Физико-химические основы технологии
производства керамзитового гравия
При термической обработке сырцовых гранул по режиму получения керамзитового гравия в расплав переходят практически полностью только самые тонкие фракции с размером менее 5м, представленные глинистыми минералами групп монтмориллонита, бейделлита и гидрослюдами. Тугоплавкие минералы (каолинит, галлуазит, монотермит) переходят в расплав в том случае, когда находятся в тесной смеси с легкоплавкими (например, монтмориллонитом и др. минералами). Одновременно плавятся или растворяются в появляющемся расплаве и некоторые тонкодисперсные примеси - свободные гидроокислы железа, тонкие листочки слюд. Более крупные пластинки слюд (в том числе и гидратированных) размером в 5-10м аморфизуются, но не плавятся, и лишь частично растворяются в расплаве на глубину в 1-3м. Таким образом, основным источником получения пиропластичного вспучивающегося расплава служат частицы глинистых минералов (водных алюмосиликатов) размером менее 5м. Частицы глинистых минералов и слюд размером 5-10м участвуют в расплаве сравнительно мало. Пылеватые и песчаные фракции глин размером более 10м, состоящие из зерен кварца, полевых шпатов, пироксенов, амфиболов и других минералов, как показали результаты исследований, остаются инертными и практически не взаимодействуют с расплавом.
В образовании жидкой фазы участвуют лишь в небольшой степени зерна измененных (пелитизированных и серицитизированных) полевых шпатов и глауконита, растворяющиеся в расплаве на глубину в 1-2м. Таким образом, присутствующие в исходных глинах фракции более 0,01 мм уменьшают количество вспучивающегося расплава и утяжеляют керамзит равной прочности или при интенсивном вспучивании до аналогичного объемного веса (за счет, например, введения добавок) снижают его прочность за счет утоньшения перегородок между порами при одновременном увеличении размеров пор. Степень вспучивания, размер, форма и характер пор зависят от количества, вязкости и поверхностного натяжения расплава, а также от количества выделяемых и удерживаемых в грануле газообразных продуктов. Поэтому из единицы веса глины наибольший объем керамзитового гравия получится тогда, когда глина будет полностью переведена в пиропластический расплав.
Оптимальная структура керамзитового гравия, характеризующаяся равномерно пористой центральной частью и плотной спекшейся оболочкой, создается при вспучивании гранул в условиях слабоокислительной среды печного пространства и восстановительной среды внутри гранулы. Изменение среды приводит к изменениям вязкости расплава, благодаря чему внутренние зоны гранулы приобретают нужную вязкость, обеспечивающую интенсивное вспучивание без прорыва газовой фазы, при температуре на 100-250°С меньшей, чем поверхностная оболочка. Практика показывает, что достаточное различие в величине вязкости окисленного и восстановленного расплава достигается при наличии в его составе не менее 4-6% FеО+Fе2О3. Содержание органических соединений должно обеспечивать сохранение восстановительной среды в центральной зоне гранулы до конца процесса вспучивания, но оно не должно быть чрезмерным, так как присутствие не полностью выгоревшего сажистого углерода отрицательно сказывается на прочности и долговечности керамзита.
Включения доломита и кальцита при достижении температуры 850-1150°С декарбонизируются, переходят в тонкодисперсные окиси кальция и магния и частично (на глубину 0,01-0,08 мм) усваиваются расплавом с кристаллизацией в приконтактной зоне псевдоволластонита, кордиерита и анортита в преобладающей массе стекла. Частицы карбонатных пород размером более 0,06-0,2 мм не полностью ассимилируются расплавом, в их центрах остаются свободные СаО и МgО, способные гидратироваться со значительным увеличением объема при попадании во влажную среду. Поэтому керамзитовый гравий, изготовленный из засоренных карбонатными включениями глин, нестоек - растрескивается, а иногда и разрушается на мелкие кусочки. Продолжительность полной гидратации несвязанных окисей кальция и магния в таких включениях зависит от глубины их расположения и совершенства структуры гранулы. Включения, близкие к поверхности, гидратируются обычно во время хранения керамзитового гравия на воздухе, а находящиеся в центре могут сохраняться неделями и гидратироваться с разрушением гранул уже в изделии или конструкции.
|
КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ
|
||