Производство керамзитового гравия

 

Введение

 

Российская Федерация является наиболее крупным производителем керамзита, выпускаемого в виде керамзитового гравия, в то время как во многих странах мира в основном производится керамзитовый щебень.

Керамзит обладает высокими теплоизоляционными свойствами и используется преимущественно как пористый заполнитель для легких бетонов, не имеющий серьезной альтернативы. Стены из керамзитобетона долговечны, имеют высокие санитарно-гигиенические характеристики. Здания и сооружения из керамзитобетона, построенные более 50 лет назад, эксплуатируются и по сей день. Жилье, возводимое из сборного керамзитобетона, дешево и доступно для большинства российских граждан.

Однако в связи с существенным сокращением в нашей стране с 1988 по 2001 г. выпуска сборного и монолитного керамзитобетона предприятия по производству керамзита испытывают серьезные трудности со сбытом продукции. Некоторые предприятия прекратили существование, многие сократили производство на 20—30% от проектной мощности в связи с невостребованностью продукции.

В последние годы увеличиваются объемы строительства из сборного и монолитного керамзитобетона. Производительность сохранившихся керамзитовых заводов возросла до 30—60% от проектной мощности, наблюдается тенденция к увеличению спроса и потребления.

На наш взгляд, керамзит — это материал, возможности которого не могут ограничиваться только традиционным применением в качестве заполнителя в легких бетонах и засыпочного теплоизоляционного материала. ЗАО «НИИКерамзит» совместно с ОАО «Легкий керамзит» (Самара) проводят комплексные исследования рационального использования керамзитового гравия, песка, отходов керамзитового производства.

 

Анализ данных таблицы показывает, что при использовании керамзитобетонных блоков можно снизить теплопроводность на 10—67%, массу стены — на 25—59%, затраты на 1 м3 расходуемых стеновых материалов — на 35—45%.

В условиях действующих заводов железобетонных изделий с использованием имеющихся мощностей и технологий можно получать штучные керамзитобетонные изделия различных размеров и форм, плотности, прочностных и теплозащитных характеристик, с разнообразной отделкой лицевых поверхностей.

ЗАО «НИИКерамзит» совместно с ОАО «Легкий керамзит» провели исследования по использованию керамзита в качестве декоративно-отделочного материала для наружных работ, в результате чего был получен способ изготовления окрашенного керамзитового гравия, а также разработаны различные виды и технологии отделки окрашенным или неокрашенным керамзитовым гравием и керамзитовым песком штучных и крупногабаритных бетонных, железобетонных изделий и конструкций.

Кроме того, окрашенный керамзитовый гравий может применяться для декоративно-теплоизоляционных засыпок (витрин, кашпо и др.), а также в качестве декоративно-отделочного материала для стен, что существенно улучшает их воздухо- и паропроницаемость по сравнению с отделкой стеклянной или керамической плиткой.

Промышленное внедрение разработанных способов отделки не требует значительных капиталовложений и может быть осуществлено в условиях действующих заводов ЖБИ, КПД, ДСК или на малых предприятиях. Эти технологии можно применять для отделки как крупноразмерных, так и мелкоштучных изделий. Использование окрашенного керамзитового гравия позволяет создавать достаточно сложные и выразительные композиции на фасадах зданий и других сооружений.

Керамзитовый гравий различных фракций можно использовать в качестве фильтрующих засыпок в зернистых фильтрах для очистки воды, запыленного воздуха и газов.

Керамзитовый гравий повышенной плотности и прочности можно применять в дорожных бетонах для нижних слоев двухслойных покрытий вместо карбонатного щебня и других строительных камней в регионах, где такие материалы отсутствуют.

Проведенные исследования позволяют утверждать, что керамзит как строительный материал не утратил своего значения. Без этого материала невозможно представить себе современное жилищное и промышленное строительство. Намеченные нетрадиционные пути использования этого материала и керамзитовых отходов позволят повысить его значимость, поддержать производство искусственных пористых заполнителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Технологическая часть

 

 

1. Номенклатура выпускаемой продукции

 

 

 

На проектируемом предприятии предусмотрен выпуск керамзитового гравия.

Номенклатура выпускаемой продукции взята в соответствии с      ГОСТ 32496−2013 и представлена в таблице 1.

