Порівняльна характеристика різновидів керамзиту

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Київський національний університет будівництва і архітектури

 

 

Кафедра товарознавства і комерційної діяльності

 

Індивідуальна робота

з дисципліни «Тепло- та звукоізоляційні матеріли і вироби в енергозберігаючих технологіях»

на тему:

«Порівняльна характеристика різновидів керамзиту»

Виконала:

студентка  V курсу БТФ

групи ТКД-51

Кравченко Оксана

Перевірив:

Долгий Е. М.

Київ-2012

Зміст

Вступ

1. Загальні відомості про спучений керамзит

2. Одержання керамзиту

 

 

1. Загальні відомості про спучений керамзит

Спучений  керамзитовий гравій — штучний легковаговий матеріал дрібнопористої будови, який отримують спучуванням при випалі глинистої сировини.

Сировиною для виробництва  керамзиту можуть бути осадові (глинисті) та метаморфічні породи, наприклад, каменеподібні сланці, аргіліти. Найбільш доцільно використовувати монтморилонітові та гідрослюдисті глини, що містять не більше 30% кварцу, загальний вміст Sі0₂ не повинен перевищувати 70%; АІ₂0₃ — від 12 до 23% (включно), (FеО + Fе₂0₃) — від 6 до 10 % (включно); СаО — не більше 6%; MgО — не більше 4%; сума сполук сірки в перерахуванні на S0₃ — не більше 1,5%; органічних домішок — не більше 3 %. Бажаним додатком в керамзитовій сировині є тонкодисперсні органічні сполуки в кількості 1 ...2 %, що підвищує його ступінь спучення.

Найважливіша вимога до сировини, яку використовують для виготовлення керамзиту, — це спучування при випалюванні.

Для характеристики цієї властивості  введено коефіцієнт спучування:

(1)

Кc = Vк /Vс,

Де,

 V_к — об'єм спученої гранули керамзиту,

V_с — об'єм сирцевої гранули до випалювання.

Коефіцієнт спучування можна також  визначити за формулою:

(2)

к_с  =  ρ_c | ρ_к  × (1 – Пп / 100% )

де,

ρ_с - густина сухої сирцевої гранули;

ρк -  густина спученої гранули керамзиту;

    П_п - втрати маси сухої сирцевої гранули при прожарюванні, %.

Коефіцієнт спучування глинистої  сировини, придатної для виробництва керамзиту повинен становити не менше 2. З метою коригування властивостей глинистої сировини (коефіцієнта спучування) до неї додають відповідні добавки (солярове масло, мазут, піритні недогарки). Такі самі добавки можна використовувати для зниження температури спучування.

Друга вимога до сировини пов'язана  з першою і стосується легкоплавкості глинистої суміші.

Температура випалювання  не повинна перевищувати ţ 250 °С, причому перехід значної частини найбільш дрібних глинистих частинок у рідку фазу повинен забезпечити достатнє розм'якшення та в'язкість маси.

Третя важлива вимога до сировини - необхідний інтервал спучування, який може бути розглянутий як різниця між максимально можливою температурою випалювання та температурою початку спучування даної сировини. Чим ширший інтервал спучування, тим кращі умови для спучування.

За температуру початку  спучування вважають температуру, при  якій отримують керамзит з густиною гранули 1 000 кг/м³.

За максимально можливу  температуру випалювання приймають  температуру виникнення оплавлень  на поверхні гранули. При виробництві керамзиту надмірне підвищення температури призводить до оплавлення поверхні гранул та їх злипання, що зменшує вихід керамзитового гравію, а також може призвести до зупинки роботи печі випалювання.

Температура випалювання  повинна бути нижчою за температуру  оплавлення гранул, але чим вона нижча, тим нижчий коефіцієнт спучування і менший вихід продукції. Разом з тим необхідно враховувати практичні можливості дотримання заданого температурного режиму у печі, в тому числі стабільність температури, яка може коливатися під дією факторів, що важко регулюються або непередбачувані. Щоб забезпечити практичну можливість виробництва керамзиту, інтервал спучування сировини повинен бути не меншим 50 °С.

