Файл: Элинзон, М. П. Производство искусственных заполнителей.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 104

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

1. Исходное сырье и методы его испытания

223

Содержание воды в породе не лимитируется, однако желательно использовать в первую очередь породы с по­ ниженным количеством воды, так как это может приве­ сти в отдельных случаях к исключению из технологиче­ ского процесса предварительной тепловой обработки дробленой породы. Содержание кристаллических вкрап­ лений, снижающих вспучиваемость породы, не должно превышать 15% по массе. Температура вспучивания перлитовой породы не более 1250° С, а коэффициент вспучивания не менее 3.

В соответствии с ГОСТ 10832—74 «Песок и щебень перлитовые вспученные» объемная насыпная масса для песка — не более 250 и для щебня — не более 600 кг/м3. Объемная масса в куске вспученного щебня не должна превышать 800 кг/м3.

Лабораторные испытания. Испытания перлита вклю­ чают установление свойств породы, а также технологи­ ческих и теплотехнических параметров получения пори­ стого заполнителя. При лабораторных испытаниях опре­ деляют потери массы при прокаливании всех проб, плотность и объемную массу в куске исходной породы, вспучиваемость породы и влияние остаточной влажности на ее вспучиваемость, химический и минералогический со­ став (на пробах в количестве 5% общей массы), а также

проводят микроскопические

исследования образцов по­

роды.

 

Х и м и ч е с к и й с о с т а в

устанавливают по ГОСТ

2642.1—71 «Материалы и изделия огнеупорные. Методы химического анализа огнеупорных глин, каолинов, ша­ мотных, графитошамотных и полукислых изделий, квар­ цитов и динасовых изделий».

Вспучиваемость определяют двухстадийной термиче­ ской обработкой кусков размером от 0,5 до 10 мм.

Для предварительной термической подготовки навес­

ку (около 30 г) помещают на металлический противень

или в фарфоровую чашку и выдерживают

в лаборатор­

ной печи при температуре 200—600° С в

течение 10—

30 мин, в зависимости от свойств породы. После охлаж­ дения навеску взвешивают и подсчитывают количество удаленной воды и других летучих wy (%):

8 8 1

wy — ------100,


224

Глава V. Производство вспученного перлита

где g и gi — масса соответственно исходной породы и породы после предварительной термообработки, г.

На другой навеске одновременно определяют потерю

массы при прокаливании (п.п.п.)

общепринятым ме­

тодом.

в о д ы после пред­

С о д е р ж а н и е о с т а т о ч н о й

варительной термообработки вычисляют вычитанием из значения п. п. п. количества удаленной воды wy. Предва­ рительную термообработку повторяют до тех пор, пока содержание «остаточной» воды в испытуемой пробе не будет в пределах 2,5—3,5%.

К о э ф ф и ц и е н т в с п у ч и в а н и я перлита опреде­ ляют по формуле

Yn

1

п. п. п .\

Квспуч —

100

) ‘

Уз

 

где Yn и \з — соответственно объемная масса в куске породы и вспу­ ченного перлита, кг/м3; п.п.п. — потеря массы при прокаливании, %.

Для этого определения куски перлита после предва­ рительной термообработки помещают в печь, нагретую несколько выше заданной температуры, выдерживают в ней 60 с и обжигают при температуре от 800 до 1250° С с интервалом через 50°. По остывании определяют объ­ емную массу в куске образцов вспученного щебня. Этим же методом устанавливают ориентировочную температу­ ру вспучивания породы.

Для более полной характеристики вспученного пер­ литового щебня предложено (ВНИИСТРОМ, 1971, А. И. Полинковская, Г. И. Коношенко, В. К. Мухина) помимо фиксации объемной массы методом гидростати­ ческого взвешивания определять водопоглощение и от­ крытую пористость.

При определении вспучиваемости обсидиана предва­ рительная термообработка обычно исключается, размер кусков составляет от 5 до 20 мм, а обжиг при заданной температуре ведут в течение 5—30 мин.

Вспучиваемость вулканических стекол ускоренным методом в полевых условиях можно определять на при­ боре Киевского научно-исследовательского института строительных материалов и изделий. Этот прибор состо­ ит из высокотемпературной малоинерционной электро­ нагревательной печи, подвижно укрепленной на специ-


1. Исходное сырье и методы его испытания

 

 

225

альном штативе, бинокулярного микроскопа МБС-1,

установленного на том же штативе, и пульта управления.

Вследствие малого размера печи можно быстро (менее

чем за 50 с)

прогреть образец

породы размером

0,5—

5 мм до заданной температуры в пределах до 1400 °С, а в

поле зрения микроскопа наблюдать

ход

вспучивания

и довольно точно установить изменения размеров образ­

ца по шкале, находящейся в окуляре. Температуру из­

меряют гальванометром и автоматически регистрируют

самопишущим прибором. Питание установки предусмот­

рено от сети переменного тока и от аккумулятора.

 

Техническая характеристика установки

 

 

 

 

Температура

нагрева ................................................

 

 

 

 

 

до 1400°С

Минимальное

время нагрева

образца

до 1400° С

 

50 с

 

Размеры образца для испытания.............................

 

 

 

 

0,5—5мм

Максимально допустимая сила тока в цепи на­

 

 

 

 

гревателя ...................................................................

 

 

 

 

 

 

120 А

 

Коэффициент вспучивания

породы

определяют на

указанной установке следующим образом. Верхнюю

крышку печи с покровным стеклышком снимают, затем

включают осветитель микроскопа, пинцетом

помещают

испытуемый образец на нагреватель в непосредственной

близости от термопары и крышкой с покровным стеклы­

шком накрывают печь. После фокусирования образца в

поле зрения микроскопа вращением рукоятки трансфор­

матора нагревают печь по заданному режиму. По милли­

вольтметру следят за показаниями

термопары и в мик­

роскоп наблюдают ход вспучивания образца. По оконча­

нии опыта рукоятку трансформатора выводят

 

до

нуля

и после остывания образец вынимают из печи. Размеры

образца до и после вспучивания устанавливают

по шка­

ле, находящейся в окуляре микроскопа. Вращением

шкалы и поворачиванием образца определяют

 

его

раз­

меры в нескольких направлениях; среднее значение дает

ориентировочный приведенный

диаметр.

По диаметру

высчитывают объем образца до и после вспучивания, а

затем и коэффициент вспучивания.

 

 

 

 

 

 

Для определения влияния о с т а т о ч н о й

в л а ж н о ­

сти на с п о с о б н о с т ь

к в с п у ч и в а н и ю

образцы

с остаточной влажностью

от

1 до 5% вспучивают при

оптимальной температуре,

установленной для природных

15—252


226

Глава V. Производство

вспученного

перлита

 

образцов,

не подвергнутых

предварительной

термиче­

ской обработке. Определяют

объемную

массу

в куске

вспученных образцов; коэффициент

их вспучивания

и полученные результаты наносят на график, отобража­ ющий зависимость объемной массы в куске от остаточ­ ной влажности породы.

Пробы полученных вспученных перлитов испытыва­ ют по ГОСТ 9758—68. При этом определяют плотность, объемную и насыпную массу, пористость кусков и их межзерновую пустотность, водопоглощение, прочность и морозостойкость. Факультативно исследуют теплопро­ водность и сорбционное влагосодержание.

К о э ф ф и ц и е н т т е п л о п р о в о д н о с т и вспу­ ченного перлита определяют при стационарном тепловом потоке с помощью калориметрического прибора в соот­ ветствии с ГОСТ 7076—66.

С о р б ц и о н н о е ■ в л а г о с о д е р ж а н и е перлита в результате абсорбции, адсорбции и капиллярной кон­ денсации определяют по следующей методике. Сухие об­ разцы помещают в эксикаторы с определенной относи­ тельной влажностью воздуха, создаваемой насыщенны­ ми растворами NH4CI; ZnS0 4 -7 H2 0 ; NH4NO3 и др. Взве­ шивают образцы через каждые 30 сут до тех пор, пока их влагосодержание не придет в равновесие с влажностью среды. Результаты испытаний оформляют в виде изотер­ мических кривых нарастания сорбционного влагосодержания образцов во времени.

Промышленные испытания. Для получения достовер­ ных параметров технологии производства вспученного перлита, а также данных о выходе готовой продукции и ее свойствах помимо лабораторных испытаний в промыш­ ленных условиях испытывают пробу породы массой не менее 10 т. Степень вспучиваемости в лабораторных и промышленных условиях различна. Так, по данным А. Н. Мерзляка и С. П. Каменецкого, перлиты различных

месторождений с температурой вспучивания

от 760—

860 до 1190— 1230° С характеризуются

коэффициентом

вспучивания:

 

 

 

 

в лабораторной электропечи . . . .

от

1,5—2,5

до

6—8

в. шахтной печи во взвешенном со­

»

4—5

»

15—20

стоянии ................................................

в короткой вращающейся печи . . .

»

5—6

»

8—10


2. Физико-химические основы поризации сырья

227

Коэффициент вспучивания обсидианов различных ме­ сторождений с температурой вспучивания от 930—980 до 1250—1280° С колеблется:

в лабораторной электропечи . . . .

от

4—5

до

10—12

в короткой вращающейся печи . . .

»

3—5

»

8—10

Промышленные испытания обязательны для проб, по­ казавших положительные результаты при лабораторных испытаниях. Испытывают лишь представительные вало­ вые пробы, отобранные геологическими организациями на месторождении. Отправляемые для промышленного испытания пробы должны сопровождаться актом об от­ боре проб, данными о результатах их лабораторных ис­ пытаний и заданием на испытание, в котором должно быть указано назначение испытуемых проб. Промышлен­ ные испытания завершаются выпуском опытной партии вспученного перлита и ее испытанием. При этом устанав­ ливают: поведение дробленой породы при предваритель­ ной термической обработке (если таковая предусмотре­ на) и обжиге, степень прилипания материала к футеров­ ке печи, а также объемную насыпную массу, прочность, зерновой состав и другие, предусмотренные ГОСТ 10832—74 свойства готовой продукции.

В отчете о результатах испытаний должна быть при­ ведена также характеристика примененного оборудова­ ния (дробильного, помольного, дозирующего, сушилок и печей, контрольно-измерительной аппаратуры и др.)

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОРИЗАЦИИ СЫРЬЯ

Из данных табл. 31 вытекает, что вулканические водо­ содержащие стекла, будучи кислыми породами, близки по содержанию окислов к эвтектическому составу. Обра­ зование пиропластического расплава в процессе термиче­ ской обработки такого стекла при относительно невысо­ ких температурах обжига со вспучиванием можно объ­ яснить не только химическим составом, но и присутстви­ ем в нем воды, являющейся сильным минерализатором. В перлитах некоторых месторождений помимо воды со­ держатся газы, например N2, Н2, С 0 2.

Основная масса воды удаляется из перлитов при 500—600° С, а более полно — при температуре около

15*