Основи технології аглопориту
Аглопорит одержують спіканням (агломерацією) сировини. Цей спосіб широко застосовують у металургійній промисловості для агломерації руд. Сутність процесу полягає в наступному.
З сировини з добавкою палива (вугілля) готують пухку шихту і укладають її на колосникові ґрати. Під решіткою у вакуум-камері відсмоктуванням повітря вентилятором (димососом) створюють розрідження, завдяки якому відбувається просмоктування повітря через шихту. Зверху шихту підпалюють. За рахунок горіння вугілля в ній створюється висока температура (до 1400...1500°С). При цьому шихта спікається в пористу засклену масу. Процес спікання здійснюється порівняно швидко. Гарячі гази, що відсмоктуються вниз, підігрівають нижчі шари шихти, і зона горіння поступово пересувається до колосникових ґрат. Верхні спеклі шари в цей час дещо охолоджуються повітрям, що просасається. Коли зона горіння палива доходить до колосникових грат і процес агломерації завершується, отримують спечений аглопоритовий корж, який дроблять на щебінь і пісок.
Продуктивність агломераційної машини залежить від швидкості спікання сировини
де h - висота шару шихти, що спікається, мм; т - тривалість спікання, тобто час, необхідний для переміщення зони горіння від поверхні шару до колосникових грат, хв.
Для різних видів сировини та складів шихти вертикальна швидкість спікання становить 5. 10 мм/хв і більше. Наприклад, шар шихти 200 мм спікається за 20. 40 хв.
У промислових умовах при виробництві аглопориту з глинистих порід шихту готують так. Глинисту сировину, подрібнене кам'яне вугілля (великість не більше 5 мм), а також добавки (про які буде сказано нижче) змішують у певній пропорції. Масова частка вугілляскладає, як правило, 7. 12%.
Якщо глиняна сировина суха, то в глиномішалку подається вода. Перемішана шихта повинна мати пухку комковатую структуру. У спеціальних машинах — грануляторах (наприклад, у барабанному грануляторі, що працює за принципом обгортання грудочок у барабані, що обертається) шихта гранулюється.
Підготовлена шихта спікається на агломераційній машині ( 8.16), яка є безперервно рухомим конвеєром з візків-палети, що мають в основі колосникові грати з жароміцної сталі і борту з обох сторін. Верхня гілка конвеєра рухається рейками над вакуум-камерами.
Шихта завантажується на колосникові грати шаром 200 . 300 мм і запалюється, проходячи під горном, де за рахунок горіння рідкого або газоподібного палива, що подається туди, створюється температура приблизно 1000° С. Далі, просуваючись над вакуум-камерами, шихта завдяки прососу повітря спікається. З машини сходить спечений корж.
Корж, як правило, неоднорідний: всередині повне спікання, корж в зламі темного кольору (відновне середовище визначає перехід оксидів заліза в закис, і це сприяє кращому спіканню), а на поверхні (надлишок повітря, окисне середовище, нижче температура випалу) утворюється як званий недопал буро-червоного кольору зі зниженими міцністю та стійкістю. Тому першою операцією після спікання шихти на агломераційній решітці є відділення недопалу. Корж розламується на шматки спеціальним пристроєм — коржеломателем (вал з рідко насадженими білами), шматки падають на решітку, частинки, що слабо спіклися, при цьому обсипаються і повертаються в технологічний процес як добавка до сировини, що покращує газопроникність і спікання шихти.
Як добавки, що сприяють підвищенню швидкості спікання глинистогосировини і, отже, підвищення продуктивності агломераційних машин, а також поліпшення якості аглопориту, використовують тирсу, лігнін (відхід гідролізу деревини), золу та інші відходи промисловості.
Після відділення недопалу (повернення) аглопорит охолоджують до температури 80...120°С, дроблять і сортують на щебінь і пісок.
Принципова технологічна схема виробництва аглопоритового щебеню і піску. Крім показаного на схемі шахтного холодильника для охолодження аглопориту застосовують стрічкові (металевий транспортер з перфорованим дном), чашеві (кільцевий бункер з двома циліндричними жалюзійними стінками) і барабанні холодильники.
При використанні основної сировини відходів вуглезбагачення в технологічну схему вносяться зміни, що стосуються підготовки вихідних матеріалів. Відходи вуглезбагачення подрібнюють дробленням у дві стадії з проміжним гуркотінням, отримуючи зерна розміром не більше 2,5 мм. Глину додають у вигляді сухого компонента (великість до 3 мм) або глиняного шлікера. Наступні технологічні операції аналогічні наведеним на схемі.
Для виробництва аглопориту випускається комплект основного технологічного обладнання з агломераційними машинами СМС-117 та СМ-961
Необхідні межі міцності аглопоритового щебеню (), що визначаються при здавлюванні в циліндрі, значно менші, ніж для керамзитового гравію. Однак не можна вважати аглопорит менш міцним заповнювачем, ніж керамзит, оскільки справа тут не лише у міцності, а й у формі зерен. Як зазначалося вище, при випробуванні в циліндрі виходять не абсолютні, а відносні, значно занижені показники міцності, причому ступінь заниження залежить від форми зерен випробуваного заповнювача. При рівній міцностізерен для здавлювання пухко насипаного гострокутного аглопоритового щебеню в сталевому циліндрі потрібно менше навантаження, ніж для керамзитового гравію. Як встановлено С. М. Іцковичем, дійсна міцність аглопориту в бетоні приблизно 25 . 30 разів перевищує показники міцності при стандартному випробуванні в циліндрі, що і враховується в ГОСТ 9757-83 при встановленні марки аглопоритового щебеню по міцності, виходячи з результатів його стандартного випробування.
Міцність керамічного матеріалу, що заповнює міжпоровий простір аглопориту і керамзиту (оплавленої маси, що складається зі склоподібної фази з кристалічними включеннями), приблизно однакова. Тому при рівній щільності зерен міцність аглопориту та керамзиту у бетоні близька. Для орієнтовної оцінки міцності аглопориту можна скористатися формулою (8.1), згідно з якою, наприклад, при щільності зерен 1,2 г/см3 межа міцності становить близько 20 МПа, при щільності 1,4 г/см3 близько 30 МПа, при 1,6 г/см3 - близько 40 МПа і т.д.
Особливість аглопориту, як і багатьох інших пористих заповнювачів, у тому, що зі зменшенням розмірів фракції аглопоритового щебеню або піску зростає її насипна щільність. Це наступним. В аглопорит є пори різних розмірів: від дрібних до 3 мм і більше. При дробленні аглопориту руйнація йде, в першу чергу, по більшим порам, тому чим дрібніші фракції, тим менше пористість зерен, більша їх щільність і міцність.
Мінський аглопорит різних фракцій має таку насипну щільність: щебінь фракції 20 . 40 мм - 500. 600 кг/м3; фракції 10. 20 мм -600. 700 кг/м3; фракції 5. 10 мм -700. 800 кг/м3; пісок до 5 мм – до 1000 кг/м3.
Пористість зерен аглопоритового щебенюзнаходиться в межах 40. 60%.
На відміну від керамзитового гравіюаглопоритовий щебіньхарактеризується більшою часткою відкритих пор (15. 20%), що заповнюються в бетоні водою та цементним тестом. Це призводить до деякого підвищення витрати цементу, але одночасно сприяє зміцненню заповнювача і зчепленню його з цементним каменем, що сприятливо позначається на можливості отримання високоміцного аглопорито-бетону.
Аглопорит відрізняється порівняно високою однорідністю за асипною щільністю та міцністю, що створює передумови для його ефективного застосування в бетоні. На 8.18 наводяться результати порівняння однорідності аглопоритового щебеню та керам-ітового гравію двох підприємств. Протягом місяця було проведено по 100 визначень насипної щільності кожного заповнювача однакової крупності. В інтервал ±5% від середнього арифметичного потрапило 70% результатів випробування для аглопориту, тоді як для керамзиту тільки 35%. Коефіцієнт варіації насипної щільності аглопориту різних заводів у межах партій не перевищує 1 . 2%.
Відповідно до державного стандарту до аглопориту тред'являється ряд вимог щодо забезпечення стійкості та довговічності. Аглопоритовий щебінь випробовується на стійкість до си-ікатного розпаду, морозостійкість і т. д. Обмежується наявність залишків невигорілого палива: втрата маси при прожарювання проби аглопоритового щебеню не повинна перевищувати 3%. Для обмеження вмісту в аглопоритовом щебені слабообпалених ірен передбачається його випробування в розчині сірчанокислого атрію з втратою маси, що допускається, після трьох циклів насичення висушування не більше 5%.
Для аглопоритового піску нормується зерновий склад. Втрата маси проби при прожарюванні піску допускається до 5%. 0 8.2.4. Аглопоритовий гравій. Крім описаної технологіївиробництва аглопоритового щебеню та піску розроблено (М. П. Елінзон, С. Г. Васильков та ін.) та освоєно промисловістю технологію, що дозволяє отримувати аглопорит у вигляді гравію.
Основною сировиною для отримання такого аглопориту є золи теплових електростанцій, що містять 4. 15% залишків палива.
На відміну від описаної вище технології в даному випадку прагнуть отримати шихту у вигляді окремих кульок переважно однієї фракції (10...20 мