Гіпс – мінерал класу сульфатів, який використовується в хімічній, целюлозно-паперовій промисловості, сільському господарстві як добриво, а також у будівельній галузі як зв’язна речовина при виробництві сухих сумішей та матеріалів. Практично у всіх сферах застосовується подрібнення та активація гіпсу. В промисловості мінерал використовують у вигляді тонкодисперсного порошку, очищеного від домішок глини та піску.

Спочатку його постачають на підприємство у вигляді каменів – великих шматків породи, що вимагають подальшої обробки. Активація та подрібнення гіпсу дозволяють отримати тонкодисперсний порошок з високою здатністю до взаємодії з іншими компонентами сумішей, у яких він далі використовується.

Для чого потрібна активація гіпсу для будівельних матеріалів?

Найпоширенішою сферою застосування гіпсу стала сфера виробництва будівельних матеріалів, сухих сумішей, штукатурок, шпаклівок, затирань. Це перший зв’язувальний компонент, який коли-небудь використовувався людиною у будівельній галузі. Гіпс також застосовують при виробництві перегородкових плит, панелей, облицювальних виробів, гіпсокартону, акустичних конструкцій тощо.

У виробництві будівельних матеріалів гіпс вважається перспективним зв’язувальним компонентом. Він недорогий, екологічний, відрізняється здатністю швидко тверднути. Однак, матеріал поступається ряду інших в’яжучих за міцністю, стійкістю до впливу вологи. Правильна підготовка, обробка та активація гіпсу дозволяють підвищити якість виробів і поверхонь, виготовлених на основі цього компонента.

При використанні гіпсу як зв’язної речовини для сухих будівельних сумішей особливо важливу роль відіграє ступінь його диспергування та активації. Від цих показників залежить якість будівельного матеріалу. За ступенем помелу будівельний гіпс поділяється на три групи:

• грубий – до 23% частинок більше ніж 0,2 мм;
• середній – до 14% частинок більше ніж 0,2 мм;
• тонкий – до 2% частинок більше ніж 0,2 мм.

За міцністю гіпс поділяється на 12 марок відповідно до ГОСТ 125-79. Міцність при стисненні варіюється від 2 до 25 МПа. На ці характеристики можна впливати, змінюючи ступінь активації частинок і тонкість помелу матеріалу.

Класичні технології виробництва гіпсу

Виробництво гіпсу починається з його видобутку та доставки у вигляді каменю на підприємство з переробки мінералу. Поширені технології передбачають початкове подрібнення гіпсу на щоковій дробарці та подальшу більш тонку переробку на молотковій установці. В результаті отримуємо порошок, який далі надходить на термічну обробку в варильних котлах. Іноді використовують обертальну піч або комбінований пристрій – це млин для гіпсу з функцією помелу та випалу. Подрібнення гіпсу також проводиться після випалу та варіння.

Таким чином, традиційно будівельний гіпс отримують за наступною схемою:

• дроблення гіпсового каменю на щокових і молоткових дробарках;
• подрібнення гіпсу та сушка в шахтному млині;
• нагрівання в автоклаві або варильних котлах;
• повторне подрібнення матеріалу.

За рахунок дегідратації та подрібнення отримуємо в’яжучу речовину, яка при додаванні води знову проходить гідратацію та утворює міцну конструкцію або поверхню в процесі твердіння.

Залежно від типу термічної обробки отримують гіпс у модифікації α або β. Підвищеною міцністю внаслідок меншої пористості відрізняється α-гіпс. Але його виробництво досить складне через специфіку термообробки у середовищі насиченої пари в автоклаві або при використанні хлориду кальцію або магнію. Дегідратація проводиться в закритій герметичній камері, волога відводиться крапельним шляхом. Через складність виробництва цей гіпс не отримав широкого розповсюдження у будівництві.

Популярною стала модифікація β-гіпсу. Його отримують шляхом випалу при температурі 150-180°C в відкритих камерах. За рахунок випаровування вологи двуводний гіпс CaSO₄ x 2H₂O стає полуводним CaSO₄ x 0,5Н₂О. Він відрізняється пористою структурою, тому менш міцний, ніж α-гіпс, але простіший і доступніший при виробництві. А вдосконалення технологій активації, подрібнення та підготовки допомагає наблизити його за якостями до α-гіпсу, створюючи продукт з властивостями, характерними для гіпсових сумішей з матеріалів двох модифікацій.

Крім того, існує безводний природний вид гіпсу. Він називається ангідритом. В’яжучі на основі нього виробляють без термічної обробки матеріалу, оскільки процес дегідратації не потрібен.

Способи активації гіпсу

Активація гіпсу та його подрібнення до тонкодисперсного стану дозволяють підвищити якість в’яжучого, що дозволяє покращити фізико-механічні характеристики гіпсових будівельних матеріалів і конструкцій. Відомі способи механо-хімічної активації з використанням негашеного гідратного вапна, кислого попелу не дозволяють досягти високих показників міцності матеріалів на основі такого в’яжучого. Крім того, вони вимагають використання хімічних реагентів.

