Технологический процесс получения
Технологический процесс производства вспученного перлитового песка включает дробление исходной породы предварительно на щековой дробилке, затем на молотковой до размера зёрен 1,25 мм. После дробленый материал посредством ленточного конвейера поступает на сортировку на виброгрохот. Сырье с размером зерен более 1,25 мм снова возвращается на молотковую дробилку, а до 1,25 мм подвергается предварительной термической обработке в сушильном барабане при температуре 300—600°С в течение нескольких минут. При этом удаляется свободная и слабосвязанная вода, в дальнейшем зерна породы могут при обжиге выдержать более высокую температуру, не растрескиваясь. Остаточной, трудноудаляемой воды в зернах вполне достаточно для бурного вспучивания при температуре до 1250 °С. Высушенный перлитовый песок транспортируется течкой в приемную воронку вертикальной шахтной печи где, подхватываясь восходящими потоками нагретых газов, вспучивается, увлекаются газовым потоком вверх, выносятся из печи и затем охлаждаются в холодильниках. После классификации продукции она поступает на склад.
Шахтная печь предназначена для получения вспученного перлитового песка. Она представляет собой вертикальный цилиндр с конической нижней частью. Поток горячих газов от сжигания топлива направляется снизу вверх. Поскольку площадь сечения конической части печи с подъемом увеличивается, скорость газового потока соответственно уменьшается. Через загрузочные отверстия в верхнюю цилиндрическую часть печи подается дробленая перлитовая порода и свободно падает вниз, пока в конической части не подхватывается восходящим потоком горячих газов. Зерна породы, витая в горячей газовой струе, вспучиваются.
Физико-химические процессы, протекающие при обжиге
Перед обжигом сырье в ряде случаев рекомендуется подвергать предварительной термической обработке. При этом удаляется свободная и слабосвязанная вода, в дальнейшем зерна породы могут при обжиге выдержать более высокую температуру, не растрескиваясь. Остаточной, трудноудаляемой воды в зернах вполне достаточно для бурного вспучивания при температуре до 1250оС.
Процесс вспучивания происходит вследствие присутствия в природном перлите 2-6% связанной воды. При быстром нагревании этой породы выше 870°C , она лопается, так как связанная вода, испаряясь, создает бесчисленные мельчайшие пузырьки в размягченных остекленевших частицах. Именно эти мельчайшие пузырьки обеспечивают такой малый вес и другие исключительные физические свойства вспученного перлита.
Вода в сыром перлите находится в двух основных формах: свободной и связанной. Свободная вода это простая влага на поверхности породы. Она оказывает ничтожный эффект на процесс вспучивания, если не считать затруднений при обработке и лишнего расхода энергии, необходимой для процесса вспучивания. Вода обеспечивает два эффекта: она снижает точку размягчения минерала и действует как средство расширения расплавленной породы, в результате чего она вспучивается. Присутствие воды является результатом естественных процессов. Перлит обнаруживается на кромке потока лавы, возле первичной поверхности, где лава может быстро остыть, сформировав вулканическое стекло (обсидиан). В последующие годы под действием подземных вод, проникающих сквозь обсидиан, происходит его гидратация. Количество воды в гидроксиде обсидиана (перлите) может меняться, но обычно не более 4%.
Главным агентом вспучивания является вода, которая бывает двух типов: структурной и подвижной. Структурная, вода покрывает стенки капилляров, подвижная находится в центре капилляров, образуя ассоциированные группы.