Для розширення температурного інтервалу спучування використовують такий технічний прийом як обпудрювання сирцевих глинистих гранул порошками вогнетривкої глини, або дрібного кварцового піску, що дозволяє підвищити температуру випалювання і запобігти оплавленню гранул.

В залежності від  розміру зерен керамзит поділяють  на:

Гравій фракцій (розміри зерен, мм) 5... 10, 10...20, 20...40, пісок фракцій (розміри зерен, мм) < 1,2; 1,2...5.

Керамзитовий гравій у  відповідності до ДСТУ БВ. 2.7 - 1 7 - 95 в  залежності від насипної щільності поділяють на марки 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700,800.

Морозостійкість керамзита повинна бути не меншою за 15 циклів поперемінного заморожування та відтавання. При цьому після   15

циклів втрата маси в зразку не повинна  перевищувати 8%.

Водопоглинання керамзитового гравію на протязі 1 год при повному зануренні у воду не повинно перевищувати:

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Одержання керамзиту

Технологія виробництва  керамзиту передбачає виконання  наступних операцій:

• добування сировини у кар'єрі та її транспортування у глинозапасник;
• переробку вихідної сировини і отримання гранул з однорідної керамічної маси або зерен встановлених розмірів;
• термічну  обробку  сирцевих   гранул   або   зерен,   що   включає сушіння, випалювання та охолодження готового продукту;
• сортування, а при необхідності, часткове подрібнення або розподіл готового продукту за насипною густиною;
• складування та відвантаження керамзиту.

Вибір способу переробки  визначається властивостями вихідної сировини, а якість заповнювача залежить від режиму термічної обробки, при якому утворюються оптимальні умови спучування підготовлених сирцевих гранул.

Залежно від властивостей вихідної сировини застосовують один з чотирьох основних способів одержання  керамзиту: пластичний, сухий, порошково-пластичний та мокрий.

Пластичний спосіб виробництва керамзиту є найбільш поширеним. Технологічна схема переробки сировини за пластичним способом наведена на рис. 1 0.1.

За цим способом глинисту сировину перероблюють у зволоженому  стані у вальцях, глинозмішувачах, а із пластичної глиняної маси з вологістю приблизно 20% формують на дірчастих вальцях сирцеві гранули, які подають у сушильний барабан. Підсушені до вологості 5% гранули надходять до обертової печі на випалювання та спучування при температурі 1150... 1 250 °С.

Після охолодження у спеціальній  холодильній установці керамзит

подається на розсіювання  за фракціями та зберігання. Пластичний спосіб підготовки сировини і виготовлення керамзиту застосовують при використанні зволожених пластичних та пухких глинистих  порід як однорідного, так і неоднорідного  складу. При цьому способі виробництва до глинистої маси вводять добавки, що підвищують спроможність вихідної сировини до спучування.

Механізми і обладнання для  переробки та грануляції сировини вибирають в кожному окремому випадку залежно від спроможності до спучування та фізико-механічних властивостей вихідної сировини: вологості, щільності, в'язкості, пластичності та однорідності за складом.

Якість сирцевих гранул впливає  на міцність готового керамзиту, тому доцільною є ретельна переробка глинистої сировини та формування щільних гранул однакового розміру. Розмір гранули задається з урахуванням потрібної крупності керамзитового гравію та коефіцієнта спучування для даної сировини.

Гранули, що виготовлені  пластичним способом, перед подачею  до печі зазвичай не сортують за фракціями.

Випалювання гранульованого напівфабрикату проводиться в обер товій печі при температурі 1 1 50... 1 250 °С, при цьому використовують такі види палива: пил вугілля, мазут, природний газ.

Охолодження керамзиту може здійснюватися за допомогою барабанного холодильника, сателітного холодильника або шахтного. Найбільш доцільним є використання шахтного холодильника, що дозволяє досягти мінімального зносу обладнання; повільного процесу охолодження, низької температури продукції; вказане обладнання екологічно безпечне і має відносно малі розміри.

