Производство керамзита

Как известно, если какой-либо материал содержит внутри растворенный газ, то при нагреве будут неизбежно образовываться пузырьки, т.е. материал начнет «вспучиваться». А если при этом его поверхность склонна к отвердеванию (запекание) при воздействии температуры, то в результате обжига мы получим твердый снаружи и пористый внутри (и, значит, легкий) продукт. Это и есть керамзит. А исходным сырьем для его производства является глина.

КЕРАМЗИТ — искусственно вспученный материал, получаемый быстрым обжигом легкоплавких глинистых пород, имеющий мелкопористую ячеистую структуру.

Сырье для керамзита

Керамзитовая глина должна быть легкоплавкой и склонной при обжиге набирать объем. Если на месте производства именно такого сырья нет, то используют осадочную породу, к которой добавляют для вспучивания перлит, соляровое масло и т.д.

Наилучшим образом для этих целей подходит порода с высоким содержанием каолина: сланец глинистый и аргиллит. Также хорошо вспучиваются гидрослюда, кварц, каолинит и полевые шпаты. Строительный керамзит требует, чтобы доля кварца в глине не превышала 30%.

Типичные свойства глинистых пород для производства керамзита:

— содержание окислов в пределах (%): Si02— 50–65; А120,—15— 24; F2Oe- 5—г12; СаО + MgO — 3-6; К20 + N20 — 1,5–4,
— органические примеси, как правило, не более 1–3%,
— свободный кремнезем (лучше в тонкодисперсном состоянии) 35–40%,
— фракции размером менее 0,01 мм (в основном глинистых) более 50%.

Сырье при быстром обжиге вспучивается за счет давления газообразных продуктов (СО, С02 и др.), при совмещении процессов размягчения глины с достижением ею определенной вязкости, образования закрытых пор и газообразования внутри материала.
Для вспучивания необходимы восстановительная среда внутри материала и совместное присутствие в сырье окислов железа и органический примесей. Как выше говорилось, недостаток в них можно восполнить введением в сырьевую массу присадок (в т.ч. молотого угля, опилок и т. д.).

Сырьем для производства керамзита служат:
а) легкоплавкие глины морских и озерных отложений, содержащие повышенное количество окислов железа;
б) глинистые сланцы кровельные и горючие, аргиллиты и другие твердые глинистые породы;
в) глины, трудно вспучивающегося без добавок и требующие специальной обработки.

Поскольку при обжиге глина затвердеет неизбежно, то главным критерием для керамзитового сырья становится: 1. способность вспучиваться в интервале температур от 1050 до 1250° и 2. давать при этом материал ячеистого строения с равномерно распределенными закрытыми порами.

Есть и ряд других требований, например, глины должны иметь тонкодисперсную структуру. Для равномерного обжига интервал размягчения должен быть не менее 50°, а огнеупорность не выше 1350°.

Основные месторождения сырья для керамзита расположены в Центральной части европейской территории, в районе Среднего Поволжья, а также на Северном Кавказе и в Восточной Сибири.

Если говорить о Ленинградской области, то здесь также есть месторождения подходящих глин, например, в Никольском расположен завод по переработке синих глин (производство облицовочного и печного кирпича, плитки и керамзита).

Технология производства керамзита

Изготовление керамзитового гравия — а именно он в основном производится в России — складывается из подготовки породы, приготовления гранул (сырцовые гранулы), их обжига, охлаждения и разделения продукта на фракции.

1. Методы подготовки:

Сухой метод — используется в случае, если порода однородна и не содержит включений. Глинистое сырье дробится и отправляется в обжиговую печь.

Порошково-пластический метод может быть применен, если порода хорошо дробится. Полученный порошок затворяется водой и формуется в сырцовые гранулы. Гранулы перед обжигом высушивают.

Шликерный (мокрый) способ применяется, если сырье поступает уже с высокой влажностью. Шликерная технология производства требует как дополнительного оборудования, так и повышенных энергозатрат. В результате получается однородный материал с наилучшими свойствами и без посторонних включений.

Пластический метод — промышленный способ изготовления керамзита из рыхлых пород, требующий специального оборудования.

Ступенчатое понижение температуры керамзита исключает риск возникновения внутреннего термического напряжения. В результате возрастает его прочность.

2. Обжиг.

Нагрев сырцовых гранул должен происходить максимально быстро и равномерно, так как нужный эффект вспучивания достигается при наступлении двух процессов одновременно:

— активном выделении газов в диапазоне 600-950 °С;
— переходе в пиропластическое состояние при ≥ 1100 °С.

Именно поэтому сырцовые гранулы сушат, чтобы убрать избыток влаги, который бы мог привести к снижению эффективности обжига.
Есть и другой способ — постепенный, двухступенчатый нагрев. Сырец доводится до температуры газовыделения (от +200 до +600 °С), а затем резко нагревается до вспучивания (1200 °С).

3. Сушка

От режима охлаждения керамзита после печи зависит прочность его гранул. Слишком быстрое остывание приводит к растрескиванию продукта. Медленное остывание, напротив, приведет к размягчению и потере формы.

Оптимальный режим охлаждения следующий. По окончании вспучивания керамзит следует остудить до температуры +800-900°С.
Далее в течение 20 мин температуру снижают до +600-700°С.

Окончательное быстрое остывание (в специальных холодильниках).

Комментарии

Комментариев пока нет