Профессор кафедры строительных, дорожных машин и гидравлических систем ИРНИТУ Анатолий Нижегородов запатентовал смеситель для получения полистирол-силикатных минерализованных гранул. Этот сыпучий материал имеет большие перспективы для использования в строительстве, теплоэнергетике и может составить альтернативу дорогому и дефицитному вермикулиту.
Патент зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей РФ под №178231.
Отметим, что этот проект стал результатом многолетних экспериментов Анатолия Нижегородова по созданию печей для обогащения и обжига сыпучих веществ, в частности вермикулитового концентрата. Вспученный вермикулит обладает низкой теплопроводностью и эффективно отражает тепловое излучение. Этот материал отлично зарекомендовал себя в строительной отрасли, его используют в качестве заменителя дерева и ячеистых бетонов.
Однако, как отметил профессор ИРНИТУ, в последние годы российские производители сталкиваются с большой нехваткой вермикулитового сырья. Высококачественные отечественные концентраты строителям недоступны, так как крупнейшее в мире Ковдорское месторождение вермикулита, расположенное в Мурманской области, почти не работает. Покупать импортное сырье невыгодно с финансовой точки зрения.
По мнению Анатолия Нижегородова, дефицит вермикулита «подтолкнул» его к разработке проекта по созданию полых тонкостенных сфер из силиката натрия – жидкого стекла с различными порошковыми наполнителями. Изготовить такой материал профессор предлагает путем возгонки (т.е. при переходе твердого вещества в газообразное) вспененных гранул дешевого полистирола в специальном смесителе.
Основными элементами проектируемого устройства станут вращающийся барабан, герметичная крышка, бункер для накопления и шнек для вращения сыпучих веществ.
По словам автора, в пространство барабана необходимо загрузить минеральный порошок, например, золу уноса, доломитовую муку и каолин, а затем запустить привод аппарата. В это же время из шнека в барабан поступят вспененные и предварительно покрытые силикатным вяжущим шарообразные ядра полистирола.
Минеральный наполнитель начнет обволакивать гранулы, постепенно заполняя пространство формирующейся стенки силикатной сферы. Как подчеркнул Анатолий Нижегородов, на выполнение этого технологического процесса уйдет не более 20-30 секунд. При этом перемешанные полистирольные шарики не слипнутся, так как их разделят специальные стержни смесителя.
На следующем этапе возгонки из барабана нужно будет откачать воздух и заменить его углекислым газом (СО2). Под воздействием давления газ вступит в реакцию с силикатным вяжущим, в результате чего оно образует вокруг гранулы твердую корку - силикатную сферу, а полистирол почти полностью испарится. Окончательная химическая полимеризация жидкого стекла завершится спустя пять-шесть секунд.
Затем затвердевшие минерализованные гранулы из смесителя поступят на вибросито смесителя, где они разделятся на компоненты. Важно отметить, что излишки порошкового наполнителя, просыпавшиеся через сито, можно будет использовать вторично.
Финальная часть производства полистирол-силикатных минерализованных гранул – 40-минутная сушка и обжиг в электрической печи, которую ранее изобрел Анатолий Нижегородов. По мнению разработчика, сферосиликатный сыпучий легковес - это новый материал, который займет промежуточное положение между вермикулитом и керамзитом.
Такие гранулы можно будет применять для теплоизоляционных засыпок, приготовления легких тепло- и термоизоляционных бетонов, как в строительстве, так и в теплоэнергетике. Кроме того, легковесные гранулы на основе жидкого стекла подойдут для изоляции высокотемпературных энергетических установок и агрегатов.
Первые эксперименты по нанесению жидкого стекла и доломитовой муки на полистирол профессор ИРНИТУ провел вручную в лабораторных условиях. Опыты показали, что необходимо совершенствовать рецептуру легковеса.
Исследователь намерен обратиться к венчурным фондам, чтобы привлечь финансирование, необходимое для приобретения материалов и сборки смесителя.
Добавим также, что за последние три года Анатолий Нижегородов опубликовал около 30 научно-исследовательских работ, посвященных созданию электрических печей для обжига сыпучих материалов и вибрационной техники с гидрообъёмных приводом. Половина публикационных материалов пополнили международные базы данных «Scopus» и «Web of Science».
Ольга Балабанова
