книги из ГПНТБ / Элинзон, М. П. Производство искусственных заполнителей
.pdf100 Глава II. |
Производство керамзита и его разновидностей |
ние в гравии |
расколотых зерен — не выше 15% по мас |
се; коэффициент формы гранул керамзита — не более |
1,5; потеря массы гравия при кипячении — не выше 5%; содержание в гравии сульфидных и сульфатных соеди нений в пересчете на SO3 — не более соответственно 1 и
3%.
По данным НИИкерамзита, промышленность выдает
продукцию |
со следующими показателями: объемная |
|
насыпная |
масса керамзита колеблется от 380 до |
|
800 кг/м3; |
прочность при сдавливании |
в цилиндре — от |
0,8 до 5,9 МПа, водопоглощение — от 8 |
до 21,5%. |
Результаты наших исследований керамзита промыш ленного производства ряда заводов показали колебания объемной насыпной массы в пределах от 330 до 850 кг/м3, объемной массы в куске — от 320 до 1540 кг/м3, объемной насыпной массы керамзитового песка, полу ченного дроблением сваров или гравия фракции 2 0 — 40 мм, — от 430 до 1100 кг/м3, объема межзерновых пус тот — от 40 до 49 %; водопоглощения — от 8 до 31 %; проч ности при сдавливании в цилиндре — от 1,8 до 6 МПа.
Среднегодовые показатели объемной насыпной массы керамзитового гравия различных фракций составляют примерно 550 кг/м3; прочности при сдавливании в ци линдре — 2,5—2,7 МПа. За последние годы прочность керамзита практически мало изменилась, тогда как объ емная насыпная масса увеличилась примерно на 18— 20%- Объемная насыпная масса керамзитового гравия на отдельных заводах различается в 3,5 раза, а проч ность — почти в 8 раз.
Однородность керамзитового гравия может быть уве личена путем его обогащения, например в сепараторах кипящего слоя, принцип работы которых описан в гла
ве I.
Шунгизит. Шунгизитовый гравий в зависимости от
свойств |
исходного шунгита и размера |
фракций (5—10 |
|
и 10— 20 |
мм) характеризуется следующими |
показате |
|
лями: |
|
|
|
объемная насыпная м асса............................ |
290-550 кг/ма |
||
прочность (при сдавливании в цилиндре) . |
0,4—2,3 |
МПа |
|
морозостойкость (число циклов заморажи |
25 |
|
|
вания |
и оттаивания) |
|
6. Основные свойства керамзита и его разновидностей |
J01 |
Объемная насыпная масса шунгизитового песка, по лученного обжигом шунгита мелких фракций в печи ки пящего слоя, 480—625 кг/м3.
Легкие бетоны на основе шунгизита характеризуют ся показателями свойств, приведенными в табл. 12.
Т а б л и ц а 12. Физико-технические свойства легкого бетона на основе шунгизита
Показатели |
|
|
Марка |
бетона |
|
|
||
|
15—20 |
50 |
75 |
100 |
200 |
|||
|
|
|
|
|||||
Объемная масса, |
500 (бетон |
900— |
1070— |
1010— |
1400 |
|||
кг/м3 |
|
|
|
крупнопо- |
1000 |
1200 |
1300 |
|
Расход |
цемента |
ристый) |
200 |
250 |
300 |
400 |
||
150 |
||||||||
па 1 м3 бетона, |
кг |
_ |
|
|
|
|
||
Влажность бето- |
|
Не более |
11 |
|
||||
па, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
Морозостой |
|
— |
|
75 |
|
|
||
кость (число цик |
|
|
|
|
|
|||
лов |
заморажива |
|
|
|
|
|
||
ния и оттаивания) |
|
|
|
|
|
|||
Теплопровод- |
бе |
— |
|
0,232 |
|
|
||
ность легкого |
|
|
|
|
|
|||
тона при объемной |
|
|
|
|
|
|||
массе |
|
бетона |
|
|
|
|
|
|
1100 кг/м3, |
|
|
|
|
|
|
||
Вт/(м-°С) |
и набу- |
|
|
0,02—0.15 |
|
|||
Усадка |
— |
|
|
|||||
хание, |
мм |
упру- |
|
|
9400—10 900 |
|
||
Модуль |
— |
|
|
|||||
гости, |
МПа |
|
|
|
|
|
|
Зольный гравий. В зависимости от вида сжигаемого твердого топлива (антрацит, каменный и бурый угли, фрезерный торф, смешанное топливо) объемная насып ная масса зольного гравия колеблется от 400 до 800 кг/м3, а его прочность от 2,3 МПа и выше. По данным НИИЖБ, объемная насыпная масса зольного гравия завода железобетонных изделий № 3 (Кашира) колеб лется в пределах 300—600 кг/м3 при прочности (в ци линдре) от 0,8 до 4 МПа. Легкий бетон на зольном гра вии того же завода характеризуется показателями, при веденными в табл. 13.
102 Глава II. Производство керамзита и его разновидностей
|
Т а б л и ц а 13. |
Свойства легкого бетона |
|
||||
|
|
|
на зольном гравии |
|
|
||
Показатели |
|
|
|
Марка |
бетона |
|
|
|
|
50-75 |
100-200 |
300-400 |
|||
|
|
|
|
||||
Объемная |
насыпная |
360 |
360 |
685 |
|||
масса зольного |
гравия, |
|
|
|
|
||
кг/м3 |
цемента |
на |
260 |
320 |
500 |
||
Расход |
|||||||
1 м3 бетона, кг |
|
пос |
5 |
10,7 |
31,4 |
||
Прочность бетона |
|||||||
ле пропаривания, |
МПа |
900 |
1170 |
1520 |
|||
Объемная |
масса |
бето |
|||||
на в сухом состоянии, |
|
|
|
|
|||
кг/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
Водопоглощение такого заполнителя составляет 17— |
|||||||
13% по массе, потеря |
массы |
после 25 |
циклов |
попере |
менного замораживания и оттаивания — 0,03—0,01%, а коэффициент теплопроводности легкого зольного гра вия при влажности по массе 3,2%—0,145 Вт/(м-°С).
По данным Каширского завода железобетонных из делий № 3, цех зольного гравия выпускает продукцию с объемной насыпной массой от 250 до 550 кг/м3 (сред негодовая 380 кг/м3) и прочностью (при сдавливании в цилиндре) соответственно от 0,4 до 2,5 МПа (средне годовая 0,9 МПа).
Т а б л и ц а |
14. |
Свойства глинозольного керамзита |
||
|
|
|
Состав шихты |
|
|
|
|
|
50% глины и 50% |
Показатели |
|
30% глины |
40% глины |
золы, или 48% |
|
|
и 70 % золы |
и 60% золы |
глины, 50% золы, |
|
|
|
|
2% опудривающей |
|
|
|
|
добавки |
Марка заполнителя |
400—700 |
700 |
450—700 |
|
Прочность, МПа |
% |
0.85—4,8 |
4,5 |
2,6—6.3 |
Водопоглощение, |
7—25 |
24 |
8—16 |
|
Потеря массы при ки |
2—4 |
1 |
1— 5 |
|
пячении, % |
(чис |
15 |
15 |
15-50 |
Морозостойкость |
ло циклов заморажива ния и оттаивания)
6. Основные свойства керамзита и его разновидностей |
ЮЗ |
Глинозольный керамзит. В зависимости от свойств глинистой породы и золошлаковой смеси, а также вида введенной добавки и их соотношения свойства глино зольного керамзита характеризуются показателями табл. 14.
* *
*
В первые годы становления керамзитовой промыш ленности предприятия строились по индивидуальным проектам.
