Сравнительные качественные показатели шлаковой и базальтовой ваты

Сравнительные качественные показатели шлаковой и базальтовой ваты На практике основными показателями долговечности считаются морозостойкость и усталостность разрушение. Кроме того, в оценке долговечности конкретно шлаковой теплоизоляции рассматривают еще один показатель, такой как склонность к силикатному и железистому распадам. В результате этих полиморфных превращений шлаковая теплоизоляция на практике через 3...5 лет распадается в пыль, состоящую из обломков стеклянных (аморфных) волокон шлаковаты и образовавшихся кристаллов новой, термодинамически более устойчивой фазы — γ модификации двухкальциевого силиката. Известно, что с повышением содержания СаО (>40%) шлаки склонны к силикатному распаду. Происходит это потому, что находящийся в шлаке минерал — двухкальциевый силикат из неустойчивой β- формы переходит в стабильное γ - состояние, что сопровождается увеличением объема новой кристаллической решетки на 10...12%. При этом возникают значительные внутренние напряжения и повышение удельной поверхности материала до 170-390 м2/кг. При превращении двухкальциевого силиката в волокнах волокна могут разрушаться. Аллотропные изменения происходят с образованием кристаллов большего удельного объема, по размеру сопоставимых с размерами волокон. В результате, в местах кристаллизации, на границе с аморфным волокном происходит возникновение трещины и обрыв волокна. Железистый распад шлака происходит вследствие гидратации сульфидов железа FeS под действием атмосферной влаги. В результате этой реакций объем новой фазы увеличивается на 38% волокна, соответственно, рвутся. При производстве шлаковой штапельной теплоизоляции существует такая проблема, как несоответствие требований стандартов. Действительно, по ГОСТ 4640-93 тонкая и супертонкая минеральная вата должны изготавливаться из сырья типа А, обладающего модулем кислотности свыше 1,6, но по ГОСТ 18866-93 «Щебень из доменного шлака для производства минваты» модуль кислотности щебня и смеси должен быть более 0,9. То есть сырье, поставленное для производства шлаковаты по ГОСТ 18866, не удовлетворяет требованиям ГОСТа на саму шлаковату. Содержание окиси кальция (СаО) в ГОСТ 18866 предусмотрено на уровне (>40%), при котором вероятность силикатного распада очень высока. Содержание окиси кальция (СаО) в базальтовом сырье почти в четыре раза меньше, вероятность силикатного распада базальтовых пород (диабаза, порфирита, габбро, андезита, липарита, трахита и т.п.) ничтожна. Температура, выше которой происходит кристаллизация стеклянных (аморфных) волокон базальтовой ваты в кристаллы пироксенов, равна 800°С и выше. Ниже этой температуры волокна базальтовой теплоизоляции аморфны, при нагреве более 300°С происходит лишь изменение соотношения FеО/Fе2О3, которое практически не влияет на устойчивость теплоизоляции. Шлаки считаются распадающимися, если содержание SiО2 меньше, а СаО больше. Это означает, что шлаки, используемые для производства минваты, термодинамически неустойчивы и склонны к распаду. На практике это означает, что через 3...5 лет теплоизоляция из шлаков полностью теряет своя эксплуатационные свойства, их можно даже не расматривать в сравнении с теплоизоляцией из базальтовых (горных, изверженных) пород. Рассмотрим показатель «опасности теплоизоляции для здоровья монтажников и потребителей». Мировое научное сообщество совместно с международными организациями в области охраны труда проверило искусственные минеральные волокна на безопасность для человека при вдыхании, на основании масштабных исследований, выполненных в крупнейших исследовательских центрах. Международное агентство по изучению рака (МАИР) пришло к следующему заключению: «...широко используемые стеклоподобные минеральные ваты, включая стекловату, минеральную вату на основе горных пород (каменную вату), применяемые для целей изоляции, отныне рассматриваются как не являющиеся канцерогенами для Человека» (пресс-релиз МАИР от 24 октября 2001 г.). Тем не менее, в качестве вредных факторов производства волокнистая пыль относится к химическим веществам, переносимым по воздуху. На подобную пыль распространяется понятие предельно допустимой концентрации (ПДК), измеряемой в миллиграммах на куб.метр. Согласно Гигиеническим нормативам ГН 2.2.5.686-98, действующим в рамках государственной системы санитарно-эпидемиологического нормирования РФ, искусственное минеральное волокно входит в перечень вредных веществ в воздухе рабочей зоны. В связи с вступлением в силу федерального закона «Об основах технического регулирования» с 1 июля 2003г. минераловатной отрасли важно выработать единый подход к проблеме технического регулирования. На первом этапе, по аналогии с европейской Директивой 97/69, целесообразно отрегулировать нормативы по диаметру волокон и их химическому составу (модулю кислотности), приводимые в ГОСТ 4640. Как следует из вышесказанного, минеральную вату из шлаков мы не можем отнести к группе «стеклоподобные минеральные ваты, включая стекловату, минеральную вату на основе горных пород (каменную вату)», так как через 2.. .3. года эксплуатации, такая теплоизоляция содержит кристаллические структуры, аналогичные асбестовым, количество которых непрерывно увеличивается со временем эксплуатации такой теплоизоляции. Опасность такой теплоизоляции для здоровья монтажников и потребителей определена в Гигиенических нормах ГН 2.2.5.1313-03 «ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны», которые значительно жестче. Как