Керамзитовый гравий и песок

Печи для обжига в кипящем  слое имеют самую раз­нообразную конструкцию. Они подразделяются на одно- и многокамерные. Каждая печь состоит из камеры, свода, пода, устройств для загрузки и выгрузки материала и газоходов.

Места загрузки и выгрузки материала могут быть расположены  сверху, снизу или сбоку печи, но всегда друг против друга. Наиболее существенной частью печи является под, представляющий собой устройство для  равномерного распределения газа (воздуха), поступаю­щего в печь, по нижнему горизонтальному сечению слоя. Каждая рабочая камера печи в горизонтальном сечении может быть выполнена в форме квадрата, прямоуголь­ника, круга и т. д.

 

Циркуляционный способ

Кипящий слой псевдоожиженного зернистого мате­риала восходящими вверх газовыми потоками является не единственным его состоянием в этих условиях. Так, если в камеру 1 (рис. 1) на решетку 3 через патрубок 4 засыпать гранулированный материал, то он образует плотный слой с определенной межзерновой пустотно-стью. При подаче через этот слой восходящего потока газа с постепенно увеличивающейся скоростью материал сперва будет оставаться неподвижным, а сопротивление слоя будет расти с увеличением скорости газа. Когда же сила сопротивления фильтрации- газа сравняется с ве­сом слоя зернистого материала, то дальнейший рост гид­равлического сопротивления прекращается и увеличение скорости газового потока приводит к расширению слоя. При этом слой взвешивается, увеличивается в объеме, частицы приобретают подвижность. Поверхность слоя в этом случае выравнивается, и если в стенке камеры сде­лать отверстие 2, то через него будет вытекать струя материала. Это и послужило основанием назвать слой зернистого материала со свойствами текучести—псевдоожиженным. При дальнейшем увеличении скорости газа через псевдоожиженный слой будут прорываться пузырь­ки, слой начнет интенсивно перемешиваться и бурлить, напоминая кипящую жидкость, что послужило основа­нием назвать его в этом состоянии кипящим слоем. Ха­рактерным состоянием кипящего слоя является его от­носительная плотность, при которой зерна не отрывают­ся в пространство для витания.

Новое увеличение скорости газа сопровождается вы­носом зерен  материала из кипящего слоя.

 

Рис.1 Схематическое изобра­жение фонтанирующего слоя

1 — корпус;  2 — центральный  фон­тан; 3 — решетка; 4 — патрубок  для подвода газа;

5 — конус материала; 

Происходящая таким образом  циркуляция частиц— подъем в фонтане центральной части слоя и опускание в периферийной — отражает новое состояние материала, получившего название фонтанирующего слоя. Цирку­ляция частиц здесь более интенсивна, чем в обычных псевдоожиженных слоях.

В Советском Союзе устройства с фонтанирующим слоем появились  значительно раньше, чем за рубежом. Они использовались при сушке  хлопка, зерна, торфа, в топочной технике  и т. д. Большой интерес представляет и обжиг керамзита в фонтанирующем  слое. В последние годы в ФРГ  были проведены успешные опыты и предло­жен для практики новый циркуляционный способ про­изводства керамзита с обжигом в фонтанирующем слое.

Построенная в 1965 г. фирмой «Деннерт» в г. Хенге близ Нюрнберга установка производительностью 400м3 керамзитового гравия в сутки с использованием метода обжига заполнителя в фонтанирующем слое характери­зуется следующими особенностями.

Сырьем для производства керамзита служит тонкодисперсная  легкоплавкая глина с карьерной  влажностью 13—15%. При указанной влажности  глина сравнитель­но плотная и может подвергаться тонкому дроблению без замазывания механизмов. Ее химический состав ха­рактеризуется содержанием (в %): SiO2—49,10; Fe2О3— 7,98; А1203— 21,89; MnO—0,11; CaO—3,58; MgO—1,57; SO2—1,85; R20—2,86 и ППП—11,06.

На карьере глину добывают многоковшовым экска­ватором на гусеничном ходу. Параллельно фронту добы­чи глины установлен ленточный конвейер длиной 150 м. Предварительно глину, доставляемую с карьера. измельчают на валковой дробилке. Затем она поступает в ящичный подаватель, проходит через металлический желоб с электромагнитом для очистки от металлических включений и поступает в ударно-отражательную диско­вую мельницу, где тонко измельчается и гомогенизирует­ся при естественной влажности. Далее тонкоизмельченная глина непрерывным потоком направляется в тарель­чатый гранулятор, где к ней добавляют 2—4 % воды и специальную добавку, способствующую образованию шаровидной формы гранул. По ленточному конвейеру гранулы поступают в сушильный противоточный барабан длиной 10 и диаметром 1,5 м.

После выхода из сушильного барабана от материала отделяются мелкие и крупные фракции, которые направ­ляются  обратно для повторной переработки  в ударно-отражательную дисковую мельницу, а гранулы разме­ром  от 1 до 12 мм, нагретые в сушильном  барабане до 200 °С, конвейером подаются в промежуточный бун­кер объемом 5 м3.

При рассмотренной системе  подготовки перерабаты­ваться может также глина и с влажностью выше 20 °/о. В этом случае мельница, тарельчатый гранулятор и су­шильный барабан имеют соответственно большие размеры и постоянно загружаются с избытком. Избыточный материал автоматически отводится обратно в мельницу. Здесь сухой материал смешивается с влажным сырьем и перерабатывается по схеме.

Печная установка состоит  из бункера объемом 5 м3, загрузочного шлюза, камеры обжига, специальной горел­ки и затвора. Установка работает периодически с загруз­кой каждые 40 с.

Из бункера сухие гранулы  поступают в объемный дозатор, откуда они периодически загружаются в  печь, где обжигаются в фонтанирующем  слое (рис.3).

                          

Рис.3  Схема печи с фонта­нирующим слоем

1— отходящие газы;

2—загрузка;

3 — выгрузка

В печи гранулы захватываются  идущим вверх пото­ком газов и поднимаются вверх до тех пор, пока сила газового потока не станет меньше силы тяжести обжи­гаемого материала, который попадает вниз, затем снова захватывается и поднимается потоком газа и т. д. Цир­кулируя таким образом в течение 40 с, гранулы вспучи­ваются. Затем подача топлива прекращается, открыва­ется затвор и в течение 4 с вспученный материал выгру­жается. Обожженный материал отгружается конвейе­ром на сортировку, а новая партия гранулированного материала поступает в печь на вспучивание.

Вследствие теплового  удара зерна керамзита имеют  твердую прочную оболочку, значительно  увеличивающую прочность зерна. При этом вследствие равномерной  теп­ловой обработки мелкие и крупные гранулы одинаково хорошо вспучиваются. Печь футерована огнеупорным легковесным теплоизоляционным материалом. Наружная температура стены не превышает 50 °С, т. е. потери теп­лоты через излучение малы.

Высота обжиговой печи 10 м, внутренний диаметр в свету 2,5 м. За исключением затвора и шлюза  подвиж­ных деталей печь не имеет. Отработанные дымовые газы из печи поступают в сушильный барабан и после выхо­да из него обеспыливаются в циклонах.

В противоположность классическому  способу произ­водства керамзита во вращающихся печах циркуляци­онный способ позволяет пускать и останавливать всю установку в любое время без опасности для печи и футе­ровки, а также без больших теплопотерь. На растопку полностью остывшей установки требуется 60 мин, а час­тично остывшей— 15 мин.

Управление всей установкой автоматизировано. Про­должительность загрузки и разгрузки печи контролируется реле времени. Изменение продолжительности или температуры обжига вызывает изменение насыпной плот­ности обжигаемого материала и наоборот. Зона обжига контролируется телевизионной камерой, а работа печи регулируется с пульта управления. Печь в настоящее время работает на легком моторном масле, но может также работать на природном газе и мазуте. Расход теп­лоты на обжиг 1 кг керамзита в фонтанирующем слое составляет всего 3990 кДж, а расход электроэнергии 15 кВт/т. Выпускаемый керамзитовый гравий с насып­ной плотностью 500 кг/м3 характеризуется повышенной прочностью и используется для приготовления высоко-прочного керамзитобетона при изготовлении напряжен­но-армированных конструкций.

Схема производства керамзитового  гравия с обжигом по циркуляционному  способу показана на рис. 4

Рис.4  Технологическая  схе­ма производства керамзитово­го гравия по циркуляционному способу

1 — многоковшовый экскаватор; 2 — валковая дробилка; 3 — ящичный  подаватель (100 м3); 4 — ударно-от­ражательная  дисковая мельница; 5 — тарельчатый   гранулятор;   6 — шнек для отвода пыли; 7 — цик­лонный пылеулавливатель; 8 — су­шильный барабан; 9 — ковшовый элеватор;   10 — запасной бункер (5 м3),  11 —загрузочный  шлюз;

12. — печь с фонтанирующим слоем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Основные свойства продукции

На качество керамзита  влияет, прежде всего, четкое соблюдение технологического процесса при изготовлении этого утеплителя. Важно, чтобы специальным  образом подготовленная глина, получила нужный тепловой удар, в результате которого она вспучивается изнутри  и оплавляется снаружи. Таким  образом, получаются, что отдельные  куски керамзита имеют пористую структуру, позволяющую им длительное время сохранять температуру. А, кроме того, каждый отдельный элемент  керамзита имеет почти герметичную  оболочку, также способную защищать эту пористую структуру от внешних  воздействий.

В зависимости от режима обработки  глины можно получить керамзит различной  насыпной плотности (объемным весом) - от 200 до 400 кг/куб. м. и выше. Чем ниже плотность вещества, тем он более  пористый, а значит, обладает более  высокими теплоизоляционными свойствами. Но тем сложнее при производстве получить необходимую прочность. Материал также характеризуется величиной  керамзитовых гранул, которая колеблется от 2 до 40 мм, и в зависимости от их размера подразделяется на фракции, например 5-10 мм или 10-20 мм. Таким образом, керамзит это уникальный керамический пористый гравий, который обладает следующими свойствами: - легкость и  высокая прочность; - отличная тепло  и звукоизоляция; - огнеупорность, влаго- и морозоустойчивость; - кислотоустойчивость, химическая инертность; - долговечность; - экологически чистый натуральный материал; - высокое отношение качество/цена.

Анализ теплоизоляционных и  механических свойств керамзита  позволяет использовать этот материал на российском и зарубежном рынке  для теплоизоляции крыш, полов  и стен, фундаментов и подвалов. Установлено, что рациональное использование  керамзита в качестве теплоизолирующего  материала при строительстве  обеспечивает сокращение теплопотерь более чем на 75 %.

Необходимо особенно отметить такое  важное свойство керамзита как экологическая  чистота материала. Ведь состав керамзита - это только глина и ничего более. Таким образом, керамзит - абсолютно  БЕЗОПАСНЫЙ, ПРИРОДНЫЙ материал, сродни керамике. Достаточно вспомнить историю  человечества и глиняные сосуды, которые  использовались людьми на протяжении тысячелетий. Человек хранил в таких  сосудах пищу, воду и вино, чтобы  надолго сохранить натуральный  и естественный вкус продуктов, использовал  глиняные изделия в качестве посуды при употреблении пищи. Да и сейчас, у каждого из нас найдется не один предмет в домашнем хозяйстве, который  в своем составе содержал бы глину  и ничего более. Отличие керамзита  лишь в том, что при быстром  обжиге глина вспучивается. Полученный таким образом гравий не горит, не тонет в воде, не слеживается, не подвержен гниению и обладает теплоизоляционными свойствами. На него, как и на любой глиняный сосуд не воздействует время. И в тоже время этот материал безопасен для человека и природы.

Характеристики керамзитового  гравия:

 ГАБАРИТЫ:

фракция гранул 5-10 мм; 5-20 мм; 20-40 мм.

ВНЕШНИЙ ВИД: 

округлые и цилиндрические гранулы коричневого или красно-коричневого  цвета.

 

ПЛОТНОСТЬ (насыпная): 
плотность керамзитового гравия определяется взвешиванием материала, помещенного в какую-либо тару, и делением получившейся величины на объем емкости. Именно поэтому плотность и называется насыпной. В нашем случае ее величина 390 кг/куб.м соответствует марке М400.

При толщине керамзита 100 мм нагрузка на конструкцию составит не меньше 39 кг/кв.м, поэтому рекомендуется учитывать ПДН (предельно допустимую нагрузку) на плиту перекрытия для каждого конкретного случая, чтобы избежать неприятных неожиданностей.

ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ: 
ГОСТом не регламентируется. В различной справочной литературе указывают диапазон от 10 до 25%. В результате испытаний получено 24,0%. Значение существенное, поэтому при близком "водном" соседстве потребуется хорошая гидроизоляция: ведь повышение влажности керамзитового гравия резко снижает его теплоизоляционные свойства. Паро- и гидроизоляция особенно важны при использовании гравия для теплоизоляции по грунту. А в "домашних" условиях решение о ее необходимости в каждом конкретном случае принимают индивидуально.

 

ПРОЧНОСТЬ: 
гранулы керамзитового гравия помещают в металлический цилиндр и нагружают сверху, вследствие чего керамзит разрушается. В зависимости от приложенных усилий определяют прочность. Испытанный керамзитовый гравий выдержал 1,4 МПа, что соответствует требованиям ГОСТа к марке по прочности П50.

 

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ: 
ГОСТ 9757-90 теплопроводность керамзитового гравия тоже не регламентирует, однако в приложении к СНиП II-3-79* ("Технические показатели строительных материалов и конструкций") для керамзита марки М400 приведена теплопроводность 0,12 Вт/мК. В нашем тесте получилась величина в 1,5 раза меньше — 0,079 Вт/мК, что для теплоизоляционных свойств только в "плюс".

Тем не менее, применение такого материала, как керамзитовый гравий, требует достаточно большого запаса по высоте. Для того чтобы удовлетворить  требованиям СНиП II-3-79* к теплосопротивлению перекрытий над подвалом, потребуется слой толщиной 33 см. Именно поэтому керамзитовый гравий лучше всего подходит для устройства теплоизоляции по грунту, когда под полом первого этажа есть достаточно много места.

технические параметры следующие:

насыпная плотность —  от 390 кг/куб.м; прочность при сдавливании в цилиндре — 1,4 МПа; водопоглощение по объему при полном погружении — 24,0%; влажность — 9,0%.

7.Технико-экономические  показатели

Технико-экономические показатели