Способ изготовления пористого заполнителя

 

Изобретение относится к изготовлению пористого заполнителя и может быть использовано в производстве керамзита из глинистого сырья. Для снижения насыпной плотности и повышения прочности заполнителя сушку гранул до остаточной влажности 3 - 18% проводят в режиме возрастающего теплового воздействия при скорости нарастания температуры теплоносителя, определяемой по формуле V=(100/T<SB POS="POST">с</SB>)1000R<SB POS="POST">п</SB>/П<SB POS="POST">л</SB><SP POS="POST">.</SP>K<SB POS="POST">ч</SB> (В<SB POS="POST">и</SB> - В<SB POS="POST">ост.</SB>), °С/мин, где V - скорость подъема температуры теплоносителя, °С/мин

T<SB POS="POST">с</SB> - продолжительность сушки сырья, принимается в пределах 40 - 60 мин

R<SB POS="POST">п</SB> - прочность при сжатии сырцовых гранул, высушенных в естественных условиях до требуемой остаточной влажности, МПа

В<SB POS="POST">и</SB> - абсолютная влажность исходной глинистой породы, %

В<SB POS="POST">ост.</SB> - остаточная абсолютная влажность сырцовых гранул, %

П<SB POS="POST">л</SB> - пластичность исходного глинистого материала

K<SB POS="POST">ч</SB> - коэффициент чувствительности глин к сушке. Способ обеспечивает получение сырцовых гранул прочностью 1,0 - 1,4 МПа, снижение насыпной плотности керамзита до уровня 307 - 360 кг/м<SP POS="POST">3</SP> и повышение прочности до 1,5 - 1,7 МПа. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) А1 (S1)S С 04 В 14/12,,. в 1%(, . . 1 Ц l4I1i Va i I,,.. яТ,с 1,11Р, ЩЯЙ :1Ь ti4%)Т 1 /1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4364219/23-33 (22) 13.01.88 (46) 30,06.90. Бюл. Р 24 (71) Днепропетровский филиал Научноисследовательского института строительного производства (72) В.И. Гунчак и И.К. Зажарский (53) 666.972.125 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

- 640985, кл. С 04 В 14/12, 1976.

Онацкий С.П, Производство керамзита. M,: Стройиздат, 1987, с, 181185. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОГО

ЗАПОЛНИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к изготовлению пористого заполнителя и может быть использовано в производстве керамзита из глинистого сырья. Для снижения насыпной плотности и повышения прочности заполнителя сушку гранул до остаточной влажности 3-18Х

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для получения керамэита из глинистого сырья.

Цель изобретения — снижение насыпной плотности и повышение прочности заполнителя.

Способ изготовления пористого заполнителя, преимущественно керамзита, осуществляют путем дробления породы, рассева, сушки до влажности 3-18ь в потоке газового теплоносителя с коо нечной температурой не выше 450 С, последующего обжига и охлаждения, 2 проводят в режиме возрастающего теплового воздействия при скорости нарастания температуры теплоносителя, определяемой по формуле V =(100/Tc)

1000 Е„/Пл.K„ ), С/Mæíь где V — скорость подъема температуры о теплоносителя, С/мин; Т вЂ” продолжительность сушки сырья, принимается в пределах 40-60 мин; R „ — прочность при сжатии сырцовых гранул, высушенных в естественных условиях до требуемой остаточной влажности, МПа,  — абсолютная влажность исходной и глинистой породы, К;  — остаточная абсолютная влажность сырцовых гранул,ь; П вЂ” пластичность исходного HHHc . T0 ер ; К вЂ” коэффициент чувствительности глин к сушке. Способ обеспечивает получение сырцовых гранул прочностью 1 0—

1 4 MIIa снижение насыпной плотносУ 9

3 ти керамзита до уровня 307-360 кг/м и повышение прочности до 1,5-1,7 11Па, 2 табл. при этом сушку грянул проводят в режиме возрастающего теплового воз— действия теплоносителя от начальной температуры, равной температуре исходных гранул, до конечной температуры со скоростью, определяемой по формуле

100 1000R и . 0 — (— -) С/мин, Тс Пд Кч (В и Вост ) где v — скорость подъема температуо ры теплоносителя,. C/ìèí;

1574561

Т вЂ” продолжительность сушки сырья, принимается в пределах 40-60 мин;

R — прочность при сжатии сырП 5 цовых гранул, высушенных в естественных условиях до требуемой остаточной влажности, МПа;

В1, — абсолютная влажность исходной породы, 7., В о вЂ, — остаточная абсолютная влажность сырцовых гранул, Ж;

П вЂ” пластичность исходного глиA нистсго сырья; м 5

К вЂ” коэффициент чувствительносЧ ти глин к сушке.

Сущность процесса сушки сырцовых гранул в режиме возрастающего теплового воздействия заключается в том, рр что в период тепловой обработки сырца (гранул) скорость набора температуры теплоносителем постепенно увеличивается, в частности от 1 С/мин в начао ле сушки и до 15 С/мин в конце. В. каждом конкретном случае увеличение скорости набора температуры теплоносителем на протяжении всего периода сушки определяется с помощью математического выражения, учитывающего 0 основные характеристики глины: влажность нластичнсст чувствительность к сушке, а также механическая прочность гранул, высушенных до требуемых значений остаточной влажности.

