Технология искусственных пористых заполнителей (ИПЗ)

Искусственные пористые заполнители сыпучие пористые материалы получаемые путем термической обработки силикатного сырья подвергнутого рассеву или дроблению и рассеву. До 5 мм – песок, от 5 до 40 мм – щебень или гравий.

Общие свойства ИПЗ:

1. Плотность 2,65-2,7 г/см³;

2. Объемная масса 0,7-1,8 г/см³;

3. Насыпная объемная масса – это масса единицы объема сыпучих кусковых материалов включая объем межзерновых пустот, при условии свободной засыпки (0,2-1,2 г/см³);

4. Пористость истинная (общая) – 40-75%;

5. Пористость кажущаяся или открытая 30-65%;

6. Пористость закрытая 10-20%;

7. Прочность.

Прочность пористых заполнителей определяют сдавливанием в стальном цилиндре диаметром 150 мм порции материала высотой 100 мм до осадки в цилиндре поршня на 20 мм, то есть определяется условная прочность, действительная прочность зерен заполнителя превышают условную для керамзита 4-5 раз, а для аглопорита в 30 раз.

8. Гранулометрический состав заполнителей.

Для крупного заполнителя установлено деление по размеру зерен на три фракции:

1) 5-10 мм;

2) 10-20 мм;

3) 20-40мм.

Содержание отдельных фракции в товарной продукции не регламентируется.

9. Морозостойкость.

Для ИПЗ количественной мерой морозостойкости является потеря по массе, после определенного цикла попеременного замораживания и оттаивания.

Морозостойкость ИПЗ снижается по мере увеличения их внутренней поверхности, морозостойкость керамзита меньше чем аглопорита.

10. Теплопроводность ГОСТом не регламентируется, но является важным показателем, для легких бетонов.

Технология керамзита.

Материалы керамзитового типа получают вспучивание при обжиге глиняной массы, вспучивание – это увеличение материала в объеме за счет образования внутренней преимущественно замкнутой пористости.

Материалами керамзитового типа являются:

1) Керамзитовый гравий;

2) Керамзитовый песок;

3) Штучный керамзит (ячеистая керамика и пена керамика).

Во время нагрева при достижении определенной температуры (индивидуальной для каждой глины) глинистая оболочка начинает размягчаться спекаться и в конечном счете станет газонепроницаемой находясь в пиропластическом состоянии, т. е. будучи способной к пластическим деформациям без разрыва сплошности, если в этот момент в нутрии шарика по каким либо причинам начнут выделятся газы, то не имея выхода наружу они буду создавать во внутренней полости шарика избыточное давление под воздействием которого оболочка будучи размягченной начнет расширятся, т.е. будет происходить вспучивание.

Источниками газовыделения в глинах являются реакции разложения и восстановления оксидов железа, при их взаимодействии с органическими примесями или добавками в глине, а также химически связана вода глинистых минералов.

ИДУТ РЕАКЦИИ:

6Fe₂O₃ → 2Fe₃O₄ + O₂;

2Fe₃O₄ → 6FeO + O₂;

Fe₂O₃ + С → 2FeO + СO;

Fe₂O₃ + СО → 2FeO + СO₂;

Добавка в глиняную массу железистых примесей пиритных огарков (уголь, соляное масло, мазут) увеличивает способность глины вспучиваться.

Процесс формирования керамзитовой структуры при обжиге гранулы развивается в три температурных этапа:

1) 100-800 ⁰С – в грануле образуются поры различных размеров, за счет удаления физической влаги и частично химически связанной воды, а также за счет частичного выгорания органических примесей;

2) 800-1050 ⁰С – в этом интервале происходит образование наружной спекшейся оболочки и дальнейшее развитие пористости. В материале развиваются твердо-фазовые реакции и происходит накопление жидкой фазы;

3) 1050-1200 ⁰С – интенсивно развиваются и завершаются процессы вспучивания, нарастает количество средних и крупных пор.

Восстановительная среда повышает вспучиваемость глин и понижает температуру их вспучивания, однако это не обуславливает необходимость вести процесс обжига с недостатком обжига для горения топлива. Важно, чтобы CO и H₂, содержались не в печных газах, а в пузырьках, заполняющих поры гранул, что достигается наличием восстановительных реакций в обжигаемых гранулах.

Способы производства керамзитового гравия.

В зависимости от методов обработки глины и приготовления гранул различают 3 способа:

1) Сухой;

2) Пластичный;

3) Шликерный.

Сухой способ.

При этом способе гранулы не формуются, а образуются дроблением и рассевом карьерной глины.

Гранулы подсушивают при карьерной влажности более 8%. Сухой способ более экономичен по капиталовложениям и эксплуатационным затратам.

Пластический способ.

При этом способе их формуют из пластичной глиняной массы. Гранулы поступающие в печь имеют влажность 12-14%. Пластический способ более сложный и дорогой чем сухой, но он допускает использование глин более распространенных разновидностей и дает возможность вводить в глину добавки повышающие ее вспучиваемость.

Шликерный способ.

Бесформовой – во вращающуюся печь подают глиняный шликер и гранулы образуются во вращающейся печи самопроизвольно, этот способ, применяют когда карьерная влажность глин выше формовочной.

Приготовленный глиняный шликер должен иметь растекаемость по прибору МХТИ-ТН-2 55-65 мм.

Этот способ является универсальным, так как позволяет использовать глины с широким диапазоном свойств, главный недостаток повышенный расход топлива и снижение производительности печи на 25-30%.