ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.07.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
Коэффициент вспучивания 3—7, т. е. выше, чем у са мой лучшей керамзитовой глины Алексинского (Парсуковского) месторождения.
Объемная масса керамзита 300—800 кг/мд, прочность 13—48 кгсісм2, водопоглощеиие 20%. Температура обжига 1080—1160° С, продолжительность пребывания в зоне вспу чивания 10—15 мин.
** *
Резюмируя сказанное лишь по небольшой части разве данных месторождений сланцев, можно сделать вывод, что в районах Тикси, Анадыря и Певека, а также и в ряде дру гих районов Магаданской области имеются значительные сырьевые ресурсы камнеподобных глинистых сланцев, при годных для производства гравия.
Накопленный десятилетний опыт производства керам зита трестом Тиксистрой и возрастающая производствен ная необходимость в эффективных легкобетонных стеновых материалах свидетельствуют о целесообразности скорей шего проведения подготовительных мероприятий, направ ленных на развертывание в этих районах работ по освоению производства шунгизита и изделий из него.
Г Л А В А 11
ПРОИЗВОДСТВО ШУНГИЗИТА ИЗ ШУНГИТОВЫХ СЛАНЦЕВ
1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ШУНГИЗИТА
ИЗ ШУНГИТОВЫХ СЛАНЦЕВ НА ДЕЙСТВУЮЩИХ
И ПРОЕКТИРУЕМЫХ УСТАНОВКАХ
Успешное вспучивание сланцев на шунгизит зависит не только от свойств исходного сырья, но и в значительной ме ре предопределяется важнейшими факторами его произ водства: температурой и скоростью нагревания в различ ные периоды тепловой обработки, размером и формой сырья, а также величиной загрузки печи.
Сущность процесса обжига шунгизита
Процесс обжига шунгизита является наиболее ответст венным технологическим процессом. От правильности ве дения обжига во многом зависит качество получаемого шун гизита, его объемная масса, механическая прочность, морозо стойкость и другие физико-механические свойства.
Изменение режима обжига существенно влияет на ха рактер и скорость химических и механических процессов,
определяющих |
эффек |
|
|
|
|
||||
тивность |
вспучивания. |
|
|
|
|
||||
Теоретическими |
ис |
|
|
|
|
||||
следованиями |
и произ |
|
|
|
|
||||
водственным опытом ус |
|
|
|
|
|||||
тановлено, |
что |
процесс |
|
|
|
|
|||
обжига |
шунгизита |
про |
|
|
|
|
|||
ходит две основные ста |
|
|
|
|
|||||
дии. Первая стадия |
ха |
|
|
|
|
||||
рактеризуется постепен |
Рис. 1. Оптимальная кривая обжи |
||||||||
ным нагревом шунгито- |
|||||||||
га шунгизита |
в 12-метровых вра |
||||||||
вого сланца до темпера |
щающихся печах |
|
|||||||
туры 400—500° |
С, |
вто |
/ — зона |
термоподготовкн; |
II — зона |
||||
подъема |
температуры; |
III — зона |
|||||||
рая — последующим бы |
вспучивания; |
IV — зона |
охлаждения |
||||||
стрым |
ее |
подъемом до |
|
|
|
|
|||
температуры вспучивания сланцев. |
|
|
|
||||||
Оптимальная кривая обжига шунгизита (так же как и у керамзита) имеет ступенчатый вид (рис. 1).
Первая ступень — подогрев сланца до 400—550° С с вы делением газов и паров при окислительно-восстановитель ных процессах и химических реакциях разложения за счет содержащихся в материале органических примесей и при дания материалу «термической стойкости», т. е. способно сти не подвергаться разрушению при введении в зону высо ких температур.
Вторая ступень — кратковременный обжиг материала при температуре его вспучивания.
Удаление свободной и физически связанной воды за канчивается при 100—180° С. Выделение различных га зов и паров при окислительно-восстановительных процес сах и химических реакциях разложения начинается при температуре 400—500° G и продолжается до температуры вспучивания 1000—1200° С.
В зоне нагрева и химических реакций выделяется хими чески связанная вода, входящая в состав шунгитовых слан
15
цев. Часть химически связанной воды сохраняется в сырье до температуры 900—1000° С и в дальнейшем принимает участие в интенсивном порообразовании шунгизита.
