Pasta y polvo de aluminio para hormigón celular

Descripción

Pasta y polvo de aluminio para hormigón celular

La pasta y polvo de aluminio (APP) es un agente aireante crucial en la producción de bloques de hormigón celular. Reacciona con sustancias alcalinas para liberar gas hidrógeno, formando una estructura ligera y porosa. A continuación se exponen los aspectos clave:

1. Función y mecanismo de reacción

1.1 Principio de aireación

En un entorno alcalino (por ejemplo, Ca(OH)₂), la Pasta y el Polvo de Aluminio reaccionan con el agua para producir gas hidrógeno:

2Al+3Ca(OH)2​+6H2​O→3CaO⋅Al2​O3​⋅6H2​O+3H2​↑

Esta reacción crea poros uniformemente distribuidos dentro de la lechada, reduciendo la densidad del producto final a 500-700 kg/m³ - sólo una quinta parte del hormigón convencional.

1.2 Impacto en la estructura de los poros

The size and distribution of pores directly determine AAC’s insulation and soundproofing properties. To achieve an ideal pore structure, the aluminum particles must have a suitable fineness (≤3% residue on a 0.075mm sieve) and a high active aluminum content (≥85%).

2. Proceso de producción y requisitos técnicos

El proceso de producción de la pasta de aluminio aireada es crucial para determinar la calidad y el rendimiento del producto final. Este capítulo detalla el flujo de producción, las tecnologías clave y los puntos de control de cada etapa del proceso de fabricación de la pasta de aluminio aireada para ayudar a los lectores a comprender mejor la fabricación de este material crítico.

2.1 Flujo de producción

El flujo de producción de pasta de aluminio aireada (lodo)/polvo suele incluir los siguientes pasos principales:

2.1.1 Preparación de la materia prima

Before production begins, the selection and Preparation of raw materials are crucial. The main raw materials include aluminum powder, additives (such as DEG, dispersants, etc.), and other ingredients. The selection of aluminum powder is usually based on its particle size, activity, and purity. Highly active aluminum powder can generate more hydrogen gas when reacting with water, thus achieving better gas generation effects. The selection of additives needs to consider their role in the aerated aluminum paste, such as improving fluidity and enhancing reactivity.

2.1.2 Mezclado

The prepared aluminum powder and additives are mixed in a certain proportion. This step usually uses high-efficiency mixing equipment to ensure uniform component distribution and avoid agglomeration. The mixing time and speed must be strictly controlled during the mixing process to ensure a sufficient combination of aluminum powder and additives, laying a good foundation for subsequent reactions.

2.1.3 Molienda y clasificación

Los materiales mezclados deben triturarse hasta alcanzar el tamaño de partícula especificado. Este paso es crucial para mejorar la actividad del polvo de aluminio. El uso de molinos de bolas u otros tipos de equipos de molienda puede reducir eficazmente el tamaño de las partículas y aumentar la superficie del polvo de aluminio, mejorando así su reactividad con el agua. Tras la molienda, los materiales también deben clasificarse para garantizar la consistencia del tamaño de las partículas y la distribución del producto.

2.1.4 Preparación de la pasta

En este paso, el polvo de aluminio molido se mezcla con agua y otros aditivos necesarios para formar la pasta de aluminio. Las condiciones de reacción en este momento (como la temperatura y la velocidad de agitación) deben controlarse para garantizar que la reacción entre el polvo de aluminio y el agua sea suficiente para generar una estructura de burbujas estable. Se puede obtener un mejor efecto de generación de gas y fluidez mediante una proporción y agitación razonables.

2.1.5 Almacenamiento y envasado

La pasta de aluminio aireada preparada (lodo) debe prestar atención a las condiciones ambientales durante el almacenamiento y el transporte, evitando las altas temperaturas y la humedad para prevenir la reacción prematura y el fracaso. Sus propiedades físicas y químicas deben comprobarse regularmente durante el almacenamiento para garantizar la calidad estable del producto. Por último, la pasta de aluminio debe envasarse de acuerdo con las normas para garantizar que no se produzcan fugas ni deterioros durante el transporte.

2.2 Tecnologías clave

En el proceso de producción de pasta de aluminio aireada (lodo)/polvo, varias tecnologías clave tienen un profundo impacto en el rendimiento y la calidad del producto final:

2.2.1 Tecnología de molienda de bolas

Ball milling is an important technology for grinding aluminum powder. The physical grinding process can effectively reduce the particle size of the aluminum powder and increase its specific surface area. Smaller particle sizes help enhance the reactivity of the aluminum powder, allowing it to generate hydrogen gas more rapidly when reacting with water, thereby forming a uniform and stable bubble structure.

