книги / Технология строительной керамики

За участком доводки следует зона охлаждения спека длиной около 6 м. Вакуум-камеры всех зон соединены с дымососами.

Для достижения требуемых параметров работы в каждой из ва­

чена, если процесс агломерации проводить при высоком разрежении 6,86 МПа против обычного 2,45— 2,94 МПа. Общая продолжитель­ ность процесса агломерации при этом снижается с 35—45 мин до 30 мин в том числе: на зажигание слоя шихты — 2 мин (разрежение 0,1 МПа); спекание 5—7 мин (против 22— 25 мин).

На скорость агломерации также большое влияние оказывает на­ правление движения газов — нисходящее или восходящее.

Агломерационные машины на отечественных заводах работают по принципу нисходящего движения газов.

Скорость спекания в агломерационных машинах с восходящим дви­ жением газов (дутьевой способ) более чем в 2 раза выше по сравне­ нию с машинами вакуумного типа. Дутьевой способ спекания шихты целесообразно применять при агломерации тонкодисперсного сырья (глинистые материалы) и сырья, плохо поддающегося грануляции. Объемная масса аглопорита при этом способе такая же, как у аглопорита, полученного обычным (вакуумным) способом.

Общим недостатком этих способов является увеличение газодина­ мического сопротивления в результате роста высоты пиропластической зоны, выпадения конденсата в зоне переувлажнения (до 20%) и др. При подаче воздуха в эти зоны путем установки горизонтальных

спека после схода его с ленты агломерационной машины (температура спека около 900° С).

Медленное охлаждение спека способствует повышению физико­ механических свойств, что важно при использовании аглопорита в высокопрочных (конструктивных) легких бетонах. Для конструктив­ но теплоизоляционных бетонов допустимо ускоренное охлаждение спека перед дроблением.

при загрузке на конвейер машины (выход недожога от 1 до 3% спе­ ка).

Первичное дробление аглопорита осуществляют на дробилках, устанавливаемых под выбивной решеткой или грохотом, на которых отделяется недожог.

Для ломки коржей спека используют коржеломатель типа КТК, а вторично аглопорит дробят в основном на валковых дробилках раз­ личных типов (ГК, СМ-438), валково-зубчатых (ДДЗ-2М ) и др. Ввиду того, что эти машины не обеспечивают в готовом продукте требуемого количества кусков средних фракций размером 20— 40 мм, вводят тре­ тью стадию дробления — повторное дробление фракций размером бо­ лее 20 мм (по замкнутому циклу).

Работами НИИСМа (г. Минск) установлена возможность совмеще­ ния охлаждения, дробления и отсева в одном агрегате — дробильно­ холодильном барабане. Барабан выполнен в виде цилиндрического сита длиной 0,9 и диаметром 2 м с отверстиями размером 40 мм. Ж и­ вое сечение отверстий составляет 5%, скорость вращения — 5 об/мин. Барабан оборудован внутри полками для подъема материала. Темпе­ ратура спека, поступающего в барабан, 800— 900° С, время охлаж ­ дения и дробления 12 мин, выход песка составляет 26—36%.

Дробленый продукт (аглопорит) рассеивают на барабанном гро­ хоте С-244 на фракции в соответствии с требованиями ГОСТ 11991— 76: 5— 10, 10—20 и 20—40 мм. Песок сортируется на две фракции: мелкий (1,2 мм) и крупный (1,5—5 мм). Хранят аглопоритовый щебень и пе­ сок раздельно по фракциям, в закрытых бункерных складах. Себестои­ мость аглопорита колеблется от 5 р. 80 коп. до 6 р. 90 коп. за 1 м3.

Г л а в а V III,

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

§ 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Материалы, имеющие невысокую теплопроводность (до 0,25 Вт/(м X X ч • °С) из-за высокой пористости (объемная масса до 700 кг/м8), называются теплоизоляционными. Применяют их для тепловой изо­ ляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов. Изделия с объемной массой более 400 кг/м3 и доста­ точно прочные можно использовать как конструктивно-теплоизоля­ ционные материалы.

Характеризуются теплоизоляционные материалы структурной фор­ мой, видом основного исходного сырья, объемной массой, теплопро­ водностью и другими признаками. Они должны отвечать основным требованиям: иметь достаточную механическую прочность для ис­ пользования по назначению, удовлетворять требованиям по тепло­ проводности, не гнить, быть биостойкими, не разрушаться при увлажне­ нии, быть достаточно стойкими против химической коррозии и др.

Большое значение имеет способность теплоизоляционных материа­ лов к минимальной гигроскопичности, так как теплопроводность воз­ духа почти в 23 раза меньше, чем воды (0,026 против 0,5 Вт/(м °С)).

Теплопроводность теплоизоляционных материалов возрастает пря­ мо пропорционально увеличению их влажности.

Наиболее эффективны теплоизоляционные материалы — минераловатные плиты на синтетическом связующем, стекловолокнистые изделия и изделия на основе пластмасс.

В широком ассортименте теплоизоляционных материалов (более 100 видов) значительное место занимают керамические материалы, преимуществом которых является возможность применения при тем­ пературе изолируемых поверхностей до 900° С (обычно 400— 700° С).

Высокая пористость (до 75%) керамических материалов достигает­ ся за счет вспенивания исходного сырья, выгорания органических примесей и испарения большого количества воды, вспучивания газо­ образными продуктами, выделяющимися при переработке исходного сырья, вспучивания массы газо- и парообразными продуктами, введен­ ными извне.

Характер пористой структуры определяется химико-минералоги­ ческим составом сырья, составом сырьевой шихты, способом формо­ вания, условиями термической обработки и др.

Теплоизоляционные материалы делятся на жесткие и рыхлые (сы­ пучие), а по объемной массе в сухом состоянии на 19 марок (от 15 до

700 кг/м3). Эти материалы имеют пониженную прочность из-за высо­ кой пористости, от 0,98 до 9,8 МПа, и характеризуются повышенной гигроскопичностью, что снижает их теплоизоляционные свойства, прочность, морозостойкость и биостойкость. Теплопроводность мате­ риала тем меньше, чем ниже его объемная масса. При одинаковой по­ ристости меньшей теплопроводностью обладает материал с более мел­ кими замкнутыми порами.

Требование температуростойкости предъявляется только к мате­ риалам, применяемым для изоляции горячих поверхностей (паропро­ водов, оборудования, печей и др.). Они должны быть несгораемы, до­ статочно огнестойки, малозвукопроводны.

По назначению теплоизоляционные материалы делятся на изоля­ ционно-строительные и изоляционно-монтажные.

§ 2. ДИАТОМИТОВЫЕ (ТРЕПЕЛЬНЫЕ) ИЗДЕЛИЯ

Типы изделий и требования к ним. Изделия диатомитовые, трепельные, пенодиатомитовые и пенотрепельные изготовляют из диатомитов и тре­

и при 800— 850° С (пенодиатомитовые). Изделия изготовляют в виде кирпича, фасонных камней, плит, скорлуп, сегментов и др.

Технические требования к диатомитовым изделиям регламенти­ руются ГОСТ 2694— 78. Диатомитовый кирпич имеет следующие раз­ меры, мм: 250 X 123 X 65; 230 X 113 X 40; 230 X И З X 65. Объем­ ная масса диатомитовых и трепельных изделий 500, 600 и 700 кг/м3. Наименьший предел прочности при сжатии и коэффициент тепло­ проводности соответственно 0,59; 0,78; 0,98 МПа и 0,17; 0,14 и 0,18 Вт/(м • °С). Влажность изделий не более 1,5%.

Пенодиатомитовые изделия имеют такие же размеры, однако при одинаковых требованиях по прочностным показателям и влажности объемная масса их (350, 400 и 450 кг/м3) значительно меньше.

Коэффициент теплопроводности соответственно объемным массам следующий: 0,81, 0,12 и 0,17 Вт/(м • °С).

При использовании диатомитов и трепелов в качестве теплоизо­ ляционных засыпок их объемная масса должна быть 400, 500, 600 и 700 кг/м3 и соответственно коэффициент теплопроводности — 0,13, 0,14, 0,15 и 0,18 Вт/(м °С). Допускаемая влажность 5%.

Химический состав диатомитов и трепелов может быть выражен формулой /n S i02 «Н 20 . Содержание S i0 2 колеблется от 70 до 95% , а количество гидратной воды от 3 до 8% . Кремнезем находится в аморфном состоянии. По минералогическому составу диатомиты и трепелы являются природными гидратами кремнезема, группы опала. Они образовались в результате скопления панцырей отмерших диатомей и имеют пористое строение (80—85%). Поры мелкие, преимуще­ ственно замкнутые.

Объемная масса от 400 до 900 кг/м3 (меньшая у диатомитов), влаж­ ность от 40 до 60% . Диатомиты и трепелы имеют повышенное водопо­

глощение — до 150%. При нагревании они превращаются в безводную модификацию кремнезема — халцедон.

В качестве добавок используют выгорающие (опилки, торф, мо­ лотый уголь, коксовый шлам и др.) и пенообразующие — казеиноканифольиые или смоло-сапониновые (амоносульфонафтен, гидролизная кровь и др.).

Особенности производства изделий с выгорающими добавками. Технология производства диатомитовых изделий с выгорающими до­ бавками во многом сходна с производством обыкновенного кирпича.

Диатомит или трепел предварительно дробят, подсушивают в су­ шильном барабане, если естественная влажность их выше 70%. Тонкий помол проводят в молотковых или ротационных мельницах. Совмещен­ ная сушка и помол более эффективны и упрощают производство изделий.

Сухие диатомит (трепел) и опилки смешивают в двухвальном сме­ сителе, после чего увлажняют и проминают, лучше в смесительных бегунах. Количество вводимых выгорающих добавок зависит от тре­ бований, предъявляемых к изделиям. Для получения изделий с объем­ ной массой 500— 700 кг/м3 вводят опилки поперечной резки, размером 8— 10 мм в количестве 25— 35% от сухой массы или около 50% по объему. Формуют изделия на ленточных прессах.

Если прессование необходимо для уменьшения усадки и повыше­ ния прочности изделий, диатомит сушат до влажности 14— 25%, из­ мельчают, прессуют под давлением 15— 40 МПа при средней скорости сжатия 0,75— 4,5 см/с.

Сушат изделия в камерных или туннельных сушилках до остаточ­ ной влажности 12— 17%. Продолжительность сушки кирпича 8— 10 ч, скорлуп, сегментов 14— 16 ч. Расход теплоносителя на 1000 шт, кир­ пича — 44000 м3.

Обжигают изделия в кольцевых или туннельных печах при 800— 1000° С. Ввиду малой чувствительности к резкому нагреву изделия обжигают по скоростному режиму за 16—20 ч.

При обжиге диатомитового кирпича в туннельной печи длиной 63 м печь распределяют на зоны: подсушки и подогрева (20 м), обжига (18 м), остывания (22 м), предкамерной площадки (3 м).

«Обожженные изделия калибруют дисковыми пилами, а иногда шлифуют на шлифовальных станках.

Особенности производства изделий с пенообразующими добавками. Доломит предварительно сушат, размалывают в молотковых дробил­ ках до прохода через сито с отверстиями 5— 6 мм или в комбинирован­ ных установках, совмещающих сушку и помол материала. Чем тоньше помол, тем меньше расход пенообразователя и тем выше качество из­ делий.

В лопастной мешалке получают из тонкомолотого порошка диатомитовый шликер (влажность 60— 70%), который смешивают с приго­ товленной пеной (объемная масса 50— 60 кг/м3) в трехбарабанной пенобетономешалке. Заливают в барабан пенобетономешалки сначала шликер, затем пену. Рекомендуется добавлять в массу до 3% (от массы диатомита) просеянных древесных опилок, для уменьшения усадки изделий при сушке и обжиге. Время перемешивания массы до 5 мин.

Пену приготовляют из отвара мыльного корня или клееканифоль­ ной эмульсии.

Получение однородной, устойчивой пеномассы достигается при

30 мин с момента ее приготовления. Марки изделий зависят от объем­ ной массы пенодиатомитовой массы. При 800— 850 кг/м8 марка изде­ лий «350»; при 900— 950 кг/м3 — «400»; при 1000— 1050 кг/м8 — «450».

Приготовленную пенодиатомитовую массу разливают в металли­ ческие формы (стальные, алюминиевые), размеры которых несколько больше размеров изделий (с учетом усадки и калибровки). Сушат изделия в формах в камерных или туннельных сушилках до остаточ­ ной влажности 15— 20% . Температура теплоносителя на входе в су­ шилку 140— 160° С при сушке кирпича и 75— 80° С при сушке скор­ луп и сегментов. Продолжительность сушки от 48— 50 ч (кирпич) до 75— 90 ч (сегменты, скорлупы и др.).

Обжигают изделия в кольцевых или туннельных печах при 800— 1000° С с выдержкой 1— 2 ч при максимальной температуре. Продол­ жительность обжига от 17— 18 ч (в туннельных печах) до 24— 26 ч (в кольцевых). Обожженные изделия калибруют на станках, упако­ вывают и направляют на склад готовой продукции.

$ 3. КЕРАМОПЕРЛИТОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Типы изделий и требования к ним. Керамоперлитовые изделия изго­ товляют из перлитового песка на глинистой или диатомитовой (трепельной) связке способом пластического формования или полусухого прессования, с последующей сушкой и обжигом.

По форме изделия бывают в виде плит, скорлуп, сегментов и др. Изделия делятся на марки: «250», «300», «350», «400».

Физико-механические свойства керамоперлитовых изделий зависят от объемной массы, которая характеризует соответствующую марку. Предел прочности при сжатии составляет 0,3; 0,5; 0,7 и 0,9 МПа соот­

Применяют керамоперлитовые изделия для теплоизоляции тепло­ вых агрегатов, оборудования и паропроводов с температурой поверх­ ности до 900° С.

Перлитовый песок является основным компонентом массы. Это высокоэффективный тепло- и звукоизоляционный материал с высоко­ пористой ячеистой структурой. Его получают быстрым нагревом во взвешенном состоянии в шахтных (рис. 140) или вращающихся печах предварительно измельченных (до 1— 3 мм) изверженных алюмосили­ катных горных пород (перлит, обсидиан, пехштейн и др.), имеющих стекловидную структуру и содержащих так называемую растворенную конституционную воду (1,5— 7%).

Измельченную породу сушат (если влажность ее превышает 2%)

всушильном барабане (L = 12 м, D — 1,6 м) при температуре тепло­

носителя (на входе в барабан) 600— 700° С. Высушенная порода рассеивается на си­ тах по фракциям 0,2 и 2— 4 мм. Более круп­ ные фракции поступают на дополнительное дробление в молотковой дробилке СМ-218. Вспучивают перлит в шахтных или вра­ щающихся печах. Длина вращающейся пе­ чи 6 м, диаметр 1,2 м, скорость вращения

4,5 об/мин.

Вспученный песок, пройдя очистку в циклонах и рукавных фильтрах, поступает

вбункер склада готовой продукции.

Получение высококачественного вспу­ ченного перлита определяется содержанием воды в сырье (1— 3%), величиной кусков породы (5— 15 мм), скоростью (3— 5 мин) и температурой термической обработки (800— 1250° С).

При быстром нагревании порода вспу­ чивается с увеличением в объеме от 2,8 до 13,6 раз (для некоторых разновидностей до 20 раз). Длительность обжига перлита во взвешенном состоянии до 1 мин.

Перлитовый песок имеет объемную мас­ су от 100 до 250 кг/м8, пористость до 88%, коэффициент теплопроводности от 0,006 до 0,07 Вт/(м • °С), гигроскопичность не бо­ лее 2%. По величине зерен перлитовый песок бывает мелкий (до 1,2 мм) и крупный (от 1,2 до 5,0 мм).

Зависимость свойств перлита от темпе­ ратуры, продолжительности термической

Для приготовления массы в качестве глинистых материалов при­ меняют: огнеупорную глину с числом пластичности более 25 и пока­ зателем огнеупорности свыше 1580° С; бентонит или диатомит раздроб­ ленные.

Глинистые материалы вводят в массу изделий в качестве связую­ щих. Поэтому, чем выше пластичность глинистых материалов, тем меньше их добавляют в массу и тем выше теплоизоляционные свойства изделий.

Технология производства изделий. Керамоперлитовые изделия производят мокрым (шликерным) способом и реже сухим.

песка в м ассе; 4 — скорость сниж ени я температуры .

должен иметь размеры не более 3 мм. В шликер, находящийся в ме­ шалке, добавляют (по рецепту) при постоянном перемешивании пер­ литовый песок. Время перемешивания 2— 3 мин. Из полученной мас­ сы с влажностью 65— 67% формуют (отливают) в формах изделия (плиты, скорлупы, сегменты).

Для получения керамоперлитовых изделий объемной массы 200 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности0 ,0 6 Вт/(м ^ и с п о л ь ­ зуют двухвальные вибросмесители с одновременным вводом в массу

В вспененную массу добавляют весь перлит, перемешивают, добав­ ляют гипс и дополнительно перемешивают всю массу. Из приготов­ ленной массы, имеющей водотвердое отношение 1 1,1 формуют из­ делия (плиты, скорлупы и др.) с выдержкой в формах 15— 20 мин. При вводе в массу 8— 12% (по объему) гидролизного лигнина повы­ шается связующая способность массы и прочность сырца, что дает возможность уменьшить количество глины в массе и объемную массу изделий.

Сушат изделия на поддонах в туннельных или других сушилках в продолжении 25— 30 ч с воздухововлекающими добавками и гипсом 8— 10 ч. Скорость подъема температуры 5—8°С /ч . Конечная темпера­ тура сушки 150— 180° С. Остаточная влажность изделий после сушки 3— 4% .

С у х о й с п о с о б . При сухом способе производства керамоперлитовых

изделий сухие компоненты массы смешивают и увлажняют в смесителе. Прессуют изделия на гидравлических или фрикционных прессах при удельном давлении 0,05 МПа.

Обжигают изделия (независимо от способа подготовки массы) при 850— 900° С. Скорость подъема температуры от начала обжига до300° С не более 100° С/ч; от 300 до 900° С не более 200° С/ч. Выдержка при конечной температуре 2— 3 ч. Охлаждение от 900 до 400° С ведут со скоростью 100° С/ч и далее до конечной температуры быстрее. После обжига изделия сортируют, при необходимости подвергают механиче­ ской обработке.

§ 4. ИСКУССТВЕННАЯ ПЕМЗА

Типы изделий и требования к ним. Искусственную пемзу получают вспучиванием в туннельных печах глинистых масс. Ее изготовляют в виде штучных изделий — плит, брусьев, кирпича, а также в виде щеб­ ня. Объемная масса изделий от 200 до 600 кг/м3. Предел прочности при сжатии 1,18— 5,88 МПа пористость 60— 90% , водопоглощение до 30% , теплопроводность 0,12— 0,16 Вт/(м • °С), морозостойкость 25 цик­ лов замораживаний.

Искусственная пемза огнестойка, долговечна, кислото- и термо­ стойка, хорошо обрабатывается инструментом — режется, сверлится- и т. д.

Применяют искусственную пемзу как штучный утеплитель в про­ изводстве панелей наружных стен и для утепления строительных кон­ струкций.

Производство изделий. Основным сырьем в производстве искус­ ственной пемзы являются легкоплавкие железистые глины, обычно используемые в производстве керамзита, и поризующие добавки. Сырье готовят мокрым или сухим способом. При мокром способе подготовки глины используют оборудование, применяемое в производстве обык­ новенного кирпича. Увлажняется масса до влажности 24—27%. Ва­ люшку формуют на ленточном прессе, с мундштуком шириной 250— 450, высотой 70— 100 мм. Длина валюшки от 500 мм до 2,0 м. При помощи вакуумного съемника валюшку укладывают по 4 шт. на

печные вагонетки, предварительно посыпанные слоем песка толщиной 30— 40 мм, и направляют в обжиг.

При сухом способе подготовки измельченную глину без предвари­ тельной сушки насыпают на печные вагонетки, предварительно по­ сыпанные песком или в капсели (шамотные или кордиеритовые, раз­ борные). Сухой способ проще и экономичнее. При шликерном способе водный шликер из массы (влажность 60— 70% ) с добавкой 0,001— 0,1 % (по массе) пенообразователя из группы жирных аминов (лауриловый амин) вспенивают введением воздуха, углекислого газа или любым химическим соединением, образующим газ в результате химической реакции. В процессе вспенивания пузырьки газа остаются внутри пол­ ностью закрытых пор. Обжигают искусственную пемзу в щелевых тун­ нельных печах с высотой печного канала до 600 мм.

Зону вспучивания до конечной температуры обжига 1150— 1250° С материал проходит за 2— 3 ч. При достижении конечной температуры

слабо восстановительная атмосфера, для чего посыпают глину мелким углем или коксом.

Зона остывания разделяется на три участка: быстрого охлаждения (до 750° С), медленного (до 3 5 0 °С) и быстрого до температуры разгруз­ ки вагонеток (50° С). Весь период охлаждения длится 17— 18 ч, пол­ ный цикл термической обработки продолжается около 24 ч.

После обжига на вагонетках образуется сплошная масса вспу­ ченной керамики, имеющей вид необработанных плит. Правильную геометрическую форму плиты получают на распиловочных станках — вертикальном и горизонтальном. Отходы от распиловки после дроб­

венный тепло-, звукоизоляционный и конструкционный материал, по­ лучаемый химическим вспучиванием глинистых материалов с после­ дующим обжигом в туннельных печах.

Изделия в виде плит или блоков различных размеров (350 X 110 X X 150 мм и др.) имеют мелкопористую структуру, их можно легко распилить, просверлить. Объемная масса изделий зависит от количе­ ства введенного газообразователя и бывает от 500 до 800 кг/ма; пре­ дел прочности при сжатии 1,47— 3,92 МПа.

Сырьевые материалы. Сырьем в производстве газокерамики служат легкоплавкие глины и суглинки, обычно используемые в производстве кирпича и черепицы. Газообразующими добавками являются алю­ миниевый порошок и известь, стабилизирующей добавкой — полуводный гипс. Алюминиевый порошок (пыль, пудра марки ПАК-3 ) содер­ жит активного алюминия 87— 98,5% , имеет удельную поверхность 8000— 8500 см2/г.

Перед употреблением его прокаливают при 180— 200ч С или об­ рабатывают поверхностно-активными веществами (ПАВ) для удале­