При правильном обжиге материал в этой зоне должен находиться такой период времени, в течение которого вы горание углерода органических примесей, а также дис социация других веществ с выделением газообразных про дуктов осуществляются не полностью.
Размягчение и интенсивное образование жидкой фазы происходит при температуре 1000—1200° С. В этот период материал, состоящий из трех фаз: твердой, жидкой (особен но на поверхности) и газообразной, приобретает пиропла стическое состояние.
Выделяемые в результате реакций газы и пары вспучи вают его, образуя множество мелких, преимущественно за крытых пор, заполненных продуктами газообразования.
Оптимальная |
температура |
вспучивания |
шунгизита |
|
1100° С ± |
15°. При охлаждении материал застывает и пре |
|||
вращается |
в шунгизит. |
|
|
|
Медленный нагрев не приводит к интенсивному вспучи ванию материала в печи, так как при этом значительное количество газов и паров будет удалено из материала еще до его перехода в пиропластическое состояние.
На основании изложенного, независимо от предвари тельной подготовки (термообработки) в специальном агрега те, обжиговую печь условно делят на 3—4 технологические зоны: подготовки (подогрев материала), интенсивного на грева, вспучивания и охлаждения.
В производственных условиях необходимо поддержи вать в печи стабильную температуру вспучивания материа ла 1100° С. Вследствие «узкого» интервала вспучивания колебания температуры газов в печи свыше ±15° приводят к образованию «козлов», сплавлению материала или к его утяжелению («недожог») и значительному ухудшению ка чества шунгизита. Исходя из этого и отработан режим об жига шунгизита в 12-метровых вращающихся печах.
Щебень из шунгитовых сланцев в момент загрузки вно сится в зону высоких температур (600—800° С), нагревает ся в ней и поступает в зону вспучивания, расположенную примерно в 4 м от участка загрузки материала в печь, при температуре 1100° С. Длина зоны вспучивания составляет примерно 6 м. В последующей двухметровой зоне охлажде ния осуществляется процесс затвердевания вспученной вяз-
16
кой массы материалу, температура которого в этой зоне по нижается от 1100 до примерно 900° С.
Качество вспученного шунгизита определяется объем ной массой материала в куске (отношение объема вспучен ной гранулы к ее первоначальному объему после дробле ния сырья).
Коэффициент выхода шунгизита из печи (Квых) пред ставляет собой отношение производительности печи к ве личине загрузки ее полуфабрикатом по объему в единицу времени:
К
Я
где <2 — производительность печи в м3/ч', q — загрузка печи в м3/ч
Наибольшее вспучивание сырья предопределяет дости жение наименьшего объемного веса материала в куске и максимального значения коэффициента выхода.
Природа порообразования и вспучивания глинистых пород вообще и шунгитовых сланцев в частности, несмотря на большой объем исследований керамзитового сырья, до настоящего времени достоверно не выявлена. По этому во просу существует несколько точек зрения, гипотез и сужде ний, имеющих существенные расхождения. Не вдаваясь
вих анализ, следует отметить, что глинистые керамзитовые породы, в том числе и шунгитовые сланцы, имеют следую щие источники газообразования, приводящие к вспучива нию, формированию и упрочнению замкнуто-пористой структуры шунгизитового гравия:
1)свободная и физическая связанная вода, испаряемая
вначальной фазе обжига шунгизита, при температуре 100— 180° С;
2)химически связанная (конституционная) вода мине ралов, составляющих шунгитовый сланец (гидросилика тов— цоизита и серицита). В основном удаляется при температурах 200—800° С, некоторое количество участву ет в порообразовании материала в период вспучивания;
3)сульфаты и сульфиты, которые, диссоциируясь, вы
деляют газы S 02 и S 0 3, участвующие в порообразовании; 4) окись железа Fe20 3, взаимодействующая с углеро дом и переходящая в закись железа, которая вступает во
взаимодействие с другими компонентами еланцат-е-образо^__^к
ванием СО, С02 или Н20 . |
!: |
і |
.тусяичю-я |
|
|
|
:>,7я ч-Г; |
|
|
ч ч , |
:IV-РЛ |
|
|
•ѵ '0 ЗАЛА J |
Лучшие керамзитовые глины содержат около 6—10% окислов железа. Шунгитовые сланцы разведанных место рождений— 9,1—15,6%.