Это позволяет осуществить мягкий режим влагоудаления из гранул, что существенно повышает их прочность и значительно улучшает качество керамзита. 40

Важным является начальный период тепловой обработки, когда вероятность возникновения усадочных деформаций в глинистом материале наиболее высокая, что ведет к образованию трещин и разрушению сырцовых гранул.

Исследованиями установлено, что в период интенсивной тепловой обработки глинистого материала развивается неравномерная объемная усадка

5Î внутренних и поверхностнь1х слоев глиняных гранул. Вследствие этого . в обрабатываемом материале возникают усадочные напряжения. Этим напряжением противодействуют силы упругого сопротивления структуры, т.е. силы, обуславливающие прочностные свойства глиняных гранул. Поэтому в процессе интенсивного удаления влаги иэ глинистого материала происходит разрушение отдельных слоев глины, образуются микротрещины, снижающие прочность гранул и соответственно ухудшающие качество готового продукта — керамзита.

Способ осуществляют следующим образом.

Вспучивающуюся глинистую породу, например черную сланцеватую глину измельчают первоначально в глинорыхлителе, а затем в валковой дробилке рассеивают пс фракции 0-5, 5-10 и

10-20 мм и с помощью транспортера подают в сушильнуй барабан, Парамет-, ры тепловой обработки глинистой породы в барабане выбирают в зависимости от продолжительности сушки и характеристики глины, ее влажности, пластичности, коэффициента чувствительности к сушке, а также прочности полуфабриката, высушенного в естественных условиях, Режим подъема температуры теплоносителя с учетом изменения физико-механических свойств гранул-сырца рассчитывается по формуле

100 1000R

v = (- — ) — -. — — — -, С/мин, П„К,(В„-В„, ) где v — скорость подъема температуры теплоносителем, С/мин, Т вЂ” продолжительность сушки с сырья, принимается в пределах 40-60 C/èèí;

R — прочность при сжатии сырцов вых гранул, высушенных в естественных условиях до требуемой остаточной влажности, МПа;

В„ — абсолютная влажность исходглинистой породы, Я;

 — оста. точная абсолютная влажост ность сырцовых гранул, 7.;

П вЂ” пластичность исходного глинистого сырья;

К вЂ” коэффициент чувствительнос- ти глин к сушке, Расчет производится в следующей последовательности.

Сначала определяют оптимальное значение остаточной влажности гранул, в частности черных сланцевых глин.

Остаточная влажность„ определенная при наименьшей насыпной плотности, составляет 10Х Исходная влажность на основании лабораторного анализа сырья, отобранного на призаводском

100 1000 l 1

50 15 ° 1,5 (25-10) 3,М

2 =96 С/мин

5 1 складе, составляет 25К. Затем опреде1 цяют значения R„, которые для значений влажности 10 и 25i составляют соответственно 1,l и 0,4 MIIa. Значения Пп и Кч определяют методом лабораторноro анализа глинистого сырья, Для черных сланцеватых глин II> = 20, К = 1,5. Продолжительность сушки принимаем равной 50 мин (средний показатель).

Подставив значения расчетных показателей в формулу, получим значение v на начальной и заключительной .стадиях сушки:

100 . 1000 0 4

v =(— -) .Ф.

50 15 1,5 (25-10)

3 Ю вЂ” 2 = 2,3 C/MH ;

Таким образом,.в начале сушки сырца, например, из черных сланцеватых глин скорость подъема температуры теплоносителем должна составлять 2,3 С/мин, а в конце — 9,6 С/мин

Для определения закономерности

I увеличения скорости подъема температуры теплоносителем от 2,3 до. о

9,6 С/мин необходимо определить темпы изменения влажности сырцовых гранул от 25 до 10Х при его термообработке в режиме возрастающего теплового воздействия.

Методика проведения испытания включает применение термогравиметрического способа с регулированием скорости нагревания сырцовых гранул, обеспечивающим влагоудаление со скоростью 4-11 г/мин, Высушивая материал в режиме возрастающего теплового воздействия для поддержания режима влагоудаления в указанном пределе, постепенно увеличивают темп роста температуры нагревания с 2,3 до

9,6 С/мин, При этом промежуточные о значения влажности и время их достижения фиксируются, Результаты испытаний приведены в табл.1.

С учетом данных табл.1 строят температурно-временный режим сушки глин, обеспечивающий получение прочного полуфабриката — сырцовых гранул.

В качестве исходных условий прини- мают условия переработки сырья в

574561 6 летне-осенний период в Днепропетровской области, когда температура исход ного материала составляет +22,3 С.

5 (Однако, если в других условиях исходная температура материала составляет, например +10 С или +70 С, эффективность способа не уменьшается, так как в этом случае начальная температура соответственно равняется о о

+10 С или +70 С, что исключает воз-: можность возникновения термических напряжений и соответственно предотвращает разрушение гранул). Соглас15 но-построенному температурно-временному режиму, конечное значение температуры теплоносителя при сушке черных сланцеватых глин составляет

415,6 С.

