Цех по производству керамовермикулитовых изделий

 

Выбор наибольшей крупности зерен вспученного вермикулита при изготовлении изделий обусловливается температурой их применения и степенью пластичности вермикулито-глиняной массы. В изделиях для высокотемпературной изоляции, изготавливаемых из жестких или малопластичных смесей, лучшие результаты дает применение средне- и мелкозернистого вермикулита с максимальной крупностью зерен 5 мм. Использование крупнозернистого вермикулита нецелесообразно, так как при высоких температурах коэффициент теплопроводности вермикулито-керамических изделий будет высоким за счет конвективного теплообмена в крупных зернах. Кроме того, при перемешивании смеси с малой пластичностью крупные зерна вермикулита в большей степени подвергаются разрушению, чем мелкие, и, как следствие этого, масса получается плотной, а изделия тяжелыми.

В изделиях для низкотемпературной изоляции, изготавливающихся из высокопластичных смесей, возможно использование вермикулита и с наибольшей крупностью 10 мм.[3]

Области применения керамовермикулитовых изделий: 
 
Промышленность строительных материалов:

• футеровка печей обжига керамического кирпича и облицовочной плитки;
• теплоизоляция стекловаренных печей.

Алюминиевая промышленность:

• высокотемпературная изоляция электролизеров и миксеров в алюминиевой промышленности.

Нефтехимия:

• футеровка трубчатых подогревателей, печей пиролиза.

Металлургия и машиностроение:

• футеровка термических печей;
• утеплительные вкладыши в прибыльную часть изложниц в сталеплавильном производстве.

Энергетика:

• обмуровка котлов и изоляция паропроводов;
• обмуровка газоходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Выбор, обоснование и описание принятой схемы технологического процесса.

Выбор способа производства и его аппаратурное оформление обусловлены содержанием технологических требований и экономическими условиями. Основные технологические операции, разработанного способа максимально приближены к технологическому процессу производства огнеупорных шамотных изделий пластического способа формования. Отказ от шликерного способа приготовления массы и применение добавки полиэликтролита позволили снизить втрое влажность сырца: со 120 до 42 % и увеличить максимальное содержание вспученного вермикулита с 50 до 60 мас. %, что является принципиально новым решением. Найденные технические решения позволили получить изделия с изотропной структурой и свойствами.

        Теплоизоляционные вермикулито-керамические изделия могут быть получены по нескольким технологическим схемам. Так же как и при изготовлении бетонов с небольшим  объемным весом формовка вермикулито-керамических изделий должна производиться с учетом характерных свойств вспученного вермикулита (высокой пористости и сильно развитой поверхности). Главной задачей при изготовлении легковесных вермикулито-керамических материалов является использование масс с возможно меньшим расходом глины и создание достаточной пористости у керамического скелета изделия при обеспечении надлежащей формуемости массы. Прессованием пластичной смеси вермикулита и сравнительно тощей  кирпичной  глины  можно   получить изделия,  имеющие после обжига  у0 = 300 - 500 кг/м3, но прочность их будет невелика   (Rизг = 0,5-3,5  кг/см2).   Применение высокопластичных глин, введение в смесь определенных добавок и использование некоторых технологических приемов обеспечивает получение изделий со значительно более высокими техническими свойствами.

 

 

1. «Пеновый» способ .

Сущность способа  формования легковесных керамических изделий, предложенного в ЛИСИ (авторы Дубенецкий К.Н. и Пожнин А.П.), тот же, что и при изготовлении легких вермикулитовых бетонов. Этот способ предусматривает обеспечение необходимой пластичности смеси путем введения  в  нее   пены   и   последующего   прессования   давлением 0,01 МПа . Некоторые данные по составу и свойствам вермикулито-керамических изделий, приготовленные способом вспенивания  из ковдорского вермикулита фракций 0,6-10мм,обемной насыпной массой 150 кг/ м3 , боровической огнеупорной, ленинградской кембрийской и огланинской бентонитовой глины, асбеста IV и V сортов, и обожженных при температуре 900 0С, приведены в таблице №4. Введение в смесь небольших количеств бентонитовой глины и асбеста позволяет повысить прочность изделий. Эффективность этих добавок объясняется тем, что они, обладая большой водопотребностью, увеличивают количество теста. Армирующее действие асбеста, видимо, в данном случае не играет существенной роли, так как при обжиге асбест теряет свою прочность. Положительную роль повышенного количества поризованного теста в формировании прочности вермикулито-керамических изделий подтверждает и тот факт, что при замене части глины стеклянным порошком, не разбухающим в воде, но увеличивающим количество жидкой фазы при обжиге, происходит снижение прочности изделий.

Оптимальным соотношением между вермикулитом и водой для указанного способа изготовления вермикулито-керамических изделий является 3 : 1, а между водой и пеной 1 : 0,25 по объему. Объемная воздушная усадка равна 10—12%, огневая — 1,5— 2%. Коэффициент теплопроводности изделий при нормальной температуре составляет 0,06—0,08 ккал/м  ч  град. Предельная температура применения— 900° С. Для изделий на огнеупорной глине она может быть и выше, если обжиг будет произведен при более высокой, чем 900° С, температуре.

Расход материалов на 1 м3 изделий с yo = 300 кг/м3 составляет:

вспученного вермикулита       1,1 м3

огнеупорной глины                110 кг

бентонитовой глины                14 кг

асбеста                                        14 кг

клея мездрового                     0,14 кг

канифоли                                  0,06 кг

соды кальцинированной   0,06 кг

воды                                            420 л

Данные по составу и свойствам вермикулито-керамических изделий  

Таблица №4                                                                                                                                                                                                                          

Состав , % по массе				Свойства вермикулито-керамических изделий на
Вермикулит	Огнеупорная или кембрийская глина	Бентонитовая глина	Асбест	огнеупорной глине		кембрийской глине
				Объемная масса, кг/м3	Предел прочности при изгибе, МПа	Объемная масса, кг/м3	Предел прочности при изгибе, МПа
50	50	—	—	292	1,8
45	55	—	—	316	2,3	330	0,7
40	60	—	—	332	2,9	365	1,3
35	65	—	—	369	3,9	411	1,9
30	70	—	—	418	5,5	485	3,2
55	40	5	—	281	1,9
45	50	5	—	322	3,0	337	1,5
35	60	5	—	367	4,6	417	3,2
30	65	5	—	398	5,9	450	4,1
25	70	5	—	430	7,5	500	5,8
60	35	—	5	246	1,6
50	45	—	5	285	2,5	291	0,9
40	55	—	5	346    .	4*3	350	2,4
35	60	—	5	385	6,9	403	3,6
30	65	—	5	439	11,0	476	6,4
70	20	5	5	250	1,7
60	30	5	5	280	2,6	263	1,2
50	40	5	5	310	3,4	294	2,0
40	50	5	5	357	5,0	351	3,1
30	60	5	5	421	8,6	475	7,4

 

 

 

 

2. Способ получения легких вермикулито-керамических изделий разработанный во ВНИИСТРОМе.

Автором данного способа является Саркисов Р.Б. Высокая пористость керамического каркаса изделий, изготавливаемых по этому способу, обеспечивается вспучиванием глиняного теста с помощью газообразователя. Формовка осуществляется не прессованием, а вибрированием.

Огнеупорная глина после сушки и помола смешивается в мешалке со вспученным вермикулитом в соотношении 1:3, затем производится затворение сухой смеси 1%-ным раствором едкого натра до водотвердого отношения, равном 1 и вводят в полученную массу  алюминиевую пудру. После перемешивания сравнительно жесткая смесь укладывается в формы и вибрируется при следующих параметрах: частота колебаний 2800 в минуту, амплитуда 0,6—0,8 мм, продолжительность 2 мин. После вибрирования изделия распалубливаются и направляются на сушку и обжиг.

Ниже приводятся основные физико-механические свойства получаемых этим способом изделий.