Порообразующей роли газов, выделяемых окислами же леза, большинством исследователей керамзита уделяется первостепенное значение.
По данным Института геологии Карельского филиала АН СССР [25], вспучивающим агентом является, по-види мому, гидратная вода хлоритов и конституционная вода гидросиликатов — цоизита и серицита.
Углерод, содержащийся в глинистом веществе, спо собствует сохранению железа в закисной форме. Сланцы вспучиваются без предварительной термоподготовки, не которые разновидности для избежания растрескивания тре буют такой подготовки при температуре 400—450° С.
Ю. К- Калинин [13] считает, что основным компонентом, обеспечивающим вспучиваемость шунгитовых сланцев при их обжиге, является высокодисперсное шунгитовое вещество, содержание которого в породе должно быть в пределах 1,5—2%.
Влияние размера и формы сланцевого щебня на качество шунгизита
Совместный обжиг в одной печи различных фракций дробленых сланцев показал, что различные по величине фракции сырья вспучиваются по-разному.
При оптимальных параметрах обжига (1100° С ± 15°) объемная масса вспученного материала лишь в 3—3,5 раза превосходила объем загружаемого сырья, состоящего в ос новном из фракций 5—20 мм. При этом фракции свыше 30 мм не вспучивались либо вспучивались частично.
В то же время экспериментальными обжигами при темпе ратуре вспучивания 1100° С раздельно фракций 5, 10, 15, 20 и других было установлено, что коэффициент их вспучи вания достигает 5—8 при оптимальной прочности.
Примерно такие же показатели вспучивания были полу чены на производственных установках при раздельном об жиге фракций от 5 до 20 мм и совместных обжигов смесей фракций 5—10, 10—20 и 5—15 мм.
Последнее сочетание обеспечивает почти оптимальный гранулометрический состав крупного заполнителя в бетоне и требует лишь добавления около 30% вспученных фрак ций 0—5 мм или дробленого шунгизита.
18
На основании этого Кондопожский дробильно-сортиро вочный завод должен поставлять предприятиям Главстроя и другим потребителям шунгитовый сланец фракций 5— 15 мм.
Однако принятый размер смеси |
фракций |
(5—15 мм) |
не исключает возможности успешного |
обжига |
раздельно |
фракций указанных размеров, в том числе и размеров свы ше 20 мм, при уточненных параметрах обжига крупных фракций.
Одной из характерных особенностей шунгитовых слан цев является их свойство приобретать округлую форму при вспучивании при температуре 1100° С ± 15°.
Щебень, приближающийся по форме к кубу, после об жига приобретает форму, весьма близкую к шару, которая является оптимальной при достижении минимального объема межзерновой пористости шунгизитобетона, а следо вательно, требует меньшего расхода мелких фракций и це мента для получения заданной удобоукладываемости бетон ной смеси и прочности бетона. Из пластинчато-лещадного шунгитового щебня образуются вытянутые гранулы с наи большим увеличением в объеме в поперечном сечении.
Такие гранулы вполне приемлемы для использования
вмассивных шунгизитобетонных изделиях (стеновые блоки, монолиты и т. п.), но нежелательны в бетонах для тонко стенных, в частности, изгибаемых конструкций.
Кроме того, щебень лещадной, пластинчатой формы, как правило, неравномерно вспучивается, именно из таких частиц образуется основная масса «недожога». Значитель ный объем подобных частиц в массе щебня, а затем шунги зита лишает возможности правильно оценить и отрегули ровать зерновой состав последнего при его использовании
вбетоне.
Из сказанного следует, что необходимо такое дробление шунгитового щебня, при котором в его массе преобладали бы частицы сланцевого щебня с формой, близкой к кубиче ской.
Оптимальными размерами сланцевого щебня следует считать 5—15 мм. Фракции менее 5 мм обжигать во вра щающихся печах нецелесообразно, так как значительная часть их выносится из печи потоком отходящих газов.
Как показали исследования ВНИИСтром, наиболее эф фективно обжигать сланец с размерами частиц до 5 мм в пе чах кипящего слоя (см. ниже).
Оптимальная форма исходного шунгитового щебня ха-
19