Інший спосіб активації передбачає іонізацію та струшування частинок у камері з діелектричного матеріалу. В технології використовують коаксіальні електроди, за допомогою яких і здійснюється іонізація та струшування електромагнітним полем. Процес активації таким методом досить складний, витратний, а отримуваний матеріал відрізняється не найкращою міцністю.

Найпростіше для підвищення якості в’яжучого застосовувати механоактивацію. Вона представляє собою подрібнення гіпсу на традиційних центробіжних, вібраційних, шарокільцевих млинах, дезінтеграторах. Разом із цим здійснюється активація гіпсу. Для більшої ефективності обробки можуть застосовуватися хімічні реагенти, наприклад, алкіліденофосфонові кислоти. В результаті механоактивації на поверхні частинок гіпсу утворюється надлишкова енергія, що сприяє зростанню реакційної здатності активованого матеріалу.

Таким чином, традиційні методи активації відрізняються високою енерговитратністю, тривалістю, складністю, потребують застосування додаткових хімічних реагентів. Однак, досить часто вони не забезпечують активацію на належному рівні. Розв’язати ці проблеми допоможе апарат вихрового шару (АВС) від компанії GlobeCore. Це сучасний електромагнітний млин для гіпсу, що забезпечує ефективне подрібнення та активацію речовини без використання хімічних реагентів і складних установок обладнання.

Подрібнення та активація гіпсу з використанням АВС

Апарат вихрового шару забезпечує високоякісне рівномірне диспергування твердого речовини, гарантуючи високі показники активації тонкодисперсних частинок. Подрібнення гіпсу в АВС відбувається в середовищі електромагнітного поля та феромагнітних голок, які виступають компактними дробарками і мішалками. При цьому може використовуватися як сухий, так і мокрий помел – установка універсальна. Підходить для різних етапів виробництва:

• подрібнення гіпсу перед випалом або варінням;
• обробка матеріалу після автоклава або варильного котла;
• змішування гіпсу з іншими компонентами сухих будівельних сумішей.

Активація гіпсу в АВС відбувається під впливом високих локальних тисків, акустичних коливань, електромагнітного поля, електролізу. При цьому частинки матеріалу інтенсивно подрібнюються, активуються, перемішуються, утворюючи однорідну суміш. Усе це важливо для подальшої якісної гідратації, повної та рівномірної взаємодії з іншими компонентами сумішей.

В результаті впливу комплексу процесів частинки подрібнюються, збільшується питома поверхня матеріалу, вивільняється енергія, що сприяє подальшій взаємодії з компонентами сумішей. Фізико-хімічна активність гіпсу після обробки в АВС зростає. Змінюється мінералогічний склад гіпсового в’яжучого.

При цьому важливим моментом є одночасна активація і подрібнення гіпсу. Процеси протікають паралельно в одній робочій камері, тому не доведеться виділяти час, обладнання і ресурси окремо для кожного з них.

Переваги активації гіпсу на апараті вихрового шару

АВС від компанії GlobeCore – це сучасний універсальний млин для гіпсу, який також може використовуватися не лише для підготовки в’яжучого компонента, але й для подальшого приготування сумішей на його основі. Ми пропонуємо моделі апаратів вихрового шару АВС-100 і АВС-150. Вони мають однаковий принцип роботи, але різну продуктивність і потужність. При цьому установки відрізняються наступними перевагами в контексті виробництва гіпсу:

• Економічність: Споживана потужність АВС-100 і АВС-150 становить 45 і 95 кВт відповідно, що в рази менше, ніж у традиційному обладнанні, що використовується на підприємствах будівельної промисловості.
• Ефективність: За допомогою АВС вдається значно покращити властивості гіпсу, що відображається на фізико-механічних якостях виробів, конструкцій і поверхонь на основі цього матеріалу. При цьому для активації не потрібно використовувати реагенти, складні тривалі процеси та технології.
• Універсальність: В АВС можна проводити мокрий і сухий помел гіпсу, використовувати його для виробництва в’яжучого для сухих будівельних сумішей. Апарат корисний на різних етапах виробництва гіпсових продуктів.
• Зручність: Установка компактна та легка, але при цьому ефективно замінює масивне громіздке обладнання в цеху. Для неї не потрібно будувати фундамент або виділяти багато місця, споруджувати додаткові конструкції для монтажу. Апарат легко вбудовується в наявну виробничу лінію.

Обладнання підходить для компактного цеху чи масштабного підприємства з виробництва гіпсу, сухих будівельних сумішей і матеріалів. Щоб замовити апарат вихрового шару або проконсультуватися, зверніться до менеджерів компанії GlobeCore.