             Объемный вес в кг/м3 .........................................................................350—420

Предел прочности при изгибе в кг/см2  ......................................  2—3

Коэффициент теплопроводности при 50°С в ккал/м ч град……0,07—0,08

Коэффициент температурного расширения   ……………………. 6,6 *10-6

Термостойкость,  не менее………………..…… 25 воздушных теплосмен  с                                                             

                                                           максимальной температурой 800° С

Дополнительная усадка при температуре 1250 °С в % ………….не более 1

Огнеупорность в °С…………………………………………..…….не ниже 1350

Температура применения в °С ……………………………….……до 1100

Коэффициент звукопоглощения  ..ю.……………………..…. …..не менее 0,9

Ниже приведен расход материалов на 1 м3 изделий:

вспученного вермикулита …………………………... 1,3—1,4 м3

огнеупорной глины ……………………………………60—70 кг

алюминиевой пудры   ………………………………….. 0,8 кг

1%-ного раствора  едкого натра………………………….380 л

Изделия сушат при 140 – 160 °С с течении 18 ч, а обжигают по режиму: повышение температуры 3 ч;  выдержка  при 1200 – 1250 °С –  1 ч  и снижение температуры 4 ч.

 

3. Способ ВНИПИТеплопроект

Изделия с несколько большим объемным весом (400—500 кг/м3) получаются по упрощенной технологии, разработанной во ВНИПИ Теплопроект. Огнеупорная глина измельчается в стругаче и подается в смеситель, где распускается в воде. Полученный шликер с влагосодержанием 77—80% процеживается через сито с размером отверстий 1 мм и поступает в расходный бак-смеситель (где постоянно перемешивается для поддержания однородности), а затем через объемный дозатор — в смеситель для приготовления формовочной массы. Туда же с целью повышения пластичности массы и уменьшения влагосодержания добавляется водный раствор абиетата натрия (омыленной канифоли). После этого в смеситель загружается вспученный вермикулит и вновь производится перемешивание.

Приготовленная таким образом масса с влажностью 60—65% порциями, рассчитанными на изготовление одного изделия, подается в форму пресса. Прессование производится при давлении 2 кг/см2. Затем следуют сушка и обжиг. Ниже приводятся основные физико-механические свойства изделий:

Объемный вес в кг/м3       ………………………………………...…не более 500

Предел    прочности    при    сжатии в кг/см2 …………………………не менее 7

Коэффициент теплопроводности при  600° С в ккал/м  ч  град……..не более 0,17

  Дополнительная усадка при  температуре 1100° С в % ………………...не более 1

Огнеупорность в °С ………………………………………….не ниже 1300

Температура применения в °С …………………………………………...до 1100

Расход материалов на 1 м3 изделий составляет:

вспученного вермикулита ……………………..1,86 м3 
огнеупорной глины …………………………....250 кг 
абиетиновой смолы…………………………….…0,65 кг 
едкого натра   ……………………………..0,10 кг 
воды …………………………………… 675 л

Технологическая схема производства вермикулитовых изделий аналогична производству перлитовых изделий и включает в себя следующие процессы: подготовка  и дозировка сырьевых  компонентов, приготовление формовочной смеси, формование и термообработка. (рис.1)

Технологическая схема производства керамовермикулитовых изделий

Рис.1 Технологическая схема производства

1 – бункер огнеупорной глины;2- дозатор глины;3- лопастная мешалка;4, 5 – бункер добавок;6,7 – дозаторы  добавок;8- бункер вспученного вермикулита;9- дозатор вспученного вермикулита;10- распределительный бункер;11- форма пресса;12- сушилка;13- печь для обжига;14- склад готовой продукции.

 

Вспученный вермикулит, порошкообразная глина поступают на завод автомобильным транспортом в мешках и хранятся в закрытом складе.

Участок подготовки исходных материалов обеспечивает подготовку, заполнение и поддержание в необходимых объемах сырья (вспученный вермикулит, глина, добавки).

Привезенная на склад порошкообразная глина должна содержать до 3% частиц более 2 мм и свыше 70% частиц - менее 0,5 мм.

Бункера вспученного вермикулита и глины заполняются с помощью электротали.  Вспученный вермикулит или глина из мешков засыпаются в бункер, стоящий на самоходной тележке. После заполнения бункера тележка перемещается в цех, где электроталью данный бункер перемещается в нужное место.

Добавки поступают на предприятие в виде 50% концентрата в бочках. Заполнение бункеров добавок осуществляется вручную с помощью подъемных устройств, с предварительным разбавлением добавок до 17% концентрации.