Анализ скорости подъема температуры теплоносителем показывает, что температура тепловой обработки возрастает по нелинейному закону. Особенно ярко нелинейность выражена в начальный гериод сушки, когда скорость подъема температуры теплоносителем увеличивается сравнительно низкими темпами. При этом температура теплоносителя в начале сушки состав30 ляет +22,3 С, а в конце +415;6 С.

Таким образом, скорость подъема температуры теплоносителем, которая не имеет постоянного фиксированного значения, увеличивается по мере термического упрочнения гранулы, обеспечивая влагоудаление в пределах рациональных значений 4-11 г/мин.

Указанная формула скорости нарастания температуры теплоносителя носит

4р обобщенный характер, учитывает различные виды глинистого сырья, используемые в производстве керамзита, т.е. требуемого режима сушки можно достичь, уменьшив скорость подъема ,45 температуры теплоносителем до 1 С/мин о в начале сушки с последующим ее увео личением до 15 С/мин в конце сушки, Это позволяет смягчить режим влагоудаления из глинистого материала и уменьшить его чувствительность к сушке.

Характеристика свойств сырцовых гранул и обожженного продукта — керамзита представлена в табл.2 при использовании черной сланцеватой глины.

Способ обеспечивает получение сырцовых гранул прочностью 1,01574561

100 1000 R

v =(— -)

7 II K„(B -11„,. ) В

И

ocr

Таблица1

Продолжительность сушки, мин

2 4 б 8 10 12 14 lá Ib 20 22 24 26

Скорость нагревания, С/мии 2,3 2,4 2,57 2,65 2,85 3,0 3,4 3,7 3,92 4,18 4,45 4,72 5,08

Влажность полуфабриката, Х

Прочность полуфабриката при сжатии, МПа 0,411 0,60 0,66 0,71 0,74 0,77 0,80 0,86 0,92 0,94 0,95 0,97 0,.98

24,3 24, 1 23,5 23,1 22,8 22,4 21,8 2!,0 20,5 19,8 19,1 18,4 17,6

Продолжение табл . 1

Продолжитсльиость сушки, мии

Показатели — — -г ——

28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48: 50

Скорость нагревания, С/мии 5,35 5,72 6,1 6,4 6,72 7,13 7,5 7,82 8,15 8,6 8,9 9,6

Влажность полуфабриката, Х

Прочность полуфабриката при сжатий, Ипа 0,99 1,ОО 1,02 1,04 1, 05 1,06 1,07 1,078 1, 086 1,092 1,096 l,l 0

16,8 16,0 15,0 14,1 13,3 12,6 12,2 11,7 11,4 10,8 10,5 10,0

1,4 ИПа, снижение насыпной плотности керамзита до уровня 307-360 кг/м при повышении прочности до 1,5—

1,7 МПа, Использование способа при производстве керамзита из пластичных, чувствительньгх к сушке глин позволяет снизить насыпную плотность пористых заполнителей а 15-25Х повысить их прочность на 0,5-1,0 ИПа, повысить однородность готовой продукции и уве" личить ее выход с 1 т глинистого материала.

Формула изобретения

Способ изготовления пористого заполнителя, преимущественно керамзита, путем дробления породы, рассева, cymки до влажности 3-IBX в потоке газо-. вого теплоносителя с конечной температурой не выше 450 С, последующего обжига и охлаждения, о т л и ч а ю- 25 шийся тем, что, с целью снижения насыпной плотности и повышения прочности заполнителя, сушку гранул проводят в режиме возрастающего теплового воздействия теплоносителя от начальной температуры, равной температуре исходных гранул, до конечной температуры со скоростью v (град/мин), определяемой по формуле продолжительность сушки сырья, принимается в пределах 40-60 мин; прочность при сжатии сырцовых гранул, высушенных в естественных условиях до требуемой остаточной влажности, МПа; абсолютная влажность исходной глинистой породы,%; остаточная абсолютная влажность сырцовых гранул, К; пластичность исходного глинистого сырья; коэффициент чувствительности глин к сушке.

1574561

Т а б л и ц а 2

Способ

Показатели

Предлагаемый

Известный

Пример

Сушка гранул с постоянной температурой теплоносителя

Сушку гранул проводят прн возрастающем тепловом воздействии теплоносителя со скоростьм нарастания температуры в пределах 1-15 С/мин

Режим сушки гранул в потоке газового теплоносителя до остаточной влажности 3-1Sr.

Прочность высушенных сырцовых гранул, МПа

Коэффициент трещино,ватости сырцовых гранул

Характеристика керам зита

Плотность насыпная кг/м з

Прочность при сжатии, МПа

l,25-1,40

0,40-0,80

1,0-1,2

5,1-3,3

6,0-5,3

14,8-12,1

307 †3

344-360

400-450

1,50-1,64

l,l-1,4

1,70

Составитель В. Образцов

Редактор Т. Лазоренко Техред М.Дидык Корректор М. Кучерявая

Заказ 1754

Тираж 567

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина, 101