2.2.2 Tecnología de clasificación

Classification technology plays an important role in ensuring the consistency of the particle size distribution of aluminum powder. Through classification, aluminum powders of different particle sizes can be separated, improving the activity and adaptability of the material. A suitable particle size distribution can optimize bubble formation and enhance aerated concrete’s strength and thermal insulation performance.

2.2.3 Tecnología de control de la reacción

En el proceso de preparación de la pasta de aluminio, es crucial controlar las condiciones de reacción (como la temperatura y el tiempo). Unas condiciones de reacción razonables pueden garantizar que la reacción entre el polvo de aluminio y el agua sea suficiente para generar un número adecuado de burbujas distribuidas uniformemente. La aplicación de la tecnología de control de la reacción ayuda a mejorar la estabilidad y consistencia del producto.

2.2.4 Tecnología de optimización de la formulación

El rendimiento del producto puede mejorarse optimizando continuamente la formulación de la pasta de aluminio. Por ejemplo, la adición de cantidades apropiadas de ciertos aditivos puede aumentar la velocidad de reacción del polvo de aluminio y mejorar la fluidez y estabilidad de la pasta de aluminio. Además, para diferentes necesidades de aplicación, las empresas pueden desarrollar varios tipos de pasta de aluminio para satisfacer las diversas necesidades del mercado.

2.2.5 Tecnología de control medioambiental

En la producción, el control de las condiciones ambientales (como la temperatura y la humedad) también es crucial para garantizar la calidad del producto. Especialmente en las etapas de almacenamiento y transporte, es necesario proporcionar condiciones ambientales adecuadas para evitar que la pasta de aluminio falle o se deteriore debido a los cambios ambientales.

2.3 Control de calidad

Quality control is an important link throughout the production process to ensure the stable performance of aerated aluminum paste (slurry)/powder. Enterprises usually establish a complete quality management system, including:

2.3.1 Inspección de materias primas

Before production begins, all raw materials must undergo strict quality inspection to ensure they meet production standards. The aluminum powder’s activity, purity, and particle size distribution need to be tested to determine whether it meets the production requirements.

2.3.2 Supervisión de procesos

Durante el proceso de producción, los parámetros de cada etapa (como la temperatura, la humedad, el tiempo de mezcla, etc.) se supervisan en tiempo real para garantizar que el proceso de producción esté siempre en el mejor estado. Además, los equipos de pruebas en línea pueden detectar y ajustar los problemas a tiempo para evitar la generación de productos no cualificados.

2.3.3 Inspección del producto acabado

Una vez fabricado el producto, es necesario someterlo a pruebas exhaustivas de rendimiento, que incluyen indicadores como la fluidez, la generación de gas y la resistencia a la compresión, para garantizar que cumple las normas pertinentes y las necesidades del cliente. Sólo los productos que han superado las estrictas pruebas pueden ponerse a la venta en el mercado.

3. Ventajas de la aplicación y tendencias del mercado

3.1 Comparación entre la pasta de aluminio y el polvo de aluminio seco tradicional

Característica	Pasta de aluminio (al agua)	Polvo de aluminio seco
Proceso de producción	Rectificado en húmedo, sin necesidad de desengrasar	Rectificado en seco, requiere desengrasado
Seguridad	Sin riesgo de explosión de polvo	Inflamable y explosivo, requiere protección de nitrógeno
Facilidad de uso	Añadido directamente al lodo, buena dispersión	Requiere tratamiento de desengrase previo
Impacto medioambiental	Baja contaminación, fácil tratamiento de las aguas residuales	Alto consumo de energía, más contaminación

3.2 Ventajas de rendimiento

• Ligero y muy resistente: Reduce el peso del edificio en más de 40%, mejorando la resistencia a los terremotos.
• Aislamiento térmico: La conductividad térmica oscila entre 0,11 y 0,16 W/m-K, superando a los muros de ladrillo tradicionales.
• Facilidad de construcción: The material can be cut and drilled, allowing for flexible applications in complex structures.

3.3 Tendencias del mercado

• Fluctuaciones de precios: Los precios del aluminio y los costes energéticos influyen en la fijación de los precios de mercado, que rondarán los 10.000 yenes por tonelada de media en 2024.
• Oferta y demanda regionales: Las principales zonas de producción son Anhui, Shandong y Jiangsu, mientras que la demanda en la región suroccidental está creciendo significativamente.

