Виробництво сланцепориту

Міністерство освіти, науки, молоді і спорту України

Київський національний університет будівництва і архітектури

 

 

 

Кафедра будівельних  матеріалів

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

 

з дисципліни „Заповнювачі для бетону”

на тему „Виробництво сланцепориту”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконав: ст. гр. ТБКВМ-31

Керженцева А.В.

Керівник:

проф. Пушкарьова К.К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ 2011 

 

1. Вступ

 

Заповнювачі – природні або штучні матеріали визначеного зернового  складу, які в раціонально підібраній суміші з в’яжучими речовинами та водою утворюють бетонну суміш.

Вартість заповнювачів досягає 30 ... 50% вартості бетонних і залізобетонних конструкцій, а іноді і більше. Тому вивчення, правильний вибір заповнювачів, раціональне їх виробництво і застосування мають велике народногосподарське значення.

Заповнювачі одержують  або з родовищ порід з їх наступною механічною обробкою, або ж за допомогою хімічної переробки сировини. У виробничих умовах вони виготовляються в результаті виконання певних технологічних операцій, що входять в комплекс підготовчих робіт: подрібнення і помелу, фракціонування, промивки, обезводнення, сушіння і нагрівання, збагачення і хімічної чи фізико-хімічної обробки.

У зимовий час заповнювачі  не тільки сушать, але нерідко ще нагрівають до певної температури. Зазвичай це здійснюється в одному апараті - сушильному барабані, на колосникових решітках та ін. Нагрівають заповнювачі для додання їм необхідної якості, наприклад кращого змішування з в'яжучою речовиною. З метою надання заповнювачам більшої однорідності по зерновому складу або об'ємній масі їх іноді збагачують, зокрема, шляхом відділення слабких і неморозостійких включень. У процесі підготовки деякі заповнювачі піддають хімічній і фізико-хімічній обробці з метою підвищення їх активності при взаємодії з іншими компонентами, створення більш сприятливих умов їх виробництва, підвищення щільності та міцності конгломерату.

Штучні пористі заповнювачі  отримують шляхом термічної обробки  силікатної сировини з подальшим  розсівом або подрібненням і розсівом. До штучних пористих заповнювачів належать: гравій та пісок керамзитові; шлакова пемза – щебінь та пісок пористі з металургійного шлаку; щебінь та пісок аглопоритові; гравій, щебінь та пісок шунгізитові; щебінь та пісок зі спученого перліту; спучений вермикулітовий пісок і щебінь та ін.

Сланцепорит відноситься  до пористих штучних заповнювачів на основі природної сировини. Перевагою сланцепориту є те, що при його виготовленні використовують сухий спосіб – найменш енергоємний спосіб одержання штучних заповнювачів. Слід також зазначити,що за своїми властивостями сланцепорит не поступається керамзиту, не зважаючи на простоту технологічної схеми виготовлення.

2. Характеристика вихідних  матеріалів та вимоги до готової  продукції

2.1. Характеристика сировинних матеріалів

 

Сировиною для виробництва сланцепориту є глиняні сланці, що під час випалу з домішками або без них спучуються, утворюючи легкий заповнювач ніздрюватої структури для легких бетонів. Вони представлені в основному метаморфізованою породою, що складається із серициту, біотиту, хлориту, кварцу та вуглецевої речовини.

 Характеристика цих сланців наведена в таблиці:

Вміст оксидів,  мас.%						Втрати при прожа-рюванні мас.%	Число плас-тич-ності	Темпе-ратура плав-лення, оС	Тем-пера-тура спучу-вання, оС	Темпе-ратур-ний ін-тервал спучу-вання, 0С	Кое-фіці-єнт спучу-вання
SiO2	Al2O3	(Fe2O3+FeO)	CaO	MgO	K2O+Na2O
57,32	26,63	3,87	1,42	2,04	4,09	6,04	7-10	1260- 1300	1140- 1160	60-70	2,3-3,0

 

За хімічним складом сировина повинна відповідати вимогам до сировини на пористі заповнювачі (ДСТУ Б В.2.7-12-94), мас. %: Si0₂ – 58...60; А1₂0₃ – 16...20; (FeO+Fe₂0₃) – 5...9; СаО – не більше 3; MgO – не більше 3; (K₂0+Na₂0) – 2...5; органічної речовини – 1...2.

Згідно з вимогами стандарту вміст деяких оксидів не відповідає зазначеним (Al₂O₃, (Fe₂O₃+FeO), SiO₂ ), отже сировина буде тугоплавкою.

Тоді температура випалювання повинна становити близько 1350 ^оС, при чому перехід значної частини найбільш дрібних глинистих частинок у рідку фазу повинен забезпечити достатнє розм’якшення та в’язкість маси.

Якість сланцепориту, в тому числі  зменшення насипної густини, можливо при використанні органічних добавок. В нашому випадку,для отримання надлегкого заповнювача ми використовуємо мазут. Добавку вводять оббризкуванням гранул.

        Згідно з завданням курсової роботи завод з виробництва сланцепориту, планується будувати в м. Сімферополь, а відповідно основна сировина буде надходити з Планерського родовища сланців.

 

2.2. Вимоги до готової продукції.

 

Згідно з вимогами ДСТУ Б В. 2.7-17-95 на готову продукцію  марка сланцепоритового гравію та щебеню за насипною густиною повинна бути у межах М 250...600.

Крупні пористі заповнювачі  з формою зерен поділяються: на гравій шаруватої форми, який отримують спучуванням спеціально підготовлених гранул і він не підлягає дробленню після термічної обробки; на щебінь кутастої (неправильної) форми, який отримують спучуванням зерен вихідної сировини або подрібненням термічно обробленого матеріалу.

Гравій випускається таких фракцій:

• від 5 до 10 мм;
• від 10 до 20 мм;
• від 20 до 40 мм.

За узгодженням виробника  із споживачем допускається виготовлення гравію і щебеню від 2,5 до 10 мм і суміш фракцій від 5 до 20 мм, для тепло- і звукоізоляційних засипок від 5 до 40 мм.

Зерновий склад гравію кожної фракції повинен відповідати  такому, який наведений у таблиці:

 

Діаметр отвору контрольного сита, мм	d	D	2D
Повний залишок на ситі, % за масою	від 85 до 100	до 10	не допускається

 

Залежність від міцності, яка визначається випробовуванням  у циліндрі,гравій поділяють на марки за міцністю, які наведені у таблиці: 

 

 

Марка заповнювача за міцністю	Міцність при стисканні  у циліндрі, МПа
П15	до 0,5 включно
П25	понад 0,5 до 0,7 включно
П35	понад 0,7 до 1,0 включно

 

У гравію, який використовується як заповнювач для армованих бетонів, вміст водорозчинних сірчаних і  сірчанокислих сполук у перерахуванні на SO₃ не повинен перевищувати 1% за масою. Крупні пористі заповнювачі, які виготовляють у відповідності з цим стандартом, повинні бути однорідними. Показники неоднорідності за насипною густиною і міцністю, що характеризуються коефіцієнтом варіації, для кожної фракції не повинен перевищувати за 12 попередніх місяців відповідно 5 і 15 %.

 

 

 

Найменування матеріалу	Марка гравію за міцністю в залежності від марок за насипною густиною густиною
		100	150	200	250	300	350	400	450	500	600	700	800
Гравій сланцепоритовий				П15	П25	П25	П35	П35	П50	П75	П100	П125

 

*М700, М800 – за домовленістю.

 

Структура гравію повинна  бути стійкою проти силікатного  розпаду. Втрати маси при визначенні стійкості проти силікатного  розпаду не повинна перевищувати 5 %. Вміст слабовипалених зерен не повинен перевищувати, % за масою:

5-для гравію;

3 - для керамзитового піску, одержаного у печах киплячого шару.

Гравій не повинен  мати сторонніх засмічувальних домішок (рослинних залишків, грунту, цегли, металевих включень у вигляді  окремих кусків та ін.).

 

2.3. Ефективність виробництва  і застосування конкретного виду заповнювача.

Сланцепорит є «близьким родичем» керамзиту, так само як і аглопорит,и  шунгізит, термоліт.

Їх теж отримують шляхом випалення  природних силікатів, але зниження щільності цих продуктів обумовлено вигорянням органічних речовин, що входять до їх складу або вводяться штучно.

Матеріали групи керамзиту - дуже поширений  утеплювач. Їх популярність обумовлена ​​безліччю факторів. Перелічимо основні з них:

• Доступність - глина є досить дешевою та доступною сировиною.

• Міцність і довговічність 

• Легкість застосування

• Екологічність 

Сланцепоритовий заповнювач використовують для виготовлення легких бетонів,які  можна використовувати для несучих  та огороджуючи конструкцій.

 

 

3. Технологічна частина

3.1. Обґрунтування вибору технологічної  схеми.

  

    Вибір способу переробки визначається властивостями вихідної сировини, а якість заповнювача залежить від режиму термічної обробки, при якому утворюються оптимальні умови спучування підготовленнях сирцевих гранул.

        Залежно від властивостей вихідної  сировини застосовують один з  чотирьох основних способів одержання  керамзиту: сухий, пластичний, порошково-пластичний  та мокрий.

    Сухий  спосіб використовують при наявності однорідної за складом глинистої сировини, однотипних сланців та аргілітів, які не містять шкідливих включень і характеризуються достатньо високим коефіцієнтом спучування. В цьому випадку сировину подрібнюють, розсівають за фракціями (переважно до 20…30 мм) і подають на випалювання зі спучуванням до обертової печі. Вологість сирцевого дрібняку не повинна перевищувати 9…16%.

    Комплект механізмів  та обладнання для приготування  напівфабрикату сухим способом  в основному складається з  ящикового живильника, дробарок для первинного і вторинного подрібнення та сит для сортування сирцевих гранул за фракціями. Ця схема дозволяє отримувати гравій і пісок, якщо потрібно отримати тільки пісок то ставиться шахтна піч або піч киплячого шару.

      Пластичний спосіб – використовують в разі наявності сировини що майже відповідає вимогам стандарту або однорідної, якісної сировини що має вологість 20% - цей спосіб є досить дорогим складним з технологічної точки зору капіталовкладень, але дозволяє отримати керамзит з прогнозованими властивостями: над легкий, над міцний Р=125…150МПа.  

    Порошково-пластичний спосіб – використовують при наявності неоднорідної сировини яка має перемінну кількість різних добавок і для того щоб усереднити сировину після добування її сушать до вологості 2%, а далі піддають помелу в кулькових млинах до отримання однорідного порошку до питомої поверхні 200 мм на кг, при чому після помелу склад повинен відповідати стандартному помелу. Порошково-пластичний спосіб особливо є ефективним для отримання тремоліту та золо містких заповнювачів (глино зольний гравій, зольного випаленого гравію,та шлакового гравію).

Мокрий (шлікерний) спосіб. Принципова технологічна схема виробництва керамзиту мокрим способом передбачає такі технологічні операції: добування глинистої сировини, приготування глинистого шламу необхідної консистенції; випалювання шламу зі спучуванням; охолодження, сортування та коригування зернового складу заповнювачів складування та видачу готового продукту. 

Мокрий спосіб доцільно застосовувати при при використанні глин, що добре розмокають з висикою схильністю до спучування. При слабкій або середній спучуваності вихідну сировину збагають за допомогою ефективних добавок. Існує кілька варіантів підготовки вихідного матеріалу для випалювання. За першим – сировина готується звичайними методами, які прийняті у цементій промисловості: у бовтанках готують шлам, який за допомогою насосів подається до басейнів, а потім – у піч на випалювання (піч подовжена обертова великих розмірів із вбудованими пристроями). В цьому випадку грануляція відбувається в обертовій печі.