Особливості технологічного процесу отримання заповнювача

Зміст

 

 

Вступ………………………………………………………………………3

1. Вимоги до сировини……………………………………………………...4
2. Особливості технологічного процесу отримання заповнювача……….6
3. Вимоги до готової продукції …….………………………..…………....12
4. Галузі застосування готової продукції………………………………….13

Висновок…………………………………………………………………15

Список використаної літератури……………………………………….16

 

Вступ

Спучений перліт - штучний пористий матеріал, який одержують спучуванням при температурі 800...1050°С вулканічних водовмісних видів скла: перліту, вітрофіру, пехштейну або обсидіану. В промислових масштабах виробництво спученого перліту набуло розвитку з 1959 р. З того часу світовий об'єм випуску цього матеріалу досяг 25 млн. м3 на рік. Найбільш відомими виробниками перлітової сировини є США, Греція, Японія, Туреччина, Угорщина. За даними Геологічного центру США у світі за рік перероблюється біля 2 млн. т перлітових порід.

Україна має унікальні запаси перлітової сировини у Закарпатській області, які перевищують 100 млн. м3.

Властивості спученого перліту залежать від хімічного складу сировини (зокрема від кількості хімічно зв'язаної води) та її мінералогії, крупності зерен, а також від температури і тривалості випалювання.

Спучений перлітовий пісок - негорючий, вогнестійкий, хімічно інертний, стерильний і екологічно чистий матеріал. Не гігроскопічний і не має запаху. Ефективний тепло- і звукоізоляційний матеріал.

 

1. Вимоги до сировини

 

Технологія одержання спученого перліту передбачає такі операції: сортування, подрібнення та фракціонування сировини на три фракції: 0...3 мм, 3...7 мм та 7...12 мм. Іноді з кар'єрів одержують дві фракції перлітової сировини: від 0,15 до 2 мм (для виробництва піску) і від 5 до 10 мм (для щебеню).

Перед випалюванням сировину рекомендовано піддавати попередній термообробці в сушильному барабані або в малій обертовій печі при температурі 250...450°С протягом декількох хвилин. При цьому видаляється вільна або слабозв'язана вода, після чого зерна породи при випалюванні можуть витримувати більш високу температуру без розтріскування. Хімічно зв'язана вода, що залишилася, обумовлює спучування перліту при температурі 1250°С.

Перед випалюванням сировину рекомендовано піддавати попередній термообробці в сушильному барабані або в малій обертовій печі при температурі 250...450°С протягом декількох хвилин.

Хімічний склад вихідної породи представлено нижче: %: Si02 - 60...85; АІ203 - 12...15; (Fe0+Fe203) - не більше 2,5; СаО - не більше 2,5; (K20+Na20) - 1,5...6, втрати при прожарюванні - від 4,0 до 7,0.

Згідно з ДСТУ Б В.2.7-62-97 (ГОСТ 25226-96):

3.1.3 В залежності від крупності зерен пісок випускають таких фракцій, мм: від 2.5 до 5,0; від 1,25 до 2,5; від 0,63 до 2.5: від 0,63 до 1,25; від 0,16 до 0,63, при цьому вміст частинок розміром менше 0,16 мм повинен бути не більше 10% за масою. За погодженням виготовлювача із споживачем випускають пісок з крупністю зерен до 1,25, до 2,5 і до 5 мм, при цьому вміст зерен розміром менше 0,16 мм повинен бути не більше 10% за масою.

1. Вміст пиловидних і глинистих частинок у щебені, піску і щебенево-піщаній суміші повинен бути не більше 3% за масою.
2. Вміст глини у грудках у щебені, піску і щебенево-пішаній суміші повинен бути не більше 0,5 % за масою.
3. Вологість піску фракцій від 2,5 до 5,0 мм; від 1,25 до 2,5 мм; від 0,63 до 2,5 мм; від 0,63 до 1,25 мм; від 0,16 до 0,63 мм повинна бути не більше 2% за масою.

Вологість піску крупністю до 1,25, до 2,5 і 5 мм та щебенево-піщаної суміші не нормується.

3.2.4  Щебінь, пісок і щебенево-піщана суміш не повинні містити сторонніх забруднюючих домішок.

3. Температура спучування породи повинна бути не більше 1200°С.
4. Підприємство-виготовлювач повинно повідомляти споживачу такі характеристики, встановлені геологічною розвідкою:

• мінералого-петрографічний склад із зазначенням порід і мінералів, які відносяться до шкідливих мікро- і макро-домішок:

• істинну і середню щільність породи;
• пористість.

3.3.5 Сумарна питома ефективна  активність природних радіонуклідів повинна бути не більше 740 Бк/кг у породі для виробництва спученого перліту, який застосовують у промисловому будівництві, і не більше 370 Бк/кг у породі для виробництва спученого перліту, який застосовують у житлово-цивільному будівництві.

 

 

2. Особливості технологічного процесу отримання заповнювача

Технологія виробництва перлітового піску.

Підготовка сировини. Перлітову породу подрібнюють у щоковій, а потім у валковій дробарках, або в комбінованій дробарці. Отриманий матеріал розсіюють на віброситах з розміром отворів 0,7 та 1,5 мм.

Для окремого випалювання використовують подрібнену породу з розміром зерен до 0,7 мм та від 0,7 до 1,5мм. Частинки більше 1,5 мм подрібнюють у валковій дробарці. Подрібнена порода, класифікована за фракціями, подається у бункери, звідки відправляється в сушильний барабан або безсередньо у піч для випалювання.

Сушіння перлітової сировини здійснюється в короткому сушильному барабані, причому пемзоподібні перліти, що легко спучуються, попередньо підсушують при температурі 2000С до залишкової вологості 1,5...2%. Для отримання перлітового піску з великою кількістю легких пилоподібних частинок попереднє сушіння сировини не потрібне. Іноді необхідною є попередня теплова обробка сировини при температурах від 250 до 450°С.

В сучасному виробництві для випалювання перліту у завислому стані найчастіше використовують шахтні або короткі обертові печі. При цьому порода подається безпосередньо в зону високих температур.

Особливості отримання перлітового піску в шахтній печі. Породу визначеної фракції безперервно завантажують у піч термопідготовки, де відбувається її підсушування до необхідної (оптимальної для спучування) вологості та підігрівання до температури 300...400°С. Після цієї операції термопідготовлена порода по лотку подається у нижню частину вертикальної шахтної печі.

При випалюванні розрідження в печі повинно бути мінімальним. При цьому матеріал у спученому стані виноситься гарячими газами в циклони та розвантажувальний бункер.

Кращі характеристики за середньою густиною спученого перліту отримують при випалюванні перлітів дрібних фракцій (до 1 мм) при їх завантаженні безпосередньо в зону високих температур та випалюванні протягом короткого часу. Позитивно впливає на процес спучування перліту наявність у вихідній породі матеріалу, що подібний за своєю структурою до пемзи і характеризується закритою пористістю.

Димові гази з сушильного барабана відводяться у циклон, де відокремлюються від пилу, і вентилятором видаляються в атмосферу. В печі дрібні частинки породи падають, підхоплюються потоком димових газів з температурою 900...10000С, що рухається вверх, спучуються, набувають «парусності» відносяться по трубопроводу до циклона-класифікатора, а частинки, що не охолоджені в достатній мірі, попадають в батарейний циклон, де відокремлюються від газів. Перед циклоном-класифікатором димові гази охолоджуються зовнішнім повітрям до температури 3000С.

Вдосконалення технологічного процесу отримання спученого перлітового піску.

Наприклад, основою технології отримання перлітового піску М150 з низьким водопоглинанням (90...120%) та підвищеною міцністю (0,25...0,38 МПа) є двостадійний процес, який включає попередню термообробку перліту та спучування сировини у сполученні з його фракціонуваням. Такий прийом дає змогу виділити частину структурної води з перліту та провести спучування "безвибуховим" способом.

Принципова схема виробництва спученого перлітового піску включає: піч термопідготовки та спучування перліту ПТВ-3, в якій проводиться процес попередньої термообробки та спучування (в одному агрегаті), при цьому підвищується якість матеріалу за рахунок отримання продукту з пониженою відкритою пористістю в результаті оплавлення поверхні зерен.

При застосуванні як сировини перліту родовища Фогош Закарпатської області Берегівського району визначені оптимальні параметри технології його спучування: розмір зерен сировини, що подається до печі ПТВ-3 -0,6...2,5 мм, вологість - до 0,5%, температура термопідготовки – 3500С, температура спучування - 1150... 1200°С (при коефіцієнті спучування 5... 10).

Запропонована універсальна технологія переробки перлітової сировини для отримання готового продукту із заданими характеристикам.

Промислова технологічна лінія, що розроблена НДІБМВ впроваджена на Калинівському заводі теплоізоляційних матеріалів (КЗТМ) "Будперліт" (Київська обл.). Основою цієї технології є двостадійний процес термообробки вузькофракціонованої сировини - попередню термопідготовку та спучування передбачено проводити в окремих агрегатах з псевдорозрідженим шаром, які представлені аеродинамічним класифікатором та піччю термопідготовки. Випалювання сировини зі спучуванням здійснюється в шахтній печі.

Отриманий продукт характеризується дрібнопористою структурою, що потрібна для отримання засипної теплоізоляції, і відрізняється більшою насипною густиною з переважно замкнуто-пористою структурою, що сприяє зменшенню водопоглинання у 2...З рази та підвищенню (в 2...2,5 рази) міцності перлітового піску.

При використанні сировини родовища Фогош на вище-зазначеній лінії виготовляється спучений перлітовий пісок насипною густиною 70.. .220 кг/м3 різних фракцій: дрібний - 0,16...1,25 мм; середній - 0,315...2,5 мм, та крупний - 1,25...5,0 мм.

Технологічний процес виготовлення заповнювача включає подачу перлітової породи (розмір кусків 10...70 мм) зі складу сировини на первинне подрібнення в щокову дробарку, сушіння в сушильному барабані, вторинне подрібнення у валковій дробарці, розсівання продукту на частинки розмі менше 2,5 мм, класифікацію в аеродинамічному класифікаторі на фракції 0,16...0,63; 0,315...1,25; 0,63...2,50 мм, звідки сировина окремими фракціями подається на термопідготовку до печі киплячого шару, де температура регулюється в межах 330...450°С, а час витримування змінюється від 6 до 15хв (відповідно до заданого режиму).

Після термопідготовки сировина подається на спучення до шахтної печі ЗПУВ: температура на виході печі становить 880... 1050°С, розрідження - 3...5 мм водяного стовпа, потужність печі - 1000.... 1200 кг/год.

Із шахтної печі суміш подається у циклони для осаджування, а готова продукція з бункерів під циклонами засипається у мішки та відправляється на склад.

Головною перевагою даної технології, порівняно з одностадійною переробкою перлітової сировини, є можливість отримання при використанні одного виду сировини тільки за рахунок зміни режимів випалювання широкої номенклатури спученого перліту. Це можуть бути як легкі фракції з максимально можливим коефіцієнтом спучування та розвинутою пористою структурою, так і більш щільні фракції з перев но замкненою пористою структурою, яка забезпечує зменшення водопоглинання спученого перліту та підвищення його міцності. Крім того, підготовка перлітової сировини в агрегатах "киплячого шару" дає змогу зменшити кількість дрібної фракції (менш 0,16 мм) у складі отриманого перлітового піску та отримати зернисті спучені матеріали однорідного гранулометричного складу.

Фізико-хімічні процеси спучування перліту.

Основою технології спучування вулканічних видів скла, які містять хімічно зв'язану воду, що важко видаляється, є накладання процесів випаровування вказаного типу води з переходом речовини породи із твердого в піропластичний стан. Об'єм водяної пари при 900...950°С в 4000 разів більше об'єму води, з якої вона одержана, тому теоретично для спучування перліту в 13 разів буде достатнім вміст води в породі в кількості 0,045%.

Також встановлено, що попередня термообробка подрібненої перлітової сировини при температурі 200...400°С протягом 10...20 хв перед випалюванням при високих температурах підвищує якість одержуваного спученого перліту, при цьому зменшується розтріскування перлітових зерен, збільшується вихід крупних зерен як піску, так і щебеню; підвищується міцність і зменшується водопоглинання зерен. На ефект спучування впливає розмір зерен вихідної сировини: чим він менший, тим ефективніше відбувається спучування.

Вода в перлітах, кількість якої визначається величиною втрати при прожарюванні, є головним фактором, що сприяє спучуванню, але деяку роль при спучуванні відіграє і газова фаза, що міститься у породі.

Найкраще спучування перлітової сировини відбувається при введенні її безпосередньо до зони печі з температурою від 950 до 1150°С і витримуванні при цій температурі протягом короткого часу, що вимірюється долями хвилини. Більша тривалість випалювання викликає оплавлення зерен перліту і, відповідно, зменшує його здатність до спучування. Зниження температури випалювання сприяє видаленню води із перлітової сировини без повного використання потенційного ефекту спучування.

Обертові печі використовують при виробництві спученого перлітового щебеню і піску.

Конструкція печей дає змогу регулювати час випалювання перліту. Такі печі доцільно застосовувати для отримання крупнорозмірних фракцій спученого перліту. Підвищення потужності печей при виготовленні спученого перліту досягається поєднанням печі термопідготовки та спучування.

Шахтні печі набули розповсюдження при виробництві спученого перлітового піску. Такий агрегат представлений вертикальним циліндром, що футерований усередині, з конічною нижньою частиною.

Потік гарячих газів від спалювання палива направляєтся знизу вверх. Оскільки площа перерізу конічної частини печі з підйомом збільшується, то швидкість газового потоку зменшується. Через завантажувальні отвори у верхню циліндричну частину печі подається подрібнена перлітова порода, яка вільно падає вниз, поки у конічній частині не підхоплюється потоком гарячих газів. Зерна породи в гарячому газовому струмені спучуються, піднімаються вверх, виносяться із печі, а потім осаджуються у циклонах.