Деагломерация на циментови частици чрез мощен ултразвук

Ултразвуковите апарати със сонда често се използват за деагломерация на циментови частици. Този метод премахва необходимостта от смилащи тела, опростява процеса, като прави филтрирането и интензивното почистване ненужни, и осигурява ефективно намаляване на размера на частиците. Освен това ултразвуковата обработка намалява зависимостта от диспергиращи агенти и използва по-компактно, енергийно ефективно оборудване, което я прави изключително изгодно решение за диспергиране и деагломерация на циментови частици.

Предимствата на ултразвуковата деагломерация на циментови частици

Циментът е един от най-важните материали в строителството, широко използван заради свързващите си свойства. Постигането на оптимални експлоатационни характеристики обаче изисква равномерно разпределение на частиците, тъй като агломерираните частици могат да повлияят неблагоприятно на характеристиките на цимента. Ултразвуковата деагломерация се утвърди като мощен метод за преодоляване на това предизвикателство.

Ултразвуковата деагломерация на цимент използва ултразвукови вълни с висока мощност за разрушаване на струпванията от частици и предлага множество предимства:

• Подобрено диспергиране на частиците: Ултразвуковата деагломерация ефективно диспергира циментовите частици, като осигурява равномерно разпределение на частиците по размер. Тази равномерност е от решаващо значение за постигане на постоянна якост и дълготрайност на материалите на циментова основа.
• Подобрена хидратация: Увеличената повърхностна площ на деагломерираните частици подобрява процеса на хидратация, което води до по-добро свързване и по-висока якост на крайния продукт. Подобрената хидратация също така намалява риска от непълни реакции и слаби зони в циментовата матрица.
• Повишена обработваемост: Добре диспергираните циментови частици водят до по-обработваема смес, което улеснява смесването, изливането и довършителната обработка. Тази подобрена обработваемост може да доведе до по-кратки срокове за строителство и по-ниски разходи за труд.
• Подобрени механични свойства: Ултразвуковата деагломерация допринася за образуването на по-плътна и по-хомогенна микроструктура в материалите на циментова основа. Това води до подобрени механични свойства, като якост на натиск и якост на опън.
• Намаляване на употребата на добавки: Чрез постигане на по-добро диспергиране посредством ултразвукова деагломерация необходимостта от химични диспергиращи агенти и други добавки може да бъде сведена до минимум. Това не само намалява разходите, но и ограничава въздействието на производството на цимент върху околната среда.
• Икономическа ефективност: Независимо от първоначалната инвестиция в ултразвуков апарат от промишлен клас, дългосрочните ползи от подобреното качество на продукта, намалената употреба на добавки и подобрените експлоатационни характеристики го правят икономически ефективно решение за циментовата промишленост.

Сравнителен преглед: смилане в топкова мелница спрямо ултразвукова деагломерация на циментови частици

Аспект на сравнението	Смилане на циментови частици в топкова мелница	Ултразвукова деагломерация на циментови частици
Метод	Използва стоманени топки или топки от силициев диоксид като смилащи тела	Използва ултразвукови вълни с висока интензивност за създаване на акустична кавитация и сономеханични сили на срязване
Подмяна на смилащите тела	Честа подмяна на стоманените топки или топките от силициев диоксид	Няма смилащи тела, което премахва разходите за подмяна
Филтриране след обработката	Необходимо е за отделяне на смилащите тела чрез филтриране	Не е необходимо, което опростява процеса
Изисквания за почистване	Трудоемко и времеемко почистване на смилащите тела и камерата	Минимално почистване, ултразвуковите сонди се поддържат по-лесно
Ефективност в диапазона на фините частици	Неефективно за частици в диапазона 0 – 100 µm, времеемко	Високоефективно за фини частици, включително в диапазона 0 – 100 µm
Необходимост от диспергиращ агент	Необходимо е голямо количество диспергиращ агент	Намалена необходимост от диспергиращи агенти поради мощната кавитация и силите на срязване
Характеристики на оборудването	Голямо, обемисто, енергийно неефективно, изисква значителна поддръжка и почистване	Компактно, енергийно ефективно, изисква по-малко поддръжка, по-лесно за работа и безопасно при експлоатация

Практическо изследване: диспергиране на инжекционен разтвор от микрофин цимент с ултразвукови смесители

Изследователският екип, ръководен от Draganović, представя цялостно изследване на диспергирането на инжекционен разтвор от микрофин цимент чрез ултразвукова технология в сравнение с конвенционални лабораторни дисолвери. Изследването се фокусира конкретно върху ефективността на ултразвуковия апарат UP400St спрямо традиционните методи за диспергиране на инжекционни разтвори.