Таблица 1− Номенклатура выпускаемой продукции

Наименование материала и марка по дробимости	Фракция мм	Марка по насапной плотности	Марка по прочности	Производительность тыс. в год/м3
Керамзитовый гравий М 400, П50 Гост 32496−2013	20 – 40	М 400	П 50	80
Керамзитовый гравий М 600, П 125 Гост 32496−2013	10 − 20	М 600	П 125	40
Керамзитовый гравий М 800, П 200 Гост 32496−2013	5 − 10	М 800	П 200	30

 

Показатели свойств выпускаемой продукции представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Показатели свойств продукции

Название	М 400		М 600		М 800
	единица	величина	единица	величина	единица	величина
Влажность поставляемого гравия	% по массе	5, не более	% по массе	5, не более	% по массе	5, не более
Водопоглощение гравия в течение 1 часа	% по массе	30, не более	% по массе	25, не более	% по массе	20, не более
Марка по морозостойкости	F	15, более	F	15, более	F	15, более
Насыпная плотность	кг/м3	350-400	кг/м3	500-600	кг/м3	700-800
Потеря массы после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания	%	8, не более	%	8, не более	%	8, не более

 

Продолжение таблицы 2

Название	М 400		М 600		М 800
	единица	величина	единица	величина	единица	величина
Потеря массы при кипячении	% по массе	5, не более	% по массе	5, не более	% по массе	5, не более
Прочность	МПа	1-1,5	МПа	2,5-3,3	МПа	4,5-5,5
Содержание слабообожженных зёрен	% по массе	3, не более	% по массе	3, не более	% по массе	3, не более
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов	Бк/кг	не более 370	Бк/кг	не более 370	Бк/кг	не более 370

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные сырьевые материалы

 

В качестве сырьевых материалов для керамзитового гравия являются глинистые породы, относящиеся в основном к осадочным горным. Глинистые породы отличаются сложностью минералогического состава и кроме глинистых минералов (каолинита, монтмориллонита, гидрослюды и др.) содержат кварц, полевые шпаты, карбонаты, железистые, органические примеси.

Для производства керамзита наиболее пригодны монтмориллонитовые и гидрослюдистые глины, содержащие не более 30% кварца.

Содержание основных химических составляющих в глинистом сырье, предназначенном для изготовления керамзитовых гравия, щебня и песка, должно находиться в пределах, указанных в таблице 3.

Таблица 3 − Химический состав глинистого сырья

Наименование химических составляющих глинистого сырья	Содержание, % по массе
Свободный диоксид кремния (SiO2cв)	30, не более
Диоксид кремния (SiO2)	70, не более
Оксид алюминия (Al2O3)	10 − 25
Диоксид титана (TiO2)	0,1 − 2,0
Сумма оксидов железа (FeO + Fe2O3)	2,5 − 12,0
Оксид кальция (CaO)	6, не более
Оксид магния (MgO)	4, не более
Сумма оксидов калия и натрия (K2O + Na2O)	1,5 − 6,0
Сумма соединений серы в пересчете на (SO3), в том числе сульфидной (S)	1,5, не более 1, не более
Сумма соединений фтора в пересчете на (F2)	0,5, не более
Сумма соединений хлора в пересчете на (Cl2)	1,5, не более
Органические вещества	3, не более

 

Пригодность того или иного глинистого сырья для производства керамзита устанавливают специальным исследованием его свойств. Важнейшее из требований к сырью — вспучивание при обжиге.

Группы глинистого сырья по способности вспучиваться и показатели, характеризующие свойства каждой группы, приведены в таблице 4.

Таблица 4 − Классификация глинистого сырья по вспучиваемости

Группа глинистого сырья по вспучиваемости	Разновидность сырья	Число пластичности	Основные минералогические характеристики		Коэффициент вспучивания	Насыпная плотность керамзита
			Глинистые минералы	Содержание кварца, %
Хорошо-вспучивающиеся	Высокопластичные глины. Сланцы	25 ,Более	Монтмориллонит. Гидрослюда. Примесь каолинита в небольших количествах.	15, менее	4,5, более	400, менее

 

Вторым важнейшим требованием к сырью является легкоплавкость. Температура обжига до 1250°C, при этом значительная часть глины должна перейти в расплав, иначе газы свободно выйдут, не вспучив материал.

Трение требование – интервал вспучивания. Предельно возможной температурой обжига считается температура определения поверхности гранул, нельзя превышать  температуру, так как оплавленные гранулы могут склеиться. Чем ниже температура, тем ниже Кв и меньше выхода продукции. Поэтому температура должна поддерживаться на предельно допустимом уровне, интервал вспучивания 50°C. Не все глины обладают этими свойствами. Поэтому используют добавки, увеличивающие Кв (1% мазуту, солярного масла, пиритные добавки). Подобные добавки используют для снижения температуры вспучивания (молотый шлак ТЭЦ).

Для повышения температуры обжига и избегания оплавления гранул применяют опудривание сырцовых гранул порошком огнеупорной глины, пиритными огарками и др.

 

 

1.3 Выбор и обоснование способа производства и схем технологического процесса

 

Выбор способа переработки сырья определяется свойствами исходного сырья, а качество заполнителя зависит от режима термической обработки, при котором создаются оптимальные условия вспучивания подготовленных сырцовых гранул (зерен).