4. Control de calidad y métodos de ensayo

A continuación se exponen los principales métodos de ensayo y requisitos técnicos basados en las normas del sector y las aplicaciones prácticas:

4.1 Principales pruebas de propiedades físicas

4.1.1 Medición del contenido de aluminio activo

• Principio: El volumen de gas hidrógeno procedente de la reacción entre la pasta y el polvo de aluminio y una solución alcalina determina el contenido de aluminio activo (capacidad de aireación teórica: 1,24 L/g).
• Método: Los operarios siguen las normas JC/T407 utilizando un aparato de evolución de gas (con botellas de reacción, tubos de volumen de gas y baños termostáticos). El volumen de hidrógeno gaseoso se registra y ajusta en función de la temperatura y la presión para calcular el contenido de aluminio activo.
• Estándar: La pasta de aluminio base aceite debe tener un contenido de aluminio activo de ≥90%, mientras que la pasta de aluminio base agua debe ser ≥85%.

4.1.2 Pruebas de finura

• Método de tamizado: Dried aluminum powder is sieved using a 0.075mm copper mesh (wet sieving with a dispersing agent), with a residue requirement of ≤3%.
• Análisis de partículas por láser: Se utiliza para verificar la distribución uniforme de las partículas y optimizar los procesos de molienda.

4.1.3 Medición del contenido en sólidos

• Procedimiento: Pesar las muestras de pasta de aluminio, secar a 105°C hasta peso constante y calcular el contenido en sólidos. (A base de aceite ≥75%, a base de agua ≥65%).

4.2 Pruebas de rendimiento químico

4.2.1 Características de la evolución del gas

• Prueba de la curva de evolución del gas: Realizado a 45°C, donde la pasta y el polvo de aluminio reaccionan con una mezcla de cemento e hidróxido de sodio. La curva de evolución del gas garantiza la sincronía entre la aireación y el espesamiento de la lechada, evitando el colapso o el gas atrapado.
• Estándar: La pasta de aluminio a base de aceite debe alcanzar ≥50% de evolución de gas en 4 minutos, ≥80% en 16 minutos y ≥90% en 30 minutos.

4.2.2 Ensayo de evolución del hidrógeno (para polvo de aluminio pasivado)

• Método de control del pH: El polvo de aluminio se dispersa en agua y se calienta a 60 °C mientras se controlan los cambios de pH. Un descenso a 4,19-4,23 en 35 minutos indica una evolución excesiva del hidrógeno (fallo), mientras que un pH estable de 6-7 confirma la integridad de la pasivación.

4.2.3 Prueba del grado de oxidación

• Método del analizador de oxígeno-nitrógeno: La pasta y el polvo de aluminio pretratados se calientan en un crisol de grafito de doble capa (4,5 kW), midiendo el oxígeno liberado para evaluar el grosor de la capa de óxido y la calidad de la sinterización.

4.3 Normas de seguridad y medio ambiente

4.3.1 Prevención de explosiones

• Control de la concentración de polvo: Mantenga la concentración de polvo de aluminio por debajo de 10 g/m³ para mitigar los riesgos de explosión.
• Protección electrostática: La pasta de aluminio de proceso húmedo es preferible al polvo seco para reducir los riesgos de explosión del polvo.

4.3.2 Cumplimiento de la normativa medioambiental

• Tratamiento de aguas residuales: Controlar el contenido de metales pesados (por ejemplo, iones de aluminio) en los efluentes de la molienda húmeda para garantizar el cumplimiento de la normativa.

4.4 Referencia de equipos y normas

• Equipamiento clave: Analizadores de partículas por láser, dispositivos de medición de la evolución de los gases, analizadores de oxígeno-nitrógeno, analizadores gravimétricos térmicos, medidores de pH de precisión.
  • Normas aplicables: JC/T407-2008: Especificaciones técnicas de la pasta de aluminio (contenido de aluminio activo, finura, tasa de aireación).
  • GB/T11968-2023: Métodos de ensayo para bloques de hormigón celular curado en autoclave.

4.5 Consideraciones importantes

• Pretratamiento de muestras: Antes de la prueba, eliminar la contaminación por aceite del polvo de aluminio mediante limpieza ultrasónica con éter de petróleo, seguida de secado.
• Adaptación del proceso: Ajuste la dosificación de pasta y polvo de aluminio en función de la temperatura del purín y de la relación calcio/silicio (0,55-0,80) para sincronizar la aireación con el espesamiento.

5. Impacto de las características de la evolución del gas en el CAA

5.1 Velocidad de aireación y sincronización del proceso de producción

5.1.1 Aireación y espesamiento combinados

La pasta y el polvo de aluminio deben airearse a un ritmo acorde con el espesamiento de los purines:

• Demasiado rápido (por ejemplo, >20 ml en 2 minutos): La liberación excesiva de gas antes del fraguado de la lechada provoca la fusión de los poros, el colapso o la sedimentación.
• Demasiado lento (por ejemplo, <6 ml en 2 minutos): El polvo de aluminio residual sigue reaccionando una vez fraguada la lechada, lo que provoca gas atrapado, grietas o una expansión desigual.
• Gama ideal: Los datos sugieren una estabilidad óptima a 6-15 ml en 2 minutos, 40-60 ml en 8 minutos y 70-90 ml en 16 minutos.

5.1.2 Sensibilidad a la temperatura

Mantener la temperatura de los purines entre 40 y 60°C. Un calor excesivo acelera la aireación, con el consiguiente riesgo de expansión incontrolada, mientras que las bajas temperaturas ralentizan la aireación, lo que provoca una distribución irregular de los poros.

5.2 Evolución del gas y estructura de los poros

• Uniformidad de poros: El alto contenido de aluminio activo (≥85%) y el tamaño fino de las partículas (≤3% de residuo en un tamiz de 0,075 mm) garantizan una aireación uniforme. Las partículas de baja actividad o sobredimensionadas crean poros grandes e interconectados, reduciendo la resistencia a la compresión por 15-30%.
  • Densidad y Propiedades Funcionales: Evolución Teórica de los Gases: 1g de aluminio produce 1,24L de hidrógeno. La aireación práctica debe alcanzar al menos 90% del valor teórico para garantizar una densidad de 500-700 kg/m³.
  • Rendimiento térmico y acústico: Cuando el tamaño de los poros oscila entre 0,2-2 mm y la porosidad es 70-85%la conductividad térmica desciende a 0,11-0,16W/m-Ksuperando entre 4 y 5 veces a los muros de ladrillo convencionales.

6. Estrategias de optimización del rendimiento de la aireación

6.1 Selección de materias primas

• Prefiera la pasta de aluminio al agua (GLS-65): Ofrece una mejor dispersión y minimiza los riesgos de explosión del polvo.
• Pruebas de contenido de aluminio activo: Para obtener resultados precisos, utilice dispositivos de medición de la evolución de gases JC/T407 con compensación de temperatura.

6.2 Ajustes del proceso

• Relación calcio-silicio (0,55-0,80): Una alcalinidad excesiva (alto contenido de Ca(OH)₂) inhibe las reacciones del aluminio.
• Estabilizadores de espuma (por ejemplo, aceite soluble): Aumentar la estabilidad de las burbujas 30-50%reduciendo los riesgos de derrumbe.

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Manufacturing Craft of Aluminium Paste & Powder for AAC

En Five Star Materials, nuestra pasta y polvo de aluminio para AAC se produce mediante un proceso delicado y riguroso. A continuación se muestra nuestro proceso de producción básico:

Preparación de la materia prima

Compramos materias primas de gran pureza a proveedores de confianza para garantizar la calidad de nuestros productos desde el origen.

Trituración

La materia prima se tritura para convertir los bloques de aluminio en partículas diminutas para su posterior procesamiento.

Proceso de mezcla

El polvo de aluminio triturado se mezcla con nuestros disolventes y aditivos especialmente formulados y, a continuación, se mezcla mediante un proceso de mezclado a alta velocidad. Este paso es muy importante, ya que determina la estabilidad de la pasta de aluminio y la forma de las partículas.

Filtración y pruebas

Tras la molienda, la pasta de aluminio pasa por un sistema de filtración para eliminar posibles impurezas. A continuación, nuestro equipo de control de calidad realizará una serie de pruebas sobre el producto, como el tamaño de las partículas, el brillo, el tacto metálico, etc., para confirmar que el producto cumple nuestros elevados estándares de calidad.

Embalaje y almacenamiento

Los productos que han superado rigurosas pruebas se envasan cuidadosamente y se almacenan en nuestros almacenes, listos para su envío a nuestros clientes.

Tenga en cuenta que este es un proceso de producción básico y que el proceso exacto puede variar en función de los requisitos específicos del producto. En Five Star Materials nos tomamos muy en serio el control de calidad y nos aseguramos de que nuestros productos cumplan nuestras estrictas normas de calidad en cada paso del proceso de producción.