Изследователите проведоха серия от експерименти с различни техники за диспергиране, за да оценят разпределението на частиците по размер (PSD) и дзета-потенциала на частиците на микрофиния цимент. Оценените техники включват ултразвукова обработка с ултразвуковия апарат UP400St, високоскоростни лабораторни дисолвери и комбинация от двата метода.

Резултатите показват, че ултразвуковото диспергиране с ултразвуковия апарат UP400St значително подобрява разпределението на частиците по размер в сравнение с конвенционалните лабораторни дисолвери. Ултразвуковият апарат UP400St ефективно ограничава агломерацията на частиците на микрофиния цимент, като създава по-хомогенна и стабилна инжекционна суспензия. Ултразвуковата обработка подобрява разпределението на по-малките частици, което води до по-тесен диапазон на разпределението на частиците по размер.
 

 
Освен това комбинирането на ултразвук с конвенционални лабораторни дисолвери повишава ефективността на диспергирането, като постига разпределение с още по-фини частици в сравнение със самостоятелната ултразвукова обработка. Тази комбинация позволява по-добър контрол върху PSD и дзета-потенциала на инжекционния разтвор от микрофин цимент при партидна обработка. В системите с непрекъснат поток суспензията от частици автоматично преминава през зоната на кавитационната гореща точка, което прави допълнителното разбъркване ненужно.

Изследването подчертава превъзходната ефективност на ултразвуковия апарат UP400St при диспергиране на инжекционен разтвор от микрофин цимент. Ултразвуковата обработка, особено когато е комбинирана с конвенционални лабораторни дисолвери, предлага ефективен и ефикасен метод за постигане на равномерна и стабилна суспензия от частици на микрофин цимент.

Това изследване предоставя подробно сравнение между ултразвуковите и конвенционалните методи за диспергиране, като подчертава по-високата ефективност на ултразвуковата обработка при диспергиране на инжекционни разтвори.
(срв. Draganović et al., 2020)
 

 

Приложения на ултразвуковите апарати в циментовата промишленост

Използването на благоприятните ефекти на ултразвука с висока мощност при деагломерация на циментови частици и инжекционни разтвори открива множество области на приложение в циментовата промишленост, като позволява подобряване на характеристиките на материала и качеството на крайния продукт.

• Мокро смилане на циментови частици: Ултразвуковата обработка със сонда е високоефективен и енергийно ефективен метод за смилане на циментови частици. Прочетете повече за ултразвуковото мокро смилане на цимент!
• Производство на високоефективен бетон: Ултразвуковите апарати със сонда се използват за производство на високоефективен бетон чрез осигуряване на равномерно диспергиране на фини циментови частици и допълващи циментови материали като летлива пепел и силициев дим. Това води до бетон с превъзходни механични свойства и дълготрайност.
• Разработване на нанокомпозити: В научноизследователската и развойната дейност ултразвуковите апарати със сонда улесняват включването на наночастици в циментовите матрици, като създават нанокомпозити с подобрени свойства, като повишена якост, жилавост и устойчивост на разрушаване под въздействието на околната среда.
• Оптимизиране на ефективността на добавките: Ултразвуковата деагломерация помага за оптимизиране на ефективността на химичните добавки, като суперпластификатори и въздуховъвличащи агенти, като осигурява равномерното им разпределение в циментовата матрица. Това води до подобрена обработваемост и експлоатационни характеристики на крайния продукт.

Високоефективни ултразвукови апарати за диспергиране и деагломерация на циментови частици

Ултразвуковата деагломерация с ултразвукови апарати със сонда предлага значителни предимства за циментовата промишленост. Чрез подобряване на диспергирането на частиците, подобряване на хидратацията и повишаване на обработваемостта тези устройства допринасят за производството на висококачествени материали на циментова основа. Прецизният контрол, възможността за мащабиране и многофункционалността на ултразвуковите апарати със сонда ги правят ценни инструменти както за научноизследователски, така и за промишлени приложения, като стимулират иновациите и ефективността в производството на цимент.

Hielscher Ultrasonic доставя високоефективни ултразвукови апарати с всякакви нива на мощност за обработка на циментови частици и циментови инжекционни разтвори – от по-малки партиди за научноизследователска + развойна дейност до висок капацитет на обработка за промишлена деагломерация на цимент в производствен мащаб.

Проектиране, производство и консултиране – качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни с най-високите си стандарти за качество и проектиране. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени инсталации. Ултразвуковите апарати Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни среди.

Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високоефективните ултразвукови апарати, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати Hielscher съответстват на CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.

Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати: