Производство керамзита

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Для приготовления легких бетонов используют различные виды пористых заполнителей: искусственные - керамзит, аглопорит, перлит, шлаковую пемзу и другие и естественные - туф, пемзу и т. д.

Из искусственных пористых заполнителей наиболее распространен в настоящее время (примерно 3/4 общего выпуска) керамзит.

Некоторые глины при обжиге вспучиваются. Это явление использовано для получения из глин пористого материала - керамзита.

Керамзит - искусственный пористый материал, получаемый вспучиванием при быстром обжиге силикатных пород. Основным видомсырья при производстве керамзита являются легкоплавкие глины, в отдельных случаях используют трепел, сланцы или золы ТЭС. Зерна округлой формы, полученные в результате вспучивания исходного сырья при обжиге размером от 5 мм называют керамическим песком, а размером от 5 до 40 мм - керамзитовым гравием. В настоящее время керамзит обжигают в основном во вращающихся печах. Перспективным является обжиг в кипящем и фонтанирующем слоях, вибрационный способ, разработанный в Германии, а также способ получения керамзита из капель расплава при перепаде давления.

Керамзит занимает первое место по объему производства из всех искусственных пористых заполнителей. Для его изготовления наиболее пригодны легкоплавкие глинистые породы, характеризуемые способностью вспучиваться при обжиге.

Глинистые породы отличаются сложностью минералогической состава и кроме глинистых минералов (каолинита, монтмориллонита, гидрослюды и др. ) содержат кварц, полевые шпаты, карбонаты, железистые, органические примеси. Глинистые минералы слагают глинистое вещество - наиболее дисперсную часть глинистых пород (частицы мельче 0, 005 мм) Собственно глинами называют глинистые породы, содержащее более 30% глинистого вещества.

Для производства керамзита наиболее пригодны монтмориллонитовые и гидрослюдистые глины, содержащие не более 30% кварца. Общее содержание SiO ₂ должно быть не более 70%i А1 ₂ О ₃ - не менее 12% (желательно около 20%), Fe ₂ O ₃ + FeO - до 10%, органических примесей - 1-2%.

Химический состав этих пород находится в следующих пределах: 50-55% - Si0 ₂ , 15-25%-АI ₂ О _з , до 3%-СаО, до 4%-МgО, 6, 5-10%-(Fе ₂ 0 _з + +FeO), 3, 5-5%-(Nа ₂ О+К ₂ О) . Они не должны содержать более 30 % песчаных и пылеватых частиц, а также карбонатные частицы крупнее 0, 2 мм, гипс и более 1-2 % тонкодисперсных органических примесей. В качестве сырья для производства керамзита применяют также золу ТЭС или золошлаковую смесь.

Керамзитовое сырье должно иметь коэффициент вспучиваемости (отношение объема вспученной к объему сырцовой гранулы) не менее 2, температуру обжига не выше 1523 К, интервал вспучивания не менее 50 К.

Некоторые глины при обжиге вспучиваются. Например, при производстве глиняного кирпича один из видов брака- пережог - иногда сопровождается вспучиванием. Это явление использовано для получения из глин пористого ма­териала -керамзита.

Вспучивание глины при обжиге связано с двумя про­цессами: газовыделением и переходом глины в пиропластическое состояние. являются реакции восстановления окислов железа при их взаимодействии с органи­ческими примесями, окисления этих примесей, дегидрата­ции гидрослюд и других водосодержащих глинистых минералов, диссоциации карбонатов и т. д. В пиропластическое состояние глины переходят, когда при высокой температуре в них образуется жидкая фаза (расплав), в результате чего глина размягчается, приобретает способность к пластической деформации, в то же время становится газонепроницаемой и вспучивается выделяющимися газами. В зависимости от свойств исходного сырья различают следующие способы подготовки его и полуфабриката, а соответственно и способы производства керамзита: сухой (9, 7% всех предприятий), пластический (89, 4%) и мокрый (шликерный) (0, 9%) .

Пластический способ применяется в случае использования наиболее широко распространенных пластичных, рыхлых глин и суглинков, содержащих свыше 30% частиц менее 0, 001 мм, однородных или недостаточно однородных по качеству, имеющих малую и среднюю карьерную влажность, но размокающих в воде и имеющих хорошую вспучиваемость.

Керамзитовый гравий выпускают первой и высшей категории качества десяти марок по насыпной плотности: 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 и 800. Каждой марке по плотности соответствует определенная марка керамзита по прочности. Заполнитель не должен содержать известковых и других включений, обусловливающих потерю в массе пробы при кипячении более 5 %, должен выдерживать не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания с потерей массы не более 8 % (для гравия высшей категории качества 5 %) . Среднее значение коэффициента формы заполнителя для керамзита должно быть 1, 5. Водопоглощение за 1 ч для керамзита с плотностью до 400 кг/м ³ должно составлять не более 25 %, 450-600 кг/м ³ -20 %, 700-800 кг/м ³ - 15%. Для гравия высшей категории качества нормируется коэффициент вариации по насыпной плотности и прочности соответственно 5 и 15% за 12 предыдущих месяцев.

Керамзит применяют в качестве пористого заполнителя для легких бетонов, а также в качестве теплоизоляционного материала в виде засыпок, получают главным образом в виде керамзито­вого гравия. Зерна его имеют округлую форму. Структура пористая, ячеистая. На поверхности его часто имеется бо­лее плотная корочка. Цвет керамзитового гравия обычно темно-бурый, в изломе - почти черный. Его получают вспучиванием при обжиге легкоплавких глин во вращающих печах. Такой гравий с размерами зерен 5 - 40 мм морозоустойчив, огнестоек, не впитывает воду и не содержит вредных для цемента примесей. Керамзитовый гравий используют в качестве заполнителя при изготовлении легкобетонных конструкций.

Керамзитовый щебень - заполнитель для легких бетонов произвольной формы, преимущественно угловатой с размерами зерен от 5 до 40 мм, получаемый путем дробления крупных кусков вспученной массы керамзита.

Наиболее широкое применение керамзитобетон находит в качестве стенового материала. В ряде районов страны стеновые панели из керамзитобетона стали основой массо­вого индустриального строительства. Особенно эффектив­но применение для стеновых панелей хорошо вспученного легкого керамзитового гравия марок 300, 400, до 500 (по насыпной плотности) . Плотность конструкционно-теплоизоляционного керам­зитобетона для однослойных стеновых панелей, как прави­ло, составляет 900-1100 кг/м3, предел прочности при сжа­тии - 5-7, 5 МПа. Такой бетон в конструкции выполняет одновременно несущую и теплоизоляционную функции. В двух- или трехслойных стеновых панелях требуемую не­сущую способность может обеспечить слой (или два слоя) конструкционного керамзитобетона, а теплозащитную - слой крупнопористого теплоизоляционного керамзитобето­на плотностью 500-600 кг/м3. Исследования, проведенные в Белорусском политехни­ческом институте (С. М. Ицкович, Г. Т. Широкий и др. ), Алма-Атинском НИИстромпроекте(М. 3. Вайнштейн, В. П. Грицай и др. ), Уралниистромпроекте (Г. В. Геммер-линг, А. Н. Чернов и др. ), показали, что переход от однослойной конструкции панелей к двух- или трехслойной с разделением несущей и теплозащитной функций стен и возложением их на соответствующие слои конструкционно­го и теплоизоляционного керамзитобетона повышает качество и надежность панелей, снижает их материалоемкость.

Теплоизоляционный крупнопористый керамзитобетон - самый легкий бетон, которыйможно получить на данном заполнителе. Его плотность при минимальном расходе це­мента лишь немного больше насыпной плотности керамзи­тового гравия. На керамзите марок 700, 800 получают конструкцион­ные легкие бетоны с пределом прочности при сжатии 20, 30, 40 МПа, используемые для производства панелей пере­крытий и покрытий, в мостостроении, где особенно важно снизитьмассу конструкций.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1. 1 Технико-экономическое обоснование места строительства

Производство керамических строительных материалов является одним из приоритетных направлений развития строительного комплекса. Развитие промышленного и гражданского строительства обуславливает необходимость увеличения производства и применения экологически чистых, конкурентоспособных, и в то же время недорогих изделий.

Керамические строительные материалы являются востребованными в современном строительстве. Поэтому осуществляется модернизация существующих и ввод в действие новых предприятий по выпуску строительной керамики.

В связи с быстрыми темпами развития жилищного строительства в Жамбылской области и постоянного расширения черты города возникает проблема нехватки качественных, эффективных и дешевых строительных материалов. Частично эту проблему можно решить, производством керамзита на основе местного дешевого сырья и отходов промышленности.

Для организации производства в регионе имеются топливно-энергетические ресурсы, природное сырье и различные промышленные отходы, использование которых в производстве строительной керамики позволит обеспечить строительный комплекс долговечными и экологически чистыми материалами.

Многочисленные исследования разных видов местного сырья и их опробование в составах масс строительной керамики показали, что можно найти условия и возможности применения некондиционных легкоплавкихглин и глиносодержащих пород, ранее считавшихся непригодными, для получения того или иного вида керамических строительных материалов.

Одним из перспективных направлений является производство керамзита на основе суглинков.

Запасы такого природного дефицитного сырья как глина истощены, поэтому суглинки являются основным сырьем при производстве строительной керамики.

Сырьевой базой проектируемого завода являются суглинки Сарыкемерского месторождения Жамбылской области. Минералогический состав СГ представлен кварцем d/n=3, 02; 1, 82; 1, 91; гематитом d/n=1, 839; 1, 686; 1, 59*10 ^-10 м; каолинитом d/n=3, 55; 2, 75; 2, 28;

Глинистое сырье Сарыкемерского месторождения является среднечувствительным к сушке (127-143 сек. ) при формовочной влажности (абсолютной) 24% и усадке 6, 5-6, 6%.

Возможны примеси кварца, кальцита, гидрооксидов железа и другие. Содержание частиц размером менее 0, 06 мм в среднем составляет 80%. Огнеупорность суглинка - 1460°С.

Суглинок является основным сырьем в производства керамзита. Применение суглинка в производстве легких заполнителей возможно за счет введения добавок, регулирующих свойства формовочных смесей и свойства готовой продукции.

В качестве добавок предполагается использовать лигнин, отход гидролизного завода (г. Шымкент), и угольная пыль, отход угольно-добывающей промышленности (г. Караганда) . Тем самым попутно решается проблема утилизации отходов различных производств. Все это обуславливает хорошие перспективы для строительства и развития завода.

Проектируемый завод рассчитан на производство керамзита годовой мощностью 2 м ³ в г. Тараз, где предусмотрены широкий региональный рынок, подъездные пути, ресурсы рабочей силы, потребность в строительстве, хорошая сырьевая база.

Район строительства является освоенным, инженерное обеспечение завода решается от действующих сетей и сооружений Таразской ГРЭС.

1. 2 Номенклатура и характеристика материала

Керамзит представляет собой материал, состоящий из зерен округлой формы с плотной шероховатой оболочкой, которые имеют внутри пористую структуру. Поры замкнутые, в основном сферической формы, отделены друг от друга тонкими стенками из силикатного стекла, содержащего включения кварца, полевого шпата, гематита и других нерастворившихся глинистых минералов, а также новообразования - муллит и кристобалит. Поры распределены в структуре материала равномерно они очень мелкие, размером от нескольких десятков ангстрем до 1-2 мм. Плотность стекловидной массы керамзита составляет от 2300 до 2700 кг/м ³ . Объемная масса в куске колеблется в пределах от 200 до 1400 кг/м ³ . В зависимости от размера зерен керамзитовый гравий подразделяют на три фракции: от 5 до 10 мм, от 10 до 20мм, от 20 до 40 мм. В зависимости от объемной насыпной массы керамзитовый гравий делят на марки 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700, 800. По прочности на сжатие керамзит разделяют на классы А и Б. Прочность гравия при сжатии (сдавливании в цилиндре), определяемая, в зависимости от класса характеризуется следующими показателями:

Таблица 1 Прочность гравия при сжатии

Водопоглощение керамзита (по массе) в течении 1 ч в зависимости от его марки находится в пределах о 15 до 25 %. Керамзитовый гравий должен выдерживать не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания (Мрз 15) с потерей в массе при этом не более 8%.

На основе керамзита изготовляют керамзитобетоны различного назначения: теплоизоляционные, конструкционно- теплоизоляционные и конструкционные.

Теплоизоляционный керамзитобетон с плотностью не более 500 кг/м ³ и прочностью до 1, 5 МПа (15 кгс/см ² ) применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций - покрытий промышленных цехов, чердачных перекрытий жилых зданий, стен холодильников, труб теплотрасс и т. д. Теплопроводность этого бетона должна быть не более 0. 174 Вт/(м*К) .

Конструкционно- теплоизоляционные керамзитобетон плотностью от 700 до 1400 кг/м ³ и прочностью от 3, 5 до 10 МПа (35-100 кгс/см ² ) применяют для наружных стен зданий, совмещенных кровель и т. д. Теплопроводность керамзитобетона в зависимости от его плотности имеет следующие значения:

Таблица 2 Теплопроводность керамзитобетона

Конструкционный керамзитобетон марок от 150 до 300 с плотностью 1200-1800 кг/м ³ применяют главным образом для внутренних несущих конструкций - колонн, балок, перекрытий и т. п., а также в мостостроении и судостроении

1. 3 Режим работы предприятия и производственная программа

Отправными данными для расчета технологического оборудования, потоков сырья и т. п. является режим работы цеха, Режим работы устанавливают в соответствии с трудовым законода­тельством по нормам технологического проектирования предприятий вяжу­щих веществ» При назначении режима работы цеха необходимо стремиться обеспе­чить возможно более полное использование оборудования /основных фон­дов/ и принимать наибольшее количество рабочих смен в сутки

Завод по производству керамзитового гравия включает: глинозапасник, отделение подготовительно-формовочное, сушильное, печное, сортировки и склад готовой продукции.

Режим работы завода искусственных пористых заполнителей принимают непрерывным, круглогодовым в 3 смены по 8 часов. Годовой фонд рабочего времени по нормам - 8760ч.

Коэффициент использования основного обжигового оборудования для вращающейся печи (2, 5*40) 0, 92. Число рабочих дней в году 260.

Таблица 3 Производственная программа цеха.

1. 4 Технологическая характеристика сырья,

расчет компонентов сырьевой смеси

Сырьем для производства керамзита служат суглинки области [1] .

Минералогический состав СГ представлен кварцем d/n=3, 02; 1, 82; 1, 91; гематит d/n=1, 839; 1, 686; 1, 59*10 ^-10 м; каолинит d/n=3, 55; 2, 75; 2, 28.

Для улучшения природных свойств глиняного сырья - уменьшения общей усадки, чувствительности к сушке и обжигу, улучшения формовочных свойств, широко применяют добавки.

В качестве выгорающей добавки, в шихту вводим угольною пыль и лигнин. Угольная пыль оказывает непосредственное комплексное влияние на свойства массы и готовых изделий.

Отход производства сульфоугля-угольная пыль представляет собой сыпучий материал черного цвета. Характеристики УП - влажность - 10-11%; зольность 18-20%. Выход летучих веществ 32-33%, содержание серы - 4-5%. Тепловодородная способность 3800 ккал/кг [1] .

Лигнин является отходом производства древесного спирта и представляет собой не только отощающую и выгорающую добавку, но и выполняет роль пластификатора. Использование лигнина в качестве добавки к пылеватым суглинкам, чувствительным к сушке, улучшает их формовочные свойства и уменьшает трещиноватость изделий при сушке; как выгорающая добавка лигнин улучшает качество обжига. Лигнин добавляют от 5 до 20% от объема керамической массы. Для получения пористого кирпича количество его может доходить до 40 %. Истинная плотность лигнина составляет примерно 1300 - 1360 кг/м ³ . Химический и гранулометрический состав сырьевых материалов представлен в таблице 4.

Таблица 4 Химический состав сырьевых материалов

Таблица 5 Минералогический состав сырьевых материалов

Таблица 6 Гранулометрический состав сырьевых материалов

Физико-химические исследования [1] глинистого сырья выполнены в соответствии с методиками ГОСТ 21216. 1-81 - ГОСТ 21216. 12-81, а классификация глинистого сырья по ГОСТ 9169-75. Результаты исследований представлены в таблицах 2. 3-2. 9 и в таблице 2. 10 - классификация глинистого сырья.

Таблица 7 Общая характеристика глинистого сырья

Таблица 8 Засоренность глинистого сырья

Таблица 9 Гранулометрический состав глинистого сырья

Таблица 10 Характеристики огнеупорности

Таблица 11 Спекаемость глинистого сырья

Таблица 12 Пластичность глинистого сырья

Таблица 13 Определение чувствительности к сушке глинистого сырья

Таблица 14 Классификация суглинка Сарыкемерского месторождения по ГОСТ 9169-75

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда