Экономические основы технологии производства керамзита

    Высокопластичное (вязкое) глинистое сырье характеризуется наличием значительно более прочных связей между частицами, чем у рыхлого сырья, и менее прочных связей, чем у камневидного. Оно имеет воскоподобное строение и большую плотность, может намокать и результате только очень длительного увлажнения; с трудом поддается пластической обработке и не измельчается, а оминается дробильными машинами. Для получения мелкокускового сырца такое сырье разрывают на зубчатых вальцах. Этот способ обработки называют разрывным.

    Из числа минералов, образующих глинистую породу, тонкозернистый кварц и глинистые минералы при размягчении и частичном расплавлении образуют стекловидную фазу керамзита. Органические вещества и окислы железа взаимодействуют с восстановлением последних в закись железа. Последняя, в свою очередь, реагируя со слюдами и гидрослюдами, вызывает образование вспучивающих газов. Остальные компоненты либо вовсе не принимают участия во вспучивании (крупный кварц, рутил и др.), либо действуют как плавни (окиси кальция, магния, натрия и калия).

     Минеральные частички, составляющие глинистые породы, имеют размеры от 0,01 мк до 1,5 — 2,5 мм.

    Наиболее важное значение имеет суммарное содержание частичек с размерами зерен менее 10 мк, которых для хорошего вспучивания должно быть не менее 35%

Основной критерий пригодности  глинистого сырья для производства керамзита—способность вспучиваться при термической обработке в пределах 1050—1250°С и образовывать при этом материал, имеющий ячеистое строение с плотностью в куске в пределах 200— 1350 кг/м3.

   Статистическая обработка химических составов глин показывает, что среди хорошо вспучивающихся разновидностей чаще всего встречаются следующие соотношения между главными окислами:

 

Химические модули

Численные величины модулей

Химические модули	Численные величины модулей
А1203 Si02	От 1:2 до 1:8
CaO+MgO Al203+SiO2	От 0,04 до 0,13
R2О Al203+Si02	От 0,02 до 0,06
Fe2О3 Al203+Si02	От 0,04 до 0,12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Такие глины характеризуются следующим химическим составом: А1203 от 10 до 24%; Fe203 от 3 до 10%; CaO+MgO не более 6-8%.

      Большое влияние на вспучиваемость оказывает свободный кварц, содержащийся в глине в виде кварцевого песка.

      Излишнее содержание окиси кальция имеет вредное технологическое значение, так как, способствуя быстрому оплавлению зерен сырца в печи содействует слипанию их друг с другом и прилипанию к футеровке еще до развития процесса вспучивания.

     Для производства во вращающихся печах керамзита, предназначенного для использования в теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонах, рекомендуется использовать хорошо- и средневспучивающиеся природные или облагороженные глинистые породы. Изготовление же керамзита для конструктивных и высокопрочных легких бетонов может быть с успехом организовано на базе слабо- и средневспучивающихся глинистых пород без применения облагораживающих добавок.

   Важнейшие  физико-механические свойства глинистых пород, предопределяющие способ их переработки — однородность, плотность и структура породы.

При вспучивании однородных глинистых пород образование ячеистой структуры происходит равномерно. Такие породы — самые ценные виды сырья, так как приготовление полуфабриката из них сводится лишь к грануляции и исключает операцию гомогенизации. Наиболее однородны глинистые породы морских и в ряде случаев озерных отложений.

  Из-за неравномерного вещественного состава неоднородное сырье или вовсе не вспучивается или вспучивается крайне неравномерно с образованием каверн, выплавов и других пороков структуры. Особенно большой неоднородностью отличаются многие ленточные, покровные глины и суглинки. В первых изобилуют тончайшие прослойки песка или шлюфа, а вторые сложены из структурных элементов различной конфигурации, между которыми отложены органические примеси, а также железистые и карбонатные наслоения. Подобные породы могут равномерно вспучиваться лишь после разрушения природной структуры и гомогенизации состава.

По степени уплотнения или отвердевания различают камнеподобные, плотные, пластичные и рыхлые глинистые породы.

     Камнеподобные глинистые породы отличаются повышенной плотностью и хрупкостью. Обычно их влажность не превышает 3—9 %. Как правило, они вообще не размокают или плохо размокают в воде. К ним относят глинистые сланцы, плотные разновидности аргиллитов, а также часто встречающиеся обезвоженные толщи глин, например, приволжские шоколадные, пластунские (сочинские), майкопские, кембрийские и др. Среди камнеподобного сырья встречаются как однородные, так и неоднородные породы. Такие глинистые породы отличаются разнообразной (слоистой, иногда кубикообразной) структурой. В сухом состоянии, при сжатии, ударе и раскалывании они разрушаются преимущественно на примерно равные куски. Из однородного сырья этого типа изготовляют керамзит по сухому способу.

     Пластичные глины и суглинки распространены наиболее широко. Они отличаются различными пластичностью, вязкостью, липкостью и влажностью в природном состоянии, хорошо перерабатываются пластическим способом. При этом однородное по составу сырье требует лишь грануляции, т. е. формования гранул, а неоднородное — разрушения природной структуры и гомогенизации. В воде эти глины, размокают, но сравнительно медленно, образуя пластичное тесто.

     Рыхлые глины и суглинки имеют высокую пористость в природном состоянии, малую связность, хорошо распускаются в воде. Суглинки — типичные представители этой группы. При подходящем вещественном составе и достаточном вспучивании они могут быть использованы для производства керамзита пластическим или мокрым способом.

Состав глинистых  пород

       Физико-химические и важнейшие технологические свойства глинистого сырья в основном определяются его вещественным, минералогическим, гранулометрическим и химическим составами.

      По вещественному составу легкоплавкие глинистые породы делят на следующие группы. К супесям относят мелкообломочные горные породы с содержанием частиц глинистых минералов 3—10%. Супеси занимают промежуточное положение между песками и суглинками. Они непластичны, обладают слабой связующей способностью и при некоторой оптимальной влажности комкуются. Для производства керамзитового гравия они непригодны.

     Суглинки — тонкообломочные глинистые породы различного химико-минералогического состава и генетического происхождения с содержанием частиц глинистых минералов 10—30 %. По ряду основных свойств они занимают промежуточное положение между глинами и супесями. Суглинки обладают средней пластичностью и слабой связующей способностью. Малозапесоченные суглинки могут быть использованы для производства высокопрочного керамзитового гравия и плотных видов искусственных заполнителей типа керамлита и керамдора. При добавке к суглинкам железистых и органических материалов по современной технологии можно получить легкий керамзитовый гравий с насыпной плотностью до 400 кг/м3. Собственно глинами называют тонкообломочные горные породы различного гранулометрического и химико-минералогического состава и генетического происхождения. Затворенные водой глины образуют пластичное тесто, которое по высыхании сохраняет приданную ему форму, а после обжига приобретает твердость камня. Глины содержат свыше 30 % частиц одного или различных глинистых минералов группы: каолинита, монтмориллонита, гидрослюды и др. По составу глины относят к группе водных алюмосиликатов с преобладанием оксидов Al203-Si02-H20 и содержанием Fe203, FeO, Ti02, MgO, CaO, K20, Na20 и т. д.

     Химический состав легкоплавких пород обусловлен их минералогическим составом, количеством и составом примесей и так же разнообразен, как и минералогический состав.

     В легкоплавких глинистых породах, как показали исследования, состав основных составляющих, определяемых химическим анализом, варьируется в весьма широких пределах: Si02 — 48—80 %; А1203 — 7—27 % ; Fe203 и FeO —0,5—13,5%; СаО 0,5—20%; MgO — 0,3— 12 %; К20 и Na20 - 0,5-7,5 % .

Разумеется, многие из них, если не большинство, не отвечают требованиям,  предъявляемым  к керамзитовому  сырью, по многим причинам: из-за недостаточной  вспучиваемости, или отсутствия ее, засоренности крупно-зернистыми каменистыми или известковистыми включениями, содержания сверх допустимых пределов вредных для производства керамзита и его применения известковистых и сернистых примесей и т. д.

 

 

 

 

1.3.Контроль производства  и качества выпускаемой продукции.

    Зерновой состав керамзитового гравия, щебня и песка, прочность, насыпную плотность, влажность, морозостойкость, потери массы гравия и щебня при кипячении, прокаливании, силикатном распаде, содержание водорастворимых сернистых и сернокислых соединений, количество слабообожженных зерен в песке, гравии и щебне, теплопроводность гравия и щебня определяют по ГОСТ 9758, удельную активность естественных радионуклидов - гамма-спектрометрическим методом по ГОСТ 30108.

    1. Гравий, щебень  и песок должны быть приняты  техническим контролем предприятия-изготовителя.

   2. Гравий, щебень и песок принимают партиями.

   Партией считают количество гравия и щебня одной фракции и одной марки по насыпной плотности и прочности, одновременно отгружаемое одному потребителю в одном железнодорожном составе, но не более 300 куб.м. Партией считают количество песка одной группы и марки по насыпной плотности, одновременно отгружаемое одному потребителю, но не более 300 куб.м.

При отгрузке автотранспортом  партией считают количество материала, одновременно отгружаемое одному потребителю  в течение суток.

    3. Соответствие качества гравия, щебня и песка требованиям стандарта устанавливают по данным входного, операционного и приемочного контроля. Результаты входного, операционного и приемочного контроля должны быть зафиксированы в соответствующих журналах лаборатории, ОТК или других документах.

    Порядок проведения, объем и содержание входного и операционного контроля устанавливают в соответствующей технологической документации.

Приемочный контроль осуществляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта путем проведения периодических  и приемосдаточных испытаний.

   4. Периодические испытания готовой продукции проводят:

А) один раз в две недели для определения:

•потери массы при прокаливании аглопоритового гравия, щебня и песка;

•   содержания слабообожженных  зерен в аглопоритовом щебне и гравии, а также в керамзитовом песке, получаемом в печах кипящего слоя; 

Б) один раз в квартал  для определения:

•   стойкости против силикатного распада шлакопемзового щебня и аглопоритового гравия и щебня;

•   потери массы при  кипячении керамзитового гравия и щебня, шунгизитового гравия;

•   содержания водорастворимых  сернистых и сернокислых соединений;

В)один раз в полугодие для определения:

•морозостойкости гравия и щебня;

Г) один раз в год, а  также каждый раз при изменении  сырья для определения:

•содержания естественных радионуклидов и теплопроводности гравия, щебня и песка.

   5. Приемосдаточные испытания гравия, щебня и песка каждой партии проводят для определения:

•зернового состава;

•насыпной плотности;

•прочности (только для гравия и щебня).

   6. Для проведения испытаний из потока материала при загрузке транспортных средств или из конуса (для шлаковой пемзы) отбирают не менее пяти точечных проб от партии, из которых составляют одну объединенную пробу.

   При соблюдении правил раздельного хранения гравия, щебня и песка по маркам допускается осуществлять приемочный контроль качества заполнителей в процессе производства и проводить отбор точечных проб на технологических линиях в соответствии с пп.2.2 и 2.3 ГОСТ 9758.

   Объединенную пробу используют для определения всех показателей качества гравия, щебня или песка. Насыпную плотность материала определяют также в каждой точечной пробе.

   Объем проб и порядок их отбора принимают по ГОСТ 9758.

   7. Результаты периодических испытаний считают удовлетворительными, если значения показателей качества объединенной пробы соответствуют требованиям пп.1.3.5-1.3.13.

    При неудовлетворительных результатах изготовление гравия, щебня и песка должно быть прекращено до принятия мер, обеспечивающих соблюдение установленных требований.

   8. Партия гравия, щебня и песка считается принятой по результатам приемосдаточных и периодических испытаний, если значения показателей качества объединенной пробы соответствуют требованиям пп.1.2.1-1.3.4, а значения насыпной плотности каждой точечной пробы, кроме того, не превышают максимального   значения, установленного для данной марки, более чем на 5%.