Деагломерация частиц цемента с помощью мощного ультразвука

Ультразвуковые устройства зондового типа часто используются для деагломерации частиц цемента. Этот метод исключает необходимость использования мелющих тел, упрощает процесс, делая фильтрацию и интенсивную очистку ненужными, и обеспечивает эффективное уменьшение размера частиц. Кроме того, обработка ультразвуком снижает потребность в диспергаторах и позволяет использовать более компактное, энергоэффективное оборудование, что делает её весьма выгодным решением для диспергирования и деагломерации частиц цемента.

Преимущества ультразвуковой деагломерации частиц цемента

Цемент – один из важнейших строительных материалов, широко используемый благодаря своим вяжущим свойствам. Однако для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик необходимо равномерное распределение частиц, поскольку агломерированные частицы могут отрицательно влиять на свойства цемента. Ультразвуковая деагломерация стала эффективным методом решения этой задачи.

При ультразвуковой деагломерации цемента для разрушения скоплений частиц используются мощные ультразвуковые волны, что обеспечивает многочисленные преимущества:

• Улучшенное диспергирование частиц: Ультразвуковая деагломерация эффективно диспергирует частицы цемента, обеспечивая равномерное распределение частиц по размерам. Такая равномерность крайне важна для достижения стабильной прочности и долговечности материалов на основе цементных вяжущих.
• Улучшенная гидратация: Увеличенная площадь поверхности деагломерированных частиц улучшает процесс гидратации, обеспечивая лучшее связывание и более высокую прочность конечного продукта. Улучшенная гидратация также снижает риск неполного протекания реакций и образования слабых участков в цементной матрице.
• Повышенная удобоукладываемость: Хорошо диспергированные частицы цемента обеспечивают более удобоукладываемую смесь, облегчая её перемешивание, заливку и отделку поверхности. Такое повышение удобоукладываемости может сократить сроки строительства и затраты на труд.
• Улучшенные механические свойства: Ультразвуковая деагломерация способствует формированию более плотной и однородной микроструктуры материалов на основе цемента. Это улучшает механические свойства, такие как прочность при сжатии и растяжении.
• Сокращение использования добавок: Благодаря улучшению диспергирования посредством ультразвуковой деагломерации потребность в химических диспергаторах и других добавках может быть сведена к минимуму. Это не только сокращает затраты, но и уменьшает воздействие производства цемента на окружающую среду.
• Экономическая эффективность: Независимо от первоначальных вложений в промышленное ультразвуковое устройство, долгосрочные преимущества, связанные с повышением качества продукции, сокращением использования добавок и улучшением эксплуатационных характеристик, делают его экономически эффективным решением для цементной промышленности.

Сравнительный обзор: измельчение в шаровой мельнице и ультразвуковая деагломерация частиц цемента

Критерий сравнения	Измельчение частиц цемента в шаровой мельнице	Ультразвуковая деагломерация частиц цемента
Метод	В качестве мелющих тел используются стальные шары или шары из диоксида кремния	Используются высокоинтенсивные ультразвуковые волны для создания акустической кавитации и сономеханических сил сдвига
Замена мелющих тел	Частая замена стальных шаров или шаров из диоксида кремния	Мелющие тела отсутствуют, что исключает затраты на их замену
Фильтрация после обработки	Необходима для удаления мелющих тел	Не требуется, что упрощает процесс
Требования к очистке	Трудоёмкая и длительная очистка мелющих тел и камеры	Минимальная очистка, ультразвуковые зонды проще обслуживать
Эффективность в диапазоне мелких частиц	Неэффективно для частиц в диапазоне 0 – 100 µm, требует много времени	Высокоэффективно для мелких частиц, в том числе в диапазоне 0 – 100 µm
Потребность в диспергаторах	Требуется большое количество диспергатора	Сниженная потребность в диспергаторах благодаря мощной кавитации и силам сдвига
Характеристики оборудования	Крупное, громоздкое, энергетически неэффективное, требует значительного объёма обслуживания и очистки	Компактное, энергоэффективное, требует меньше обслуживания, проще в обращении и безопасно в эксплуатации

Пример исследования: диспергирование микроцементного инъекционного раствора с помощью ультразвуковых смесителей

Исследовательская группа под руководством Draganović представляет всестороннее исследование диспергирования микроцементного инъекционного раствора с применением ультразвуковой технологии в сравнении с обычными лабораторными диссольверами. Особое внимание в исследовании уделяется эффективности ультразвукового устройства UP400St по сравнению с традиционными методами диспергирования инъекционного раствора.

Исследователи провели серию экспериментов с использованием различных методов диспергирования для оценки распределения частиц микроцемента по размерам (PSD) и их дзета-потенциала. Оценивались обработка ультразвуком с помощью устройства UP400St, высокоскоростные лабораторные диссольверы и сочетание обоих методов.

Результаты показывают, что ультразвуковое диспергирование с помощью устройства UP400St значительно улучшает распределение частиц по размерам по сравнению с обычными лабораторными диссольверами. Ультразвуковое устройство UP400St эффективно уменьшает агломерацию частиц микроцемента, создавая более однородную и стабильную суспензию инъекционного раствора. Обработка ультразвуком улучшает распределение более мелких частиц, обеспечивая более узкий диапазон распределения частиц по размерам.
 

 
Кроме того, сочетание ультразвука с обычными лабораторными диссольверами повышает эффективность диспергирования, обеспечивая распределение с ещё более мелкими частицами, чем при одной лишь обработке ультразвуком. Такое сочетание позволяет лучше контролировать PSD и дзета-потенциал микроцементного инъекционного раствора при периодической обработке. В системах непрерывного потока суспензия частиц автоматически проходит через зону интенсивной кавитации, что делает дополнительное перемешивание ненужным.

Исследование подчёркивает превосходство ультразвукового устройства UP400St при диспергировании микроцементного инъекционного раствора. Обработка ультразвуком, особенно в сочетании с обычными лабораторными диссольверами, представляет собой эффективный и производительный метод получения однородной и стабильной суспензии частиц микроцемента.

Это исследование даёт подробное сравнение ультразвуковых и обычных методов диспергирования, подчёркивая превосходство обработки ультразвуком по эффективности диспергирования инъекционного раствора.
(ср. Draganović et al., 2020)
 

 

Применение ультразвуковых устройств в цементной промышленности

Использование полезных эффектов мощного ультразвука при деагломерации частиц цемента и цементного инъекционного раствора открывает многочисленные области применения в цементной промышленности, позволяя улучшать характеристики материалов и качество конечной продукции.

• Мокрое измельчение частиц цемента: Обработка ультразвуком зондового типа – высокоэффективный и энергоэффективный метод измельчения частиц цемента. Узнайте больше об ультразвуковом мокром измельчении цемента!
• Производство высокоэффективного бетона: Ультразвуковые устройства зондового типа используются для производства высокоэффективного бетона, обеспечивая равномерное диспергирование мелких частиц цемента и дополнительных цементирующих материалов, таких как зола-унос и микрокремнезём. Это позволяет получать бетон с превосходными механическими свойствами и долговечностью.
• Разработка нанокомпозитов: В исследованиях и разработках ультразвуковые устройства зондового типа облегчают введение наночастиц в цементные матрицы, позволяя создавать нанокомпозиты с улучшенными свойствами, такими как повышенная прочность, вязкость разрушения и устойчивость к разрушению под воздействием окружающей среды.
• Оптимизация эффективности добавок: Ультразвуковая деагломерация помогает оптимизировать эффективность химических добавок, таких как суперпластификаторы и воздухововлекающие добавки, обеспечивая их равномерное распределение в цементной матрице. Это улучшает удобоукладываемость и эксплуатационные характеристики конечного продукта.

Высокопроизводительные ультразвуковые устройства для диспергирования и деагломерации частиц цемента

Ультразвуковая деагломерация с применением устройств зондового типа обеспечивает значительные преимущества для цементной промышленности. Улучшая диспергирование частиц и гидратацию, а также повышая удобоукладываемость, эти устройства способствуют производству высококачественных материалов на основе цементных вяжущих. Точное управление, масштабируемость и универсальность ультразвуковых устройств зондового типа делают их ценными инструментами как для исследований, так и для промышленного применения, способствуя инновациям и повышению эффективности производства цемента.

Hielscher Ultrasonic поставляет высокопроизводительные ультразвуковые устройства любого уровня мощности для обработки частиц цемента и цементного инъекционного раствора – от небольших партий для исследований и разработок до высокопроизводительной промышленной деагломерации цемента в производственном масштабе.

Проектирование, производство и консультации – качество из Германии

Ультразвуковые устройства Hielscher известны своими высочайшими стандартами качества и проектирования. Прочность и простота эксплуатации позволяют без затруднений интегрировать наши ультразвуковые устройства в промышленные установки. Ультразвуковые устройства Hielscher легко справляются с суровыми условиями и сложной рабочей средой.

Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым устройствам, сочетающим передовые технологии и удобство использования. Разумеется, ультразвуковые устройства Hielscher соответствуют требованиям CE, а также требованиям UL, CSA и RoHs.

Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых устройств: