Получение керамзита

Однобарабанные  печи не отвечают полностью указанным  требованиям. Материал в них движется примерно с одинаковой скоростью во всех технологических зонах; коэффициент заполнения печей больше там, где он должен быть меньшим (в зоне вспучивания); регулировать раздельно процессы тепловой подготовки и вспучивания практически не представляется возможным. Вследствие этого керамзитовые предприятия с однобарабанными печами повсеместно выпускают более тяжелый заполнитель и с меньшим его выходом в единицу времени, чем позволяет исходное сырье. При этом потеря производительности печей составляет минимум 30%, а завышение насыпной плотности достигает 40%. Особенно высоки расходы топлива на обжиг, достигающие 6700 кДж/кг и выше, вместо возможных 2510...2930 кДж/кг.

Для устранения этого недостатка выпускаются двухбарабанные печи, в которых сушку и подогрев сырцовых гранул осуществляют в барабане предварительной тепловой подготовки, а обжиг - в барабане вспучивания. В зависимости от компоновочных решений применяют два вида двухбарабанных печей: с соосным расположением барабанов предварительной тепловой подготовки и вспучивания и с расположением барабанов на разных уровнях и соединенных между собой футерованной пересыпной камерой.

Двухбарабанная  печь, во избежание проникновения  в нее наружного воздуха, что  уменьшает ее производительность и  повышает удельный расход технологического топлива, со стороны холодного и  горячего концов оборудуется специальными уплотнениями при входе в пылеосадительную камеру и головку печи. Каждый барабан имеет самостоятельный привод, обеспечивающий вращение его с регулируемой скоростью. С целью более полной утилизации тепла отходящих газов и сокращения расхода технологического топлива барабан предварительной тепловой подготовки оснащают встроенным теплообменником.

Работа двухбарабанной печи осуществляется в следующей  последовательности. По питательной трубе, опущенной в холодный конец барабана предварительной тепловой подготовки, дозированно подают сырцовые гранулы. Материал по мере продвижения по барабану последовательно подвергается сушке и предварительному нагреву до 200...300 °С в зависимости от вида исходного сырья. Затем подогретый материал поступает в барабан вспучивания, в котором его обжигают в интервале температур 1100...1300 °С. В этом же барабане вспученные гранулы частично охлаждают до температуры 800...900 °С.

.

 

6. Совершенствование процессов охлаждения и сортировки керамзитового гравия

Охлаждение - заключительная стадия тепловой обработки керамзита, в процессе которой завершается формирование структуры гранул.

Условно можно  выделить две стадии охлаждения:

от температуры  вспучивания до температуры затвердевания  пиро-пластического расплава (до 550...800 °С);

ниже температуры  затвердевания пиропластического расплава (ниже 550...800 °С).

При затвердевании  пиропластического расплава происходит частичная его кристаллизация; некоторая часть закисного железа поверхностных слоев гранул под воздействием кислорода воздуха окисляется до трехвалентного железа, при температуре 573 °С происходят модификационные превращения кварца. Первая стадия охлаждения частично проходит во вращающейся печи, где керамзит охлаждается до температуры 900...1000 °С, и заканчивается в холодильнике. Режим охлаждения на первой стадии должен создать благоприятные условия для возможно большей кристаллизации пиропластического расплава, предотвратить разрушение структуры гранул под воздействием модификационных превращений кварца, ослабить разрушающее действие, связанное с окислением закисного железа. Оптимальным на этой стадии считается следующий режим охлаждения: быстрое охлаждение керамзита со скоростью 40... 60 °С/мин до 900...1000 °С и медленное охлаждение со скоростью Ю...20 °С/мин до температуры 500...600 °С.

Вторая стадия охлаждения проходит в холодильнике. Режим охлаждения на этой стадии должен обеспечить сохранность гранул от воздействия  термических напряжений, которые  возникают в грануле вследствие неравномерности охлаждения наружных и внутренних слоев. Предельной скоростью охлаждения для гравия крупностью 20 мм является 100 °С/мин.

Для охлаждения керамзитового гравия после вращающейся  печи в промышленности применяют  современные слоевые и барабанные холодильники, а также аэрожелоба (рис. 2.7 и 2.8).

Охлажденный керамзитовый гравий сортируют по размерам на четыре фракции, мм: до 5,5...10, 10...20 и 20...40. Для рассева применяют вибросита, ситобураты, гравиесортировки.

Наибольшее  распространение получили гравиесортировки благодаря большой надежности в работе и долговечности (рис. 2.9).

Для повышения  однородности керамзита институтом НИИке-рамзит (г. Самара) разработана  конструкция классификатора - разделителя гравия по насыпной плотности (рис. 2.10).

Гравиесортировки      разделяют      гравий      по      фракциям,       а классификатор - по насыпной плотности.

 

 

 

 

 

7.Технология получения особо лёгкого керамзита:

Исследованиями, проведенными в НИИ Керамзите (1964—1966 гг.) установлено, что опудриванием сырцовых гранул порошком огнеупорной  глины можно значительно увеличить их вспучиваемость в производственных условиях. Опудривание повышает огнеупорность поверхностного слоя гранул и температуру обжига, позволяет прогреть внутреннюю зону гранулы до оптимального состояния, не опасаясь образования «козлов». 
В лабораторных условиях кроме ранее опробованных опудривателей (каолин, часовярская глина и чапаевский песок) испытаны местные огнеупорные глины: моитморилонитогидро-слюдистая жирная смышляевская глина, известковистая кряжская (с добавкой молотого мела) и слабо вспучивающийся суглинок Куйбышевского кирпичного комбината, огнеупорные глины Евсинского месторождения Южного участка Новосибирской области, а также цемент и известь. 
Кроме того, в производственных условиях были опробованы глины Смышляевского и Кряжского месторождений (г. Куйбышев), Куйбышевского участка (г. Новосибирск) и Чекаловского месторождения (г. Ленинград). 
Опудривание сырцовых гранул производится обкаткой их вместе с порошкообразным огнеупорным или тугоплавким материалом. При обкатке зерна порошка частично втапливаются в поверхностный слой глиняной гранулы, частично прилипают к ее поверхности. В результате этого на поверхности гранулы образуется корочка, состав которой изменяется от состава чистого опудривателя снаружи до чистой исходной глины — внутри. В соответствии с этим температура плавления отдельных участков по толщине корочки определяется соотношением входящих в его состав компонентов и характером протекающих между ними процессов взаимодействия. 
Для изучения влияния опудривателей на тугоплавкость поверхностного слоя гранул была определена огнеупорность (по ГОСТ 4069—48) глины с различными добавками. Чапаевская огнеупорная глина даже в небольших дозах увеличивает тугоплавкость глин, в то время как известь и цемент в таких же дозах снижают ее. Только при добавлении их более 60% огнеупорность глин начинает увеличиваться. На известковистую глину (кряжская с добавкой тонкомолотого мела) и безымянский сравнительно тощий суглинок действие добавок полностью аналогично и при добавках (более 60%) огнеупорность смесей превосходит огнеупорность исходных глин. 
Опыты дополнительно подтверждают справедливость вывода, что алюмосиликатные материалы являются эффективными опудривателями. 
Опудривание гранул тугоплавкими материалами позволило повысить температуру слипания гранул при обжиге до оптимальной, при которой можно получить керамзит с минимальным объемным весом. При увеличении температуры до 1160°С объемный вес опудренных и неопудренных гранул изменяется одинаково. При 1160°С неопудренные гранулы начинают слипаться настолько прочно, что разделение их после охлаждения становится невозможным. Поэтому обжиг неопудренных гранул выше 1160°С проводить нельзя. Опудренные гранулы обнаруживают признаки слипания только при 1200’С, что позволяет снизить их объемный вес примерно в 2 раза по сравнению с неопудреннымн гранулами. 
Вместе с тем опыты показали, что слой опудривателя из извести-пушонки не сцепляется с поверхностью сырой гранулы и сразу же отстает при перенесении ее в печь. Цемент держится несколько лучше, но тоже недостаточно надежно. Видимо, это объясняется тем, что связанностъ порошков очень мала, кроме того, их усадка не равна усадке основной массы гранулы при сушке, что приводит к их отслаиванию. 
Опыты, проведенные в 1964 г., показали, что огнеупорная оболочка гранул сохраняется при обработке в 18— 22-м печах. Стойкость оболочки гранул в 40-м печах представлялась сомнительной. 
Так как в районе г. Куйбышева нет заводов, оснащенных 40-м печами, изучение стойкости o6oлочки пришлось проводить с использованием оборудования, позволяющего имитировать процессы истирания поверхности гранул, происходящие в обжиговой печи. 
Испытания проводились в барабане Деваля, в который загружалось 1 кг гранул. Изнашиваемость оболочки гранулы оценивалось по изменению химического состава порошка, получающегося при истирании гранул — в первую очередь по изменению содержания в порошке Al2O3. 
Испытанию подвергались гранулы, взятые непосредственно с транспортера после обкатки и опудривания их каолином Просяновского месторождения во время производственных испытаний на опытном заводе. Часть гранул была высушена до влажности 8%, а остальные обожжены при 400, 700 и 1000°С. Удаление порошка из барабана и его испытания проводились через каждые 5 мин.

 

Рис.1. Изменение  температуры материала к химического состава оболочки гранул по длине в 40-м печи  
1 — температура материала в СС; 2 — содержание -А12О2 в оболочке гранул

 
 
Сопоставление условий пребывания гранул в барабане Деваля и вращающейся  печи производилось но длине пути, который они проделывают в каждом из этих аппаратов. 
Для определения длины указанных выше температурных зон была использована температурная кривая материала при испытании 40-м печи Лианозовского завода. Полученные длины зон и степень истирания оболочки в каждой из них позволяют определять состояние оболочки гранул в момент поступления в зону вспучивания. Гранула из предыдущей зоны поступает в последующую с некоторой степенью износа, выражающейся в изменении содержания А12O3 (рис. 1). Содержание Al2O3 в порошке, получающемся при истирании поверхностного слоя гранул, при прохождении пути, соответствующему пребыванию в зоне подготовки, снижается с 39 до 30%, что соответствует смеси равных долей каолина и смышляевской глины и вполне гарантирует достаточную огнеупорность поверхностного слоя. Взятые для испытания гранулы представляют собой цилиндрики, поэтому обогащение порошка смышляевской глиной, очевидно, происходило в результате истирания острых углов и ребер. Во всяком случае, обнаружить визуально большие участки поверхности, лишенные опудривающего слоя, не удалось. Это обстоятельство создает уверенность в том, что даже в 40-м печи при питании ее сырыми гранулами поступающий в зону вспучивания материал будет иметь достаточно огнеупорную оболочку. Создание такой оболочки зерна, обладающей большим интервалом плавкости, позволяет избежать слипания гранул и является особенно эффективным при использовании в качестве сырья короткоплавких глин. В дальнейшем это полностью подтвердилось при изготовлении опытной партии опудренного керамзита на Ленинградском заводе керамических изделий, оборудованном 40-м печами. На этом заводе за счет опудривания объемный вес керамзита удалось снизить на одну марку. 
Изготовление опудренного керамзита в производственных масштабах организовано на экспериментальном керамзитовом заводе института НИИКерамзит. Особо легкий керамзит с объемным весом от 100 до 150 кг/ч изготовлен на этом заводе в объеме более 3000 м3. 
Химический состав опудривающего материала оказывает заметное влияние на эффект опудривания. Алюмосиликатные материалы (каолии, чапаевская огнеупорная глина) не образуют эвтектик с основной глиной и поэтому повышают огнеупорность поверхностного слоя даже в большей степени, чем это можно ожидать, исходя из условий аддитивности. Кроме того, они хорошо прилипают к поверхности гранул. Поэтому глинистые опудриватели обеспечивают получение максимального эффекта. 
В 1965 г. на опытном заводе НИИКерамзит в г. Куйбышеве было применено опудривание просяновским каолином гранул различной крупности из глины смышляевского месторождения. Так как институту не удалось изготовить спудривающий барабан, пришлось внести изменения в технологическую схему — сушильный барабан, над которым усыновлен бункер емкостью 0,5 м3 для опудривания с ячеистым питателем, исключен из газового тракта отводным газоходом, заложен кирпичом газоход, ведущий от сушильного барабана к дымососу. 
Для обеспечения нужного размера гранул решетки на прессе по мере надобности заменялись. Были опробованы гранулы диаметром 7 и 12 мм. Расход опудривателя составил около 5% веса сырых гранул. Такой расход нельзя признать окончательным, так как большое количество каолина терялось в процессе транспортирования, растаривания мешков и уноса его дымовыми газами в момент поступления материала в печь. Переход режима работы с опудренными гранулами на обычный и наоборот не вызывал никаких осложнений. 
Подача опудренных гранул в печь (длиной 18 и диаметром 2,2 м) составляла 28 л в 1 мин, что обеспечивало получение керамзита с минимальным объемным весом. Температура обжига поддерживалась на уровне 1200°С (вместо 1160°С). Повышение температуры обжига позволило уменьшить объемный вес керамзита и, соответственно, увеличить производительность вращающихся печей. Колебание в составе глины обусловило естественное непостоянство объемного веса, но непостоянство это было небольшим. Так, объемный вес керамзита 20-40 мм изменился в пределах 135—150 кг/м3, а фракции 10—20 мм —160—190 кг/м3. Соответственно объемному весу изменялась и прочность в пределах от 4.3 до 8,1 кг/см2. Производительность печи в среднем составляла до 10 м3/ч, тогда как производительность той же печи без опудривания гранул не превышала 4,5 м3/ч. Печь устойчиво выпускала керамзит такого качества, которое до сих пор можно было получать в лабораторных условиях. 
На экспериментальном заводе института в подобных же условиях были опробованы глины месторождений: Смышляевского, Кряжского (г. Куйбышев). Чекаловского (г. Ленинград) и Куйбышевского участка (г. Новосибирск). Применение способа опудривания для всех этих глин дало положительные результаты. Средний насыпной объемный вес соответственно составлял 120, 290, 384 и 420 вместо 250, 463, 453 и 650 кг/м3 без опудривания. 
В качестве опудривателей были использованы просяновский каолин — для смышляевской и новосибирской глин и чапаевская огнеупорная глина — для чкаловской и кряжской. 
На Воронежском заводе железобетонных изделий №1 треста «Стройдеталь применение опудривания (просяновский каолин) дало возможность снизить объемный насыпной вес керамзита с 550 до 410 кг/м3. На Ленинградском заводе керамических изделий — с 600 до 490 кг/м3. 
Опудривание огнеупорным материалом повышает температуру обжига во вращающихся печах до оптимальной и позволяет получить керамзит с минимальным объемным весом. Это с полным основанием может быть отнесено ко всем типам глин, используемым для производства керамзита по пластическому способу. Опудривание также улучшает качество керамзита, изготовленного из короткоплавких глин. 
Обеспечение предприятий огнеупорным порошком для опудривания следует осуществлять непосредственно на керамзитовом заводе, либо на месторождении огнеупорных глин организовать специальные установки, состоящие из сушильного барабана, шахтной или шаровой мельницы и соответствующего комплекта пылеосадительных устройств и бункеров. 
Пока опудривающий материал не оказывает существенного влияния на прочность поверхностного слоя керамзита потому, что примененный в описанных опытах высокоогнеупорный каолин не спекался и не приобретал высокой прочности в процессе обжига. 
Видимо, дальнейшим направлением работы должно быть выявление такого состава опудривающего материала, который в процессе обжига спекался в прочный черепок и образовал плотную и прочную оболочку зерна с вспученной сердцевиной, что могло бы способствовать решению чрезвычайно важной проблемы — получения легкого и высокопрочного заполнителя для бетона. 
Работы, проведенные в НИИКерамзите. позволяют сделать следующие выводы: 
опудривание сырцовых гранул огнеупорными материалами является эффективным способом повышения качества керамзитового гравия. Комбинирование его с обычно принятым способом производства (для любых глин, используемых в качестве сырья) позволяет расширить номенклатуру вырабатываемой заводом продукции; 
опудривание следует производить либо в специальных обкаточных барабанах, установленных после формующего агрегата, либо в существующих сушильных барабанах, отключив их от газового тракта; 
в качестве опудривателя следует применять пластичные огнеупорные и близкие к ним тугоплавкие глины, сохраняющие оболочку при движении гранул по всему технологическому пути; 
опудривание гранул способствует однородности керамзита по объемному весу, а, следовательно, и по прочностным показателям; 
расход опудривателя зависит от качества опудривающего материала, свойств глины, крупности сырьевых гранул и требуемого качества вырабатываемого керамзита. Ориентировочно расход его можно принять 3—5% от веса сырой глины; 
целесообразно для приготовления опудривающего порошка иметь на заводе специальную сушильно-помольную установку, использующую тепло отходящих газов от тепловых агрегатов. Опудривание также позволяет снизить затраты на производство керамзитового гравия. По данным экспериментального завода НИИ Керамзит себестоимость 1 м3 керамзита без опудривания гранул составляет 3 р. 85 к. и с опудриванием гранул каолином — 2 р. 06 к.

 

 

 

 

 

 

8.Заключение:

Для правильного  изготовления и эффективного применения легких бетонов следует критически подходить к оценке и сопоставлению различных видов пористых заполнителей. Поэтому сообщаются необходимые сведения о специфике производства и свойствах этих заполнителей.

Принципиальных  различий в технологии изготовления изделий и конструкций из легких и тяжелых бетонов нет. Многие технические сведения, нужные при изучении технологии производства, курсовом и дипломном проектировании предприятий, выпускающих конструкции из легких бетонов, приводятся в курсе «Технология бетонных и железобетонных изделий», в учебном пособии «Проектирование заводов железобетонных изделий». В настоящем учебном пособии рассматривается широкий круг вопросов, относящихся к бетонам на пористых заполнителях.

Автор стремился  обобщить все новые данные по технологии легких бетонов, полученные за последние годы, с тем чтобы студент мог использовать их в научных работах, а также при углубленной разработке курсовых и дипломных проектов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Список использованной литературы:

1. «Искусственные пористые заполнители и легкие бетоны на их основе.» Справочное пособие. Москва Стройиздат.1987 г.

2. «Заполнители для  бетона»  С.М. Ицкович, Минск,1983 г.

3. «Технология лёгких бетонов на искусственных пористых заполнителях» И.А.Иванов,1974 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Введение
2. Требования к керамзитовому сырью
3. Интенсификация переработки глинистого сырья и формования сырцовых гранул
4. Физико-химические основы сушки и вспучивания сырцовых гранул
5. Технологические особенности обжига керамзитового гравия
6. Совершенствование процессов охлаждения и сортировки керамзитового гравия
7. Технология получения особо лёгкого керамзита:
8. Заключение:
9. Список использованной литературы: