучшей прочностью.

Проще всего для повышения качества вяжущего применять механоактивацию. Она представляет собой измельчение гипса на традиционных центробежных вибрационных, шарокольцевых мельницах, дезинтеграторах. Вместе с этим осуществляется активация гипса. Для большей эффективности обработки могут применяться химические реагенты, например, алкилиденфосфоновые кислоты. В результате механоактивации на поверхности частиц гипса образуется избыточная энергия, способствующая возрастанию реакционной способности активированного материала.

Таким образом, традиционные методы активации отличаются высокой энергозатратностью, длительностью, сложностью, требуют применения дополнительных химических реагентов. Но при этом достаточно часто они не обеспечивают активацию на должном уровне. Решить эти проблемы поможет аппарат вихревого слоя (АВС) от компании GlobeCore. Это современная электромагнитная мельница для гипса, обеспечивающая эффективное измельчение и активацию вещества без использования химических реагентов, сложных установок, оборудования.

Измельчение и активация гипса с применением АВС

Аппарат вихревого слоя обеспечивает высококачественное, равномерное диспергирование твердого вещества, гарантируя высокие показатели активации тонкодисперсных частиц. Измельчение гипса в АВС происходит в среде электромагнитного поля и ферромагнитных иголок, которые выступают компактными дробилками и мешалками. При этом может использоваться как сухой, так и мокрый помол – установка универсальная. Подходит для разных этапов производства:

• измельчение гипса перед обжигом, варкой;
• обработка материала после автоклава или варочного котла;
• смешивание гипса с другими компонентами сухих строительных смесей.

Активация гипса в АВС происходит под воздействием высоких локальных давлений, акустических колебаний, электромагнитного поля, электролиза. При этом частицы материала интенсивно измельчаются, активируются, перемешиваются, образуют однородную смесь. Все это важно для дальнейшей качественной гидратации, полного и равномерного взаимодействия с другими компонентами смесей.

В результате воздействия комплекса процессов частицы измельчаются, увеличивается удельная поверхность материала, высвобождается энергия, способствующая дальнейшему взаимодействию с компонентами смесей. Физико-химическая активность гипса после обработки в АВС возрастает. Меняется минералогический состав гипсового вяжущего.

При этом важным моментом является одновременная активация и измельчение гипса. Процессы протекают параллельно в одной рабочей камере, поэтому не придется выделять время, оборудование и ресурсы отдельно для каждого из них.

Преимущества активации гипса на аппарате вихревого слоя

АВС от компании GlobeCore – это современная, универсальная мельница для гипса, которая также может использоваться не только для подготовки вяжущего компонента, но для дальнейшего приготовления смесей на его основе. Мы предлагаем модели аппаратов вихревого слоя АВС-100 и АВС-150. У них одинаковый принцип работы, но разная производительность, мощность. При этом установки отличаются следующими достоинствами в контексте производства гипса:

• Экономичность
  Потребляемая мощность АВС-100 и АВС-150 составляет 4,5 и 9,5 кВт соответственно, что в разы меньше, чем в традиционном оборудовании, применяемом на предприятиях строительной промышленности.
• Эффективность
  С помощью АВС удается значительно улучшить свойства гипса, что отражается на физико-механических качествах изделий, конструкций, поверхностей на основе этого материала. При этом для активации не нужно использовать реагенты, сложные, длительные процессы и технологии.
• Универсальность
  На АВС можно проводить мокрое, сухое измельчение гипса, применять его для производства вяжущего, сухих строительных смесей. Аппарат полезен на разных этапах производства гипсовых продуктов.
• Удобство
  Установка компактная и легкая, но при этом эффективно заменяет массивное, громоздкое оборудование в цеху. Под нее не нужно строить фундамент или выделять много места, сооружать дополнительные конструкции для монтажа. Аппарат легко встраивается в существующую производственную линию.

Оборудование подходит для компактного цеха, масштабного предприятия по производству гипса, сухих строительных смесей, материалов. Чтобы заказать аппарат вихревого слоя, проконсультироваться, обратитесь к менеджерам компании GlobeCore.