видим, опасность для здоровья монтажников и потребителей кристалло- содержащей минеральной ваты и матов из изготовленных из шлаков, несопоставимо выше гигиенической опасности аморфных ваты и матов, изготовленных из изверженных горных пород — базальтов. Химический состав сырья для шлаковаты и для базальтовой теплоизоляции: Наименование показателей электротермофосфорных гранулированных шлаков Нормы для сортов шлака по ГОСТ 18866-93 Химический состав типичного сырья для производства базальтового волокнаГОСТ 21880-94, ТУ 5769-001-76895063-20071-го 2-го 3-гоСодержание окиси алюминия (Al2O3), %, не менее 8.0 7.5 не нормируется 13,3Содержание окиси магния (MgO), %, не более 15,0 15,0 15,0 13,3Содержание двуокиси титан (TiO2), %, не более 4,0 4,0 4,0 2,21Содержание закиси марганца (MnO), %, не более 2,0 3,0 4,0 10,6содержание двуокиси кремния (SiO2). % Не менее 38 44,8Содержание суммы окиси кальция (СаО) и окиси магния (MgO), % Не менее 43 12,5Содержание окиси кальция (СаО), % --- 11,2Содержание пятиокиси фосфора (Р2О5), % Не более 2,5 0,87Fе2О3+FеО, % --- 12,7Потеря массы при прокаливании --- Не более 1Основные базовые характеристики базальтового волокнаСредний диаметр волокна МКМ, не более 1,5Массовая доля не волокнистых включений «корольков» размером свыше 0,25%, не более 4,8Динамический модуль упругости при нагрузки 200 Н/м2, мПа 0,135Долговечность, не менее 70 летКоэффициент теплопроводности, Вт/м х К, не более: при (25±5) 0С 0,036при (125±5) 0С 0,058при (300±5) 0С 0,095Температурный интервал применения, 0С от -260 до 900Температура спекания, оС 1300Влажность, % не более 1,0Наличие формальдегида, мг/м3 Не имеетНаличие фенола, мг/м3 Не имеетНаличие пыли стекловолокна, мг/м3 Не имеетГорючесть Не горюч К концу 90-х гг. прошлого века было организовано производство базальтового тонкого, а затем супертонкого волокна (БСТВ). Этот шаг был обусловлен результатами исследования рынка строительных материалов и все более обостряющимися проблемами рационального использования энергоресурсов. В связи с новыми нормативными требованиями к ограждающим строительным конструкциям по термическому сопротивлению появился устойчивый спрос на высокоэффективную, экологически чистую и недорогую теплоизоляцию. Таким требованиям в наибольшей степени отвечают изделия из базальта. Они сочетают в себе множество уникальных технических и эксплутационных возможностей, обеспечивающих огромный диапазон применения во многих областях деятельности человека. В результате, было создано производство каменной ваты из горной породы-базальта Васильевского месторождения. Вата и изделия из нее абсолютно негорючи, экологически , в т.ч. и радиационно, безопасны, с огромным температурным диапазоном применения- от -259ºC до +900ºС, долговечны, инертны к изолируемой поверхности, негигроскопичны, не выделяют вредных веществ во всех средах, а при наличии специального заказа могут быть гидрофобизированными. По отзывам строителей, использовавших базальтовую вату и маты, полученных фильерным способом, в качестве тепло- и звукоизоляции в вертикальных и наклонных конструкциях они устойчивы к проседанию и сползанию, а их применение в межкомнатных перегородках и межэтажных перекрытиях дает эффект «глухих» комнат. То же относится и к волокну, полученному методом центрифугирования, хотя по наличию «корольков», оно значительно отличается от фильерной ваты: здесь их содержание до 8%, а диаметр волокон- от 1 до 5 мкм. Имеются отличия и по плотности ваты: в 1 куб.м фильерной ваты 15-20 кг, а центрифугированной-25-30 кг. Маты прошивные (в зависимости от назначения) изготавливаются для теплоизоляции, звукоизоляции, как энергетические, а также как огнезащитные. Наибольший спрос у строителей, теплоэнергетиков, в ЖКХ имеют маты теплоизоляционные различной толщины (от 50 до 120мм). Строительные организации, ведущие гражданское или промышленное строительство по проектам, где заложен минераловатный утеплитель (минплита), стекловата и прочая теплоизоляция, иногда обращаются для приобретения базальтового утеплителя для замены вышеперечисленной теплоизоляции. Из опыта работы известно, что проектные организации охотно согласовывают проекты по замене на базальтовую теплоизоляцию. В настоящее время ведутся подготовительные работы по организации производства плит повышенной жесткости с плотностью 100-175 кг/м3. Спрос на плиты из базальтового волокна значителен, особенно при изготовлении современных сендвич-панелей, и предприятие, первым освоившее их производство, будет первым иметь неоспоримые конкурентные преимущества. Предлагаемая нами базальтовая теплоизоляция, полученная на центрифуге, имеют относительно невысокую себестоимость и, как следствие, цену не выше минераловатной теплоизоляции (минплиты), полученной на основе шлаков литейного производства. Вся продукция из базальтового волокна выпускается по ТУ, имеет сертификаты соответствия требованиям ЦГСЭН и заключения УГПС. Достоинства базальтовой теплоизоляции, отсутствие слеживаемости и сохранение теплоизоляционных свойств после значительного числа циклов «намокания/высыхания» обусловлены качеством сырья, отсутствием в его составе примесей. Специалисты-теплотехники считают, что базальтовый утеплитель-материал будущего. Строительство и энергетика, машиностроение и судостроение, нефтехимия и экология, медицина и сельское хозяйство-все это реальные потребители самых различных изделий на основе базальтовых волокон. - Copyright © 2005-2008 «УралБаск» • uralbask@mail.ru • (351) 230-32-99 • (351) 235-93-29