Первый типовой проект цеха по производству керам зита производительностью 100 и 200 тыс. м3 в год в ва риантах обжига на газе, мазуте и твердом топливе был выполнен в 1959 г. институтом Гипростройматериалы. В 1962 г. институт разработал типовые проекты по про изводству керамзита мощностью 100 и 200 тыс. м3 в год.
В 1967 г. Гипростромом (Москва) разработан типо вой проект завода по производству керамзитового гра вия с пластическим способом подготовки шихты произ водительностью 100 тыс. м3 в год. В этом проекте преду смотрены: установка камневыделительных вальцов и глиномешалки; возможность применения твердых доба вок для интенсификации вспучивания сырья; применение слоевого холодильника конструкции НИИкерамзита; за мена пневматического транспорта механическим; соору жение узла дробления спеков и несортных крупных фрак ций керамзитового гравия и ряд других второстепенных изменений.
В |
1971— 1972 гг. Гипростромом |
(Москва) разработа |
|
ны |
типовые проекты |
по производству керамзитового |
|
гравия с пластическим |
методом |
подготовки шихты, |
а также шунгизита с сухим методом подготовки шихты производительностью 200 тыс. м3 в год. Особенности этих проектов описаны выше. В настоящее время рабо тает свыше 160 керамзитовых предприятий, выпускаю щих более 14 млн. м3 керамзита.
Средний коэффициент использования вращающихся однобарабанных печей достигает 0,84, а двухбарабан ных— 0,71. Наиболее высоки коэффициенты использо вания вращающихся печей по времени (0,83—0,89) на предприятиях мощностью 100 тыс. м3 в год и более.
104 Глава II. Производство керамзита и его разновидностей
Расход глинистой породы колеблется в зависимости от ее вспучиваемости от 0,4 до 1 м3 на 1 м3 керамзито вого гравия, составляя в среднем 0,6 м3. Предприятия, использующие высоковспучивающееся сырье, например г. Куйбышева и прилегающих районов, некоторые мос ковские и др., являются наиболее рентабельными.
Расходы технологического топлива на однотипных предприятиях различны. В ряде случаев затраты на топливо колеблются от 18 до 41% общей стоимости ке рамзита, составляя: от 75 до 250—270 кг условного топ лива для предприятий мощностью до 100 тыс. м3 в год при среднем расходе 114 кг; для предприятий мощно стью от 100 до 200 тыс. м3 в год — от 77 до 245 кг при среднем расходе 120 кг, а для предприятий мощностью свыше 200 тыс. м3 в год — от 70 до 150 кг при среднем расходе около 100 кг условного топлива. Исключение составляют современные мощные предприятия (свыше 200 тыс. м3 в год), большинство из которых расходуют технологическое топливо меньше планового.
Анализ имеющихся данных показывает, что расход электроэнергии на керамзитовых предприятиях одной и той же мощности различен. Так, при мощности от 50 до
100 тыс. м3 |
керамзита в год расход электроэнергии |
со |
|||||||
ставляет от 8 до 95 кВт-ч, а при |
мощности от 100 до |
||||||||
200 тыс. м3 в год — от |
17 до 52 кВт-ч. Это может быть |
||||||||
объяснено различным |
качеством |
сырья, |
разнообразием |
||||||
|
Т а б л и ц а |
15. Зависимость выработки на одного рабочего, |
|
||||||
|
|
|
заработной платы и средней себестоимости |
|
|||||
|
|
|
|
от производительности предприятия |
|
||||
Производитель |
Выработка, % |
Расходы на зара |
Сравнительная |
||||||
ность предприя |
ботную плату, % |
средняя себе |
|||||||
тия, тыс. м3/год |
|
|
общих |
расходов |
стоимость, |
% |
|||
От |
10 |
до |
25 |
100 |
|
|
100 |
164 |
|
» |
26 |
» |
50 |
157 |
|
|
48 |
168 |
|
» |
51 |
» |
75 |
159 |
|
|
— |
129 |
|
» |
76 |
» |
100 |
176 |
|
|
47 |
116 |
|
» |
101 |
» |
200 |
212 |
|
|
31 |
114 |
|
Выше 200 |
|
320 |
|
|
23 |
100 |
|
П р и м е ч а н и е . В таблице не учтены показатели предприятий Дальнего Востока и Крайнего Севера, где стоимость продукции выше вследствие использования дальнепривозного сырья.
6. Основные свойства керамзита и его разновидностей |
Ю5 |
применяемого оборудования и различием в проектных решениях.
Выработка на одного рабочего повышается, а расхо ды на заработную плату и средняя себестоимость керам зита снижаются с увеличением мощности керамзитово го предприятия (табл. 15). Себестоимость керамзита воз растает с увеличением его объемной насыпной массы, как это видно из следующих данных:
Объемная насыпная масса керамзита, |
Относительная себестоимость |
|||
|
|
кг/м1 |
Керамзита, % |
|
|
До 300 |
|
100 |
|
От 301 до 400 |
188 |
|||
» |
401 |
» |
500 |
228 |
» |
501 |
» |
600 |
291 |
Дальнейшее развитие производства керамзита при мощности предприятий не менее 200 тыс. м3 в год (в от дельных случаях 100 тыс. м3 в год) планируется с ис пользованием лишь местного высококачественного сырья. Такие предприятия целесообразно строить в комп лексе с домостроительными комбинатами.
На новых керамзитовых предприятиях подготовку шихты целесообразно вести и по бесформовочной тех нологии, обжиг гранул — в двухбарабанных печах с теп лообменниками, обогащение готового продукта— в се параторах, работающих по принципу кипящего слоя. Получит значительное развитие технология получения керамзитового песка в печах кипящего слоя. Намечает ся освоить автоматизированные предприятия, что по зволит повысить качество керамзита (снизить его объ емную массу при большей прочности) и технико-эконо мические показатели его производства.
Производство керамзита из шунгита (шунгизита) и других вспучивающихся сланцевых пород намечено значительно увеличить в 1975 г. и последующие годы. Для развития производства шунгизита будет соответст венно увеличена мощность дробильно-сортировочного завода по добыче шунгитовых пород и получению фрак ционированного щебня и песка. В этом пятилетии Минстройдормаш организует изготовление и поставку обо рудования для производства керамзита (шунгизита) из сланцевых пород производительность^ 100 и 2Q0 тыс. м3 в год.
106 Глава II. Производство керамзита и его разновидностей
ВНИПИ Теплопроект Минмонтажспецстроя СССР
разрабатывает типовую технологию заводского произ водства зольного гравия из золы различных видов твер
дого топлива. Предусмотренная мощность |
предприятий |
по производству зольного гравия— 100 |
тыс., иногда |
50 тыс. м3 в год. |
|
Важно в ближайшие годы продолжать теоретические и лабораторно-экспериментальные исследования, свя занные с изучением влияния минералогического состава сырья и его реологических свойств на процессы вспучи вания, исследование соотношения и распределения фаз по толщине гранулы, изучение влияния макро- и мик роструктуры различных зон гранул на их свойства, влия ния толщины и плотности наружных оболочек гранул на их стойкость. Большое значение имеет внедрение в про изводство результатов исследований и дальнейшее со вершенствование технологии керамзита. В частности, для подготовки ряда глинистых пород необходима раз работка агрегата типа пресс-вальцов, предназначенного для изготовления гранул заданных размеров; дырчатые вальцы не обеспечивают получение гранул округлой фор мы и размером менее 10 мм.
Опыт показывает, что в производстве керамзита гра нуляция глины для получения гранул требуемого раз мера не обязательна до ее поступления во вращающую ся печь. Движение материала в печи при одновремен ной его тепловой обработке создает условия для грану ляции сырья в зоне сушки вращающейся печи. При этом зона может быть превращена в своего рода теплообмен ник, где происходят одновременно и грануляция, и эф фективная сушка.
Важнейшими, с нашей точки зрения, исследованиями в области использования шунгитов и других сланцевых пород для получения пористых заполнителей является дальнейшее совершенствование технологии и оборудова ния для производства пористых заполнителей, в том числе пористого песка из этого сырья, в особенности во просы добычи и обогащения последнего.
Целесообразно уделить внимание также разработке теоретических основ технологии и вопросам технико-эко номического обоснования дальнейшего развития золь ного гравия и глинозольного керамзита.
Г Л А В А III
ПРОИЗВОДСТВО АГЛОПОРИТА
1. ИСХОДНОЕ СЫРЬЕ И МЕТОДЫ ЕГО ИСПЫТАНИЯ
Сырье для производства аглопоритового щебня
В качестве сырья для производства аглопоритового щебня пригодны следующие природные глинистые по роды: суглинок, супесь, лёссы, аргиллит, глинистый сла
нец, а также глинистые |
углесодержащие |
отходы про |
мышленности— горелая |
порода, отходы |
от добычи и |
обогащения углей, кусковые топливные шлаки от слое вого сжигания ископаемых углей или от химической их переработки в газообразное топливо и тонкодисперсная зола ТЭС.
Химический состав глинистых пород, рекомендуемых
для |
производства |
аглопоритового |
щебня, |
по данным |
|
НИИСМ |
БССР, |
колеблется в |
следующих |
пределах |
|
(в |
%): |
S i0 2 — 55—85; А120 3 — 8—20; Fe20 3 — до 8; |
|||
CaO +M gO до 20 |
(содержание крупнозернистых карбо |
натных включений — не более 5%, в том числе крупно стью 5—2 мм — не более 1).
Гранулометрический состав |
глинистого |
сырья, |
при |
|||
годного для |
производства |
аглопоритового |
щебня, |
при |
||
веден в табл. |
16. |
|
|
|
|
|
Лёссы (наиболее распространенные) обычно имеют |
||||||
следующий химический состав |
(в % ): S i0 2 |
от 50 до 79; |
||||
А120 3+ Т Ю 2 о т 5,7 до 17,5; |
Fe20 3 от 1 |
до 4,3; СаО от 0,7 |
||||
Т а б л и ц а 16. Характеристика глинистых пород |
|
|||||
|
для производства аглопоритового щебня |
|
||||
|
|
Содержание частиц, % по массе |
|
|||
Порода |
|
глинистых |
пыли (от 0,005 |
до |
||
|
(меньше 0,005 мм) |
0,05 |
мм) и песка |
|||
|
|
|
|
(от 0,05 до 5 мм) |
||
Глина |
J |
Более 60 |
|
Менее 40 |
|
|
1 |
60—30 |
|
40—70 |
|
||
Суглинок: |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
тяжелый |
|
30—20 |
|
70—80 |
|
|
средний |
|
20—15 |
|
80—85 |
|
|
легкий |
|
15—10 |
|
85—90 |
|
|
Супесь |
|
10—5 |
|
90—95 |
|
|
Лёссы |
|
3—15 |
|
51—79 |
|
108 Глава III. Производство аглопорита
до 13,8; MgO от следов до 1,2; R2O от следов до 2,6; S 0 3
от 0,4 до 1,2; |
п. п. п. — от 4,2 до |
13,6. |
|
|
Топливные шлаки и золы от сжигания каменных и |
||||
бурых углей |
характеризуются |
следующим |
составом |
|
(в %): S i0 2 от 20 до 60; А120 3 от 15 |
до 45; Fe20 3 от 2 |
|||
до 35; СаО до 8. |
|
своими |
структур |
|
Перечисленное сырье различается |
но-механическими свойствами, предопределяющими со ответствующие методы их подготовки к термической об
работке. Так, подготовка шихты |
ряда разновидностей |
сырья связана лишь с дроблением |
и гомогенизацией, а |
в других случаях также с ее грануляцией. Для выбора |
метода подготовки шихты из данного сырья и необходи мого для этого оборудования, а также для унификации последнего сырье, в зависимости от его структурно-ме
ханических свойств, можно разделить |
на следующие |
три условные группы: |
зернистые при |
первая группа — сухие, плотные или |
родные глинистые породы или соответствующие отходы промышленности: глинистые сланцы невспучивающиеся или слабовспучивающиеся, глинистые сланцеватые угле содержащие породы от добычи и обогащения угля, топ ливные кусковые шлаки;
вторая группа — рыхлые природные глинистые поро ды естественной или повышенной влажности и соответст вующие отходы промышленности: слабовспучивающие ся или невспучивающиеся глины, суглинки, супеси, лёссы, а также глинистые углесодержащие отходы от добы чи и обогащения угля;
третья группа — сухие зернистые или тонкодисперс ные (пылевидные) материалы: золы от пылевидного сжигания углей, газогенераторные золы.
С экономической точки зрения для производства аглопоритового щебня в первую очередь целесообразно использовать отходы промышленности, а при их отсут ствии— природные глинистые породы. При отсутствии или недостаточном количестве топлива в исходном сырье рекомендуется использовать помимо ископаемых углей местные топливосодержащие материалы — топ ливные шлаки от слоевого сжигания угля, золы ТЭС и негорелую шахтную породу с большим содержанием го рючей части.
/. Исходное Сырье и методы его испытания |
109 |
Сырье для производства аглопоритового щебня ис следуют по методике,, приведенной в Указаниях по ис пытанию сырья для производства аглопорита*. Испыта ния проводят в два этапа — в лабораторных и промыш ленных условиях.
Лабораторные испытания. Лабораторные испытания сырья проводят без введения в шихту каких-либо доба вок и лишь при отрицательных результатах с добавка ми— возвратом**, глинистой породой, сульфитно-дрож жевой бражкой, мелкими опилками, фрезерным торфом и т. д. При использовании сырья, не содержащего топ лива или содержащего его менее 10%, в шихту вводят топливную добавку в таком количестве, чтобы общее со держание топлива в сухой шихте составляло 10%. По общепринятой методике определяют объемную насып ную массу, зерновой состав, влажность и потери массы при прокаливании средней пробы сырья.
Лабораторными испытаниями выявляют оптималь ные параметры процессов подготовки и спекания шихты.
Шихту подготавливают следующим образом. Куско вое и крупнозернистое сырье дробят до крупности 5 мм и при необходимости предварительно подсушивают. В случае применения добавок предельная крупность их зерен не должна превышать: для топлива — 3 мм; для
топливосодержащего материала и глинистой |
породы — |
||||
5 мм; для возврата и опилок— 10 мм. |
|
|
|
||
Смешивают и увлажняют шихту в лабораторной ме |
|||||
шалке принудительного действия |
(рис. 14). |
Сначала |
|||
смешивают отдозированные |
сухие |
составляющие |
ших |
||
ты, затем с помощью пульверизатора |
добавляют |
воду |
|||
или увлажняющую добавку |
(раствор |
сульфитно-дрож |
жевой бражки, глиняную пульпу и т. п.). При подготов ке шихты из сырья первой группы всю добавку вводят во время перемешивания, а при подготовке шихты из сырья второй или третьей групп половину общего коли чества добавки вводят во время перемешивания, после чего массу подвергают окомкованию (грануляции)
*Госстройиздат, 1963.
**Возврат — недостаточно спекшиеся между собой частицы
шихты, а также дробленый аглопорит, которые используют как до бавку, повышающую газопроницаемость шихты и снижающую со держание в ней топлива.