5.Керамзит: сырьё, основы технологии, технологические схемы производства, свойства, применение.

Шлаковая пемза: основы технологии, способы получения, свойства, применение.

Керамзит - это искусственный пористый заполнитель, полученный в результате вспучивания при обжиге глинистого сырья. Керамзит получают в виде керамзитового гравия с зернами округлой формы. Структура зерен пористая, ячеистая.

Вспучивание глины при обжиге связано с двумя процессами:

1)газовыделение

2) переход глины в пиропластическое остояние.

Источниками газовыделения являются след, реакции:

1. восстановление окислов железа при их взаимодействии с органическими примесями (Fе₂Оз,Fе_зO₄, FeO). Реакция с выделением O₂

2. окисление органических примесей

3. дегидратация карбонатных и других пород с выделением СО2

В пиропластическое состояние глины переходят, когда при высокой температуре в них образуется жидкая фаза (расплав) в результате чего глина размельчается и приобретает спо­собность к пластической деформации. Одновременно глина становится газонепроницаемой и вспучивается выделяющимися газами.

Сырье: глинистые породы, состоящие из глинистых минералов и содержащие кварц, полевой шпат, карбонаты, железистые и органические примеси.

Монтмориллонитовые и гидрослюдистые глины с содержанием кварца до 30%, при этом суммарное содержание SiO₂, не должно превышать 70%, а Fe₂О_з должен быть не менее 12%.

Глина пригодна, если:

1)коэффициент вспучивания ≥ 3

2. легкоплавкость, 1обжига < 1250 °С

3. необходимый температурный интервал вспучивания - это разница между максимально воз можной Обжига (при которой происходит оплавление поверхности гранул) и температурой начала вспучивания (t при которой получают керамзит с ρ_ср = 0,95 г/см^З). Температурный интервал вспучивания должен быть не менее 50 °С.

Основы технологии:

1. добыча сырья в карьере и его транспортирование

2. переработка исходного сырья и получение сырцовых гранул из однородной керамической массы установленных размеров

3. термическая обработка сырцовых гранул, включающую сушку обжиг и последующее охлаждение готового продукта

4. сортировка, при необходимости дробления

5. складирование и отгрузка

Обжиг глиняных гранул производится по оптимальному режиму, т.к. необходимо чтобы интенсивное газовыделение (600-950 °С) совпадало по времени с переходом глины в пиропластическое состояние (t = 1100 °С), поэтому необходим быстрый нагрев гранул, для этого гранул предварительно высушивают, подогревают до 200-600 °С, а затем производят резкий нагрев до t вспучивания (1200 °С).

Обжиг осуществляется во вращающихся печах, диаметром 2,5...5 м и длинной 40-75 м, уклон печи к линии горизонта 3% и скорость вращения 2 об/мин. Среднее время нахождения материала в печи 45 мин.

1 - форсунка

2 - поток горячих газов

Существует 4 способа производства керамзита:

1)Сухой - наиболее прост и применяется для однородных глин без посторонних включений. Сырье дробится и направляется в печь, при вращении печи кусочки глины окатываются, превращаются в гранулы и вспучиваются.

2)Пластический - глинистое сырье увлажняется и готовятся гранулы с влажностью около 20 %.

Недостатки: большая теплоемкость, т.е. большой расход тепла, но лучше качество (при ув­лажнении можно вводить без добавки)

3)Порошково-пластический: глинистое сырье сначала измельчают в порошок, затем увлажняют, готовят гранулы и также как в пластическом способе.

4)Мокрый (шликерный) заключается в приготовлении из глины шликерной массы с влажно­стью 50 %. Масса подается в печь, оборудованную щелями.

Сразу после вспучивания керамзит быстро охлаждают до 800...900 °С для закрепления структуры, затем медленное охлаждение до 600...700 °С в течении 20 минут для затвердения стеклофазы, формирования кристаллических минералов.

ГОСТ 9759-83 предусматривает следующие фракции: 5... 10, 10.. .20, 20.. .40 мм.

По насыпной плотности делятся на 8 марок: М250...600. Керамзитовый гравий должен выдерживать 15 циклов замораживания и оттаивания с потерей массы не более 8 %. Водопоглощение не более 20... 30 % по массе за 1 ч.

Наиболее широкое применение керамзитобетон находит в качестве стенового материа­ла (МЗ00, М400 до М500) - одно, двух и трехслойные стеновые панели. На керамзите М700, М800 получают бетоны, используемые для производства панелей перекрытий и покрытий в мостостроении.

Шлаковая пемза - это искусственный пористый заполнитель, получаемый при быстром огненно-жидких доменных шлаков.

Основной процесс - вспучивания шлакового расплава водой.

1 ) Бассейновый способ производства - шлаковый расплав выливается опрокидной бассейн с перфорированным дном, через которое подается вода. Он вспучивается и отвердевает, затем выгружается и дробится

2) Брызгально-траншейный способ - расплав подается в траншею, при сливе в нее орошается водой из перфорированных труб, вспучивается и застывает в ней, после охлаждения сгребают экскаватором и дробят

3) Вододутьевой способ - разбивка массы расплава на отдельные гранулы сильной струей водовоз душной смеси с последующим смешением и вспучиванием. Поризация расплава производится в струнных аппаратах. Гранулы, вспученные в камере смешения, выбрасываются на экран, с которого попадают на приемные устройства и агрегируются в глыбы.

4) Гидроэкранный способ - последовательная обработка шлака на двух гидрожелобах. С пер­вого вспучивающийся шлаковый расплав струями воды бросается на вертикальный экран, отразившись от которого попадает на второй, снова подхватывается струями воды и направляется на пластинчатый перегружатель, где охлаждается и дробится.

Свойства: пористость открытая, средний диаметр пор 1...2 мм, насыпная плотность 800-1000 кг/м^З, пустотность не более 52% (ГОСТ 9760-86)

Применяется в качестве заполнителя для шлакопензобетонов - конструкционно-теплоизоляционных бетонов ограждающих конструкций.

Возможна коррозия арматуры из-за наличия серы.