 

 

 

 

Добування глинистої сировини

 

Переробка глини         (розпушування, пропускання крізь вальці)

 

Введення добавок (коригуючих добавок)

 
        Перемішування            у змішувачі

 

 

                Подрібнення та гомогенізація

Формування гранул

Сушіння, випалювання, охолодження

 

Фракціонування

Складування

Рис.1. Схема отримання  керамзиту пластичним способом

 

Сухий спосіб використовують при наявності однорідної за складом глинистої сировини, однотипних сланців та аргілітів, які не містять шкідливих включень і характеризуються достатньо високим коефіцієнтом спучування. В цьому випадку сировину подрібнюють, розсівають за фракціями (переважно до 20...30 мм) і подають на випалювання зі спучуванням до обертової печі. Вологість сирцевого дрібняку не повинна перевищувати 9...16%.

Технологічна схема виробництва  керамзиту сухим способом передбачає наступні технологічні операції: добування глинистої породи у кар'єрі; подрібнення каменеподібної або підсушеної глинистої сировини; сортування отриманого дрібняку; його випалювання зі спучуванням; охолодження керамзиту; сортування керамзиту та коригування його зернового складу; складування і видачу готової продукції (рис.2.).

 

Транспортування

 

                     Подрібнення (первинне, вторинне)

           

               Грохочення

 

Проміжне відсіювання дрібняка

 

Випалювання

Охолодження

 

Грохочення,фракціонування складування

Рис.2. Схема отримання керамзиту сухим способом

Шлікерний спосіб. Принципова технологічна схема виробництва керамзиту мокрим способом передбачає такі технологічні операції: добування глинистої сировини, приготування глинистого шламу (пульпи) необхідної консистенції; випалювання шламу зі спучуванням, охолодження, сортування та коригування зернового складу заповнювача, складування та видачу готового продукту.

Мокрий спосіб доцільно застосовувати  при використанні глин, що добре  набрякають з високою схильністю до спучування. При слабкій або  середній спучуваності вихідну сировину збагачують за допомогою ефективних добавок. Існує декілька варіантів підготовки вихідного матеріалу для випалювання. Найчастіше сировина перероблюється звичайними методами, які прийняті у цементній промисловості: у бовтанках готують шлам, який за допомогою насосів подається до басейнів, а потім - у піч на випалювання (піч подовжена обертова великих розмірів із вбудованими пристроями). У цьому випадку грануляція відбувається тільки в обертовій печі.

Технологічна схема виробництва  керамзиту за мокрим способом наведення на рис. 3.

 

 

 

І варіант                                                                   ІІ варіант

Добування глинистої сировини                   Добування глинистої сировини екскаватором

за допомогою гідромонітору                                                                                                                       

                                                                                                        

                                                                                             Транспортування автотранспортом

Транспортування по шламопроводу                           

 

Обробка глини в шламбасейнах                              Обробка глини в бігунах мокрого помелу

 

 

Випалювання керамзиту в

подовженій великого діаметру обертовій печі

 

Фракціонування, складування

Рис 3.Технологічна схема виробництва керамзиту мокрим способом

  
10.2.1. Випалювання керамзиту

В обертових печах час  випалу керамзиту складає 30...60 хв. Умовно процеси, що відбуваються при випалі, можна розділити на чотири етапи, яким відповідають певні зони печі: сушка, або випаровування вологи, нагрівання (дегідратації, декарбонізації, окислювально-відновних реакцій); спучування, охолодження.

Спочатку сирець поступає в зону сушки, де під дією тепла  димових газів, що мають температуру  від 200 °С до 750 °С випаровується вільна і частково, фізично зв'язана вода сировини.

Далі висушений матеріал з температурою близько 200 °С надходить  в зону підігріву. В ній відбувається складний комплекс окислювально-відновних  реакцій, дегідратація та декарбонізація матеріалу. При випалі керамзиту  починається процес спучування в  інтервалі температур від 200 °С до 1100... 1 300 °С, який займає 15...30 хв. Довжина  зони підігріву в обертовій печі становить до 30% загальної довжини.