книги из ГПНТБ / Элинзон, М. П. Производство искусственных заполнителей

товом гравии, максимальная прочность которого в ци­ линдре не превышала 3,5 МПа (при средней 2 МПа), были получены легкие высокопрочные бетоны, мини­ мальная марка которых составляла 250 при средней 400.

Теплопроводность легких бетонов на аглопоритовом гравии отвечает требованиям, предъявляемым к бетонам на аглопоритовом щебне. Коэффициент теплопроводно­ сти исследуемых бетонов в зависимости от их объемной массы изменялся в пределах от 0,35 до 0,7 Вт/(м-°С) и может быть принят по табл. 1 СНиП П-А.7-62.

Морозостойкость легких бетонов на аглопоритовом гравии отвечает требованиям соответствующих стандар­ тов. Образцы бетонов выдерживали по 50 и 100 циклов попеременного замораживания и оттаивания без измене­ ния прочности.

Арматура в легких бетонах плотной структуры на аг­ лопоритовом гравии, как показали специальные исследо­ вания, не корродирует.

Бетон на аглопоритовом гравии водо- и воздухостоек Коэффициент размягчения составил для бетонов различ­ ных составов 0,87—0,95.

Строительные свойства легкого бетона на аглопори­ товом гравии характеризуются следующими показателя­ ми: прочность при осевом растяжении 0,075—0,065; мо­

9 ГПа; коэффициент Пуассона 0,17—0,18; сцепление ар­ матуры с аглопоритобетоном — такое же, как у тяжело­ го бетона.

Из изложенного вытекает следующее. Аглопоритовый гравий из золы-уноса — весьма эффективный заполни­ тель для конструктивно-теплоизоляционных, в особен­ ности конструктивных легких бетонов. Эффективность применения легких бетонов на аглопоритовом гравии объясняется возможностью комплексного их использова­ ния для массового производства практически всей но­ менклатуры строительных изделий и конструкций, вклю­ чая напряженно-армированные.

Наиболее эффективен аглопоритовый гравий для бе­ тонов высоких марок. При этом прочность аглопоритового гравия для получения бетона заданной марки может быть в 1,5—2 раза меньшей, чем предусмотрено требо­ ваниями на керамзит. При соответствии марок бетон на аглопоритовом гравии по своим свойствам равноценен керамзитобетоиу, а потому применять его можно в тех же областях, что и конструктивный керамзитобетон.

За последние годы разработаны проекты предприя­ тий по производству аглопоритового щебня и песка из глинистых пород, отходов углеобогатительных фабрик и золы ТЭС, а также аглопоритового гравия из золы с про­ изводительностью до 250—300 тыс. м3 в год.

В 1967 г. Гипростройматериаламн разработан типо­ вой проект по производству аглопоритового щебня и пес­ ка из суглинков производительностью 100 тыс. м3 в год.

Эксплуатация аглопоритового цеха па Минском кир­ пичном заводе № 2 , вырабатывающего аглопоритовый щебень из суглинков, выявила некоторые недостатки ра­ боты отдельных узлов, которые устранялись путем мо­ дернизации или замены оборудования. К ним относятся: замена ящичного питателя СМ-664 транспортной лентой шириной 1100 мм; исключение из цепи аппаратов мо­ лотковой дробилки СМ-431 для недожога, превращавшей последний в пыль; установка электромагнитного сепара­ тора ЭГТ-1 на ленте сырья; замена камневыделительных вальцов СМ-416 вальцами типа СМ-150; футеровка внут­ ренней поверхности барабанного гранулятора резиновой лентой (для предотвращения прилипания глинистой по­ роды), демонтаж очистного вала и увеличение скорости гранулирующего вала; модернизация ленточного пита­ теля, направляющих приводной станции машины СМ-961, ленточных конвейеров просыпи, выбивных ре­ шеток, колосников дробилки СМ-962, дробилки ДДЗ-1Е, грохотов ГВР-1Б (заменены на каскадные), аспирацион­ ных систем цеха.

В 1972 г. Гипростром (Киев) по результатам исследо­ ваний ВНИИСТРОМ разработал проект цеха (завода) по производству аглопоритового гравия из золы ТЭС

производительностью 250—300 тыс. м3 в год, в том числе 50—60 тыс. м3 аглопоритового песка.

В цехе устанавливаются две агломерационные обжи­ говые машины типа СМС-117 шириной 1,5 м, длиной 40 м, серийный выпуск которых организован в настоя­ щее время на куйбышевском заводе «Строммашина». Расчетные скорости машины по проекту — 0,95 и 1,05 м/мин. При принятом режиме охлаждения темпе­ ратура обожженных гранул при выходе из машины со­ ставляет 200—250° С. При укладке на машину слоя гра­ нул высотой 250 мм и непрерывном режиме работы 7200 ч в год мощность одной машины составит 125— 150 тыс. м3 в год. Производительность цеха соответствен­ но определяется в 250—300 тыс. м3 в год, в том числе 200—240 тыс. м3 аглопоритового гравия и 50—60 тыс. м3 аглопоритового песка. Годовая потребность цеха в су­ хой золе-уносе составит 180—215 тыс. т.

Для улучшения условий формования и повышения прочности сырцовых зольных гранул в шихту рекомен­ дуется вводить раствор сульфитно-дрожжевой бражки или глинистую породу.

Проектом предусмотрены три варианта отделений приема и подготовки золы, соответствующие использо­ ванию сухой золы-уноса, зольной пульпы и золошлако­ вой смеси из отвала. Для производства аглопоритового гравия наиболее рационально использование сухой зо­ лы-уноса, улавливаемой электрофильтрами ТЭС.

По первому варианту сухая зола пневмотранспортом подается в силосные банки, примыкающие к производ­ ственному корпусу цеха аглопоритового гравия. Высота силосных банок допускает подачу в них золы также из автоцементозоловозов. При этом возможен ввод в нее аглопоритового песка (возврата производства) или пы­ левидного топлива в случае незначительного содержа­ ния его в золе. Из силосных банок зола и добавки по­ ступают в отделение приготовления шихты.

По второму варианту сгущенная зольная пульпа песковыми насосами подается для обезвоживания в ди­ сковые вакуум-фильтры или непрерывно действующие автоматизированные фильтры, а затем в расходные бун­ кера. Для предотвращения слеживания золы расходные бункера имеют цилиндрическую форму.

184 Глава III. Производство аглопорита

По третьему варианту золошлаковая смесь из отвала, доставляемая автотранспортом, складируется под наве­ сом, размещенным вблизи цеха. После разрыхления на двух последовательно установленных валковых дробил­ ках смесь скребковым конвейером подается в установ­ ленные в производственном корпусе расходные бунке­ ра, конструкция которых аналогична принятым во вто­ ром варианте.

Во всех трех вариантах отделений запроектирована дозировка золы по массе. Отдозированная зола подается в шихтосмеситель. Начиная от шихтосмесителей техно­ логические и компоновочные решения цеха едины неза­ висимо от вида используемой золы.

Отделение подготовки шихты включает смесители конструкции «Механобр», дозировочные устройства для ввода добавок и воды и тарельчатые грануляторы. В сме­ сители через дозаторы подают раствор сульфитно-дрож­ жевой бражки, глиняный шликер или воду, требуемое соотношение которых поддерживается автоматически. Влажность шихты в зависимости от свойств золы и до­ бавок может быть в пределах 2 2 —35% и автоматически фиксируется изотопным влагомером. Из смесителя ших­

обеспечивает стабильность процесса термической обра­ ботки и выдачу аглопоритового гравия требуемого гра­ нулометрического состава.

Из грануляторов сырцовые гранулы подают на челноковый распределитель, который через роликовый ук­ ладчик загружает агломерационную обжиговую маши­ ну. Заданная высота слоя гранул регулируется автома­ тически.

Для поддержания требуемого режима тепловой обра­ ботки за загрузочным узлом машины установлен горн.

В дробилке СМ-962 контактно спекшиеся гранулы распадаются на отдельные зерна, а спек дробят на кус­ ки размером до 100 мм. Из дробилки материал посту­ пает на пластинчатый конвейер, где дополнительно ох­ лаждается просасываемым воздухом, а затем подают на вибрационный грохот для отделения зерен гравия от

кусков. Гравий (80%) поступает в бункер пневмотранспортного устройства, а куски проходят двухстадийное дробление, после чего поступают в тот же бункер. Из бункера материал с помощью напорного вентилятора поступает на грохот, расположенный над силосным складом. Полученные после грохота фракции размером менее 5, 5— 10 и 10—20 мм поступают в соответствующие силосы, из которых загружаются в железнодорожные ва­ гоны или автомашины.

Весь производственный процесс получения аглопоритового гравия максимально автоматизирован и регули­ руется оператором с центрального пульта.

Строительство первых опытных установок по произ­ водству аглопоритового щебня и песка из глинистых пород и топливных шлаков с чашами периодического действия и ленточными машинами непрерывного дейст­ вия началось в Советском Союзе с 1954 г.

В 1974 г. эксплуатировалось 35 предприятий с общей проектной мощностью около 1,3 млн. м3, выпустивших примерно 1 млн. м3 продукции; по сравнению с 1970 г. объем производства этого заполнителя увеличился на 27%. Выпуск аглопоритового щебня составлял на пред­ приятиях мощностью до 50 тыс. м3/год — 31%; от 51 до 100 тыс. м3/год — 36% и от 101 до 2 0 0 тыс. м3/год — 33% •

Коэффициент использования оборудования по време­ ни составил в 1974 г. 0,85. Наибольшая производитель­ ность труда достигнута в аглопоритовом цехе Минского кирпичного завода № 2 , а также Алмалыкском кирпич­ ном заводоуправлении № 6 .

Большинство аглопоритовых предприятий являются цехами домостроительных комбинатов или заводов (же­ лезобетонных изделий, строительных материалов, гли­ няного кирпича).

Фактические удельные капиталовложения составля­ ют 8,33 руб/м3 аглопоритового щебня. Производитель­ ность труда на аглопоритовых предприятиях в 1974 г. по сравнению с 1970 г. возросла примерно на 9%.

В текущей и последующих пятилетках производство аглопоритового щебня и песка будет развиваться в зна­ чительно больших масштабах. Помимо использования глинистого сырья, главным образом суглинков, особое внимание будет обращено на применение в качестве ис­

186 Глава III. Производство аглопорита

ходного сырья углесодержащих побочных продуктов промышленности — отходов углеобогатительных фабрик и золы-уноса тепловых электростанций. Уже разработа­ ны технологические и теплотехнические параметры про­ изводства аглопоритового щебня и песка из отходов углеобогатительных фабрик. Такое производство органи­ зуется в основных угольных бассейнах СССР, в том числе в Карагандинском, Донецком, Кузнецком, Экибастузском.

Объем производстсва аглопоритового гравия из зо­ лы-уноса ТЭС достигнет в текущем и следующих пяти­ летиях нескольких миллионов кубических метров. В на­ стоящее время разработаны технические условия на зо­ лу и методы установления ее пригодности для производ­ ства аглопоритового гравия.

Производство аглопоритового гравия будет осущест­ вляться с применением ленточных агломерационных ма­ шин типа СМС-117.

В 1975 г. намечено строить предприятия мощностью 200—400 тыс. м3 в год и лишь в отдельных случаях — 100 тыс. м3 в год. Кроме того, весьма целесообразно зна­ чительно расширить мощности действующих предприя­ тий. В этом случае удельные капитальные вложения уменьшаются на 25—30% по сравнению с новым строи­ тельством. Увеличение мощности предприятий позволит снизить трудовые затраты по производству аглопорита на 35—40%• В настоящее время наиболее целесообраз­ но применять оборудование серийного производства — ленточные агломерационные машины непрерывного дей­ ствия секционного типа с комплектом оборудования по подготовке шихты.

Намечается внедрение в производство автоматических устройств для регулирования основных переделов про­ изводства аглопорита, а также введение в действие авто­ матизированных заводов. Это даст возможность увели­ чить производительность труда и улучшить качество аглопорита.

Кроме того, с учетом области рационального исполь­ зования, предусмотрен выпуск более легкого и высоко­ прочного аглопорита, а также аглопорита для бетонов специального назначения (жароупорных, кислото- и ще­ лочестойких, защищающих от излучений и др.).

Г Л А В А IV

ПРОИЗВОДСТВО ШЛАКОВОЙ ПЕМЗЫ

I. ИСХОДНОЕ СЫРЬЕ И МЕТОДЫ ЕГО ИСПЫТАНИЯ

Параметры процесса получения и свойства шлаковой пемзы зависят от химического состава и физических свойств поризуемого расплава. Для производства шла­ ковой пемзы пригодны расплавы металлургических шла­ ков, главным образом доменных, не склонные к желези­ стому, марганцовистому, известковому и силикатному распаду, примерно следующего химического состава (в %): S i0 2 не менее 35; СаО не более 45; А120 3 не ме­ нее 8 и не более 18; МпО и FeO в сумме не более 3; MgO в пределах 6 — 10%. Жидкие доменные шлаки большин­ ства заводов СССР отвечают указанным требованиям по химическому составу. Шлаки ряда заводов УССР и Центра подвержены'силикатному распаду.

По физическим свойствам расплавы доменных шла­ ков, пригодные для производства шлаковой пемзы, долж­ ны отвечать примерно следующим требованиям: темпе­ ратура расплава не менее 1250° С; температура кристал­

доменных шлаков ряда заводов СССР характеризуются следующими основными показателями физических свойств: температура расплавов по выходе из печи

от 2 до 4 Па-с; поверхностное натяжение расплавов при температуре 1250—1500° С 0,37—0,5 Н/м. С повышением температуры и уменьшением содержания в шлаке А120 3 вязкость расплава уменьшается и при содержании А120 3 свыше 30% поверхностное натяжение превышает 0,5 Н/м.

Помимо перечисленных требований для установления параметров процесса получения шлаковой пемзы и вы­

188 Глава IV. Производство шлаковой пемзы

бора необходимого для этого оборудования важно так­ же знать и такие свойства расплава, как газотворность, удельная теплоемкость, энтальпия, теплопроводность и температурный коэффициент объемного расширения, а также химический состав шлаков.

Состав и физические свойства расплавов доменных шлаков, основная масса которых получается при выплав­ ке передельных и литейных чугунов, определяются хими­ ко-минералогическим составом пустой породы руды, зо­ лы кокса, содержанием серы в шихте, ходом процесса восстановления и др.

Шлаки передельных и литейных чугунов в основном содержат S i0 2, А120з, СаО и MgO; FeO и МпО обычно присутствуют в небольших количествах; сера содер­ жится в виде сульфидов CaS, MnS, FeS, меньше

MgS.

В доменных шлаках основного состава преобладаю­ щими кристаллическими фазами являются ларнит

(2 C a0 -Si0 2) и геленит (2 Ca0 -Al20 3 -Si0 2), а в шлаках кислого состава — псевдоволластонит (C aO -Si02) напор­

став которого входит закись марганца и железа. В ряде случаев теоретический минералогический состав домен­ ных шлаков может быть установлен при помощи диа­ грамм состояния СаО—MgO—А120з—S i0 2. Однако ми­ нералогический состав различных шлаков, как это убе­ дительно показано Д. С. Белянкиным, В. В. Лапиным, Н. А. Тороповым, А. В. Рудневой и др., значительно от­ личается от теоретического. Объясняется это неравно­ весными условиями кристаллизации шлаков в производ­ ственных условиях и наличием в их составе многих ми­ кроэлементов.

В тройной системе S i0 2—А120 3—СаО шлаки распо­ ложены в наиболее легкоплавкой области. Разнообразие состава шлаков заводов СССР (отношение СаО : S i0 2 меняется от 0,9 до 1,27, содержание MgO — от 4— 8 до 8 —11%, содержание А120 3 на заводах Юга 6 — 10%, на заводах Урала достигает 21%, составляя для большин­ ства заводов 14—17%) сказывается на температуре их

плавления и вязкости, что следует учитывать при выборе метода переработки.

За последние годы на заводах СССР выпускаются более основные доменные шлаки с повышенным содер­ жанием СаО. Некоторые советские, а также зарубежные ученые и технологи пытались установить допустимое со­ держание отдельных окислов и их влияние на вспучиваемость расплава доменных шлаков. Однако, как пока­

Н. А. Попов, И. Н. Резников, Л. Д. Розовский, Г. М. Эф­ рос и др.), на степень вспучиваемости расплава боль­ ше влияет соотношение между отдельными окислами. Поэтому можно говорить лишь об основном направлении влияния отдельных окислов расплава. Так, S i0 2 и AI2O3, повышая вязкость расплава, придают шлаковой пемзе химическую стойкость и увеличивают ее прочность. Чем

ную способность расплава при температуре ниже ликви­ дуса, а при температуре выше ликвидуса температура кристаллизации расплава возрастает с увеличением со­ держания этого окисла. Увеличение содержания окиси кальция выше некоторого предела отрицательно сказы­ вается на вспучиваемости расплава. СаО при высокой температуре снижает вязкость расплава, а при низкой (менее 1290° С) — резко повышает. MgO способствует разжижению расплава и положительно влияет на его вспучиваемость и стабильность шлаковой пемзы. МпО, как и MgO, хороший разжижитель, положительно влия­ ет на вспучиваемое™ расплава и способствует образо­ ванию в шлаковой пемзе большего количества стекло­ видной фазы. А120 з и MgO являются защитными окисла­ ми, предохраняющими основной расплав от силикатного распада (при наличии СаО свыше 45%)- В связи с этим верхний предел содержания в расплаве А120з не норми­ руется, нижний определен в 8 %. Рекомендуемое содер­

Т е м п е р а т у р у р а с п л а в а по выходе из печи определяют обычными оптическими пирометрами мар­ ки ОПИР-9-Т. Эти приборы имеют пределы измерения от 800 до 1400° С с погрешностью ± 2 1 ° и от 1200 до 200° С с погрешностью +30°.

В я з к о с т ь ш л а к о в и ее зависимость от темпе­ ратуры устанавливают вискозиметрами различных кон­ струкций.

Вискозиметр конструкции Л. М. Цилева представля­ ет собой пропеллерную мешалку, свободно погружаемую в расплав шлака. Работа этого вискозиметра основана на учете сопротивлений, оказываемых расплавом со­ ответственно его вязкости.

Вискозиметр с коаксиальными цилиндрами, в кото­ ром вращается наружный цилиндр, т. е. тигель со шла­ ком, конструкции ОРГРЭС показан на рис. 31. Эти и по­ добные им приборы предварительно тарируют по стан­ дартным жидкостям, т. е. жидкостям с заранее известной вязкостью, например по борному ангидриду, касторовому маслу.

Как будет показано далее, наибольшая вспучиваемость расплава обеспечивается при оптимальной вязко­ сти, создающей благоприятные условия для более пол­ ного улавливания выделяющихся газовых пузырьков. Оптимальная вязкость расплава может быть определена (для данной температуры) по количеству воды, затра­ ченному на охлаждение расплава, составляющему 124—129 кг на 1 т шлака. Фактически этот расчетный расход воды должен быть увеличен с учетом того, что часть воды не входит во взаимодействие с компонентами шлака и что не вся вода гидролизует сульфидные соеди­ нения в шлаке и не увеличивает паровыми пузырьками газовую фазу расплава.

Г а з о т в о р н о с т ь р а с п л а в а определяют на установке (рис. 32), состоящей из кокиля 3 , ртутного манометра /, вакуумного насоса 4 и соединительных ва­ куумных шлангов 2. Один конец кокиля запаян латунной фольгой, а другой шлангами соединяется с манометром и вакуумным насосом. До начала испытания система вакуумируется до остаточного давления (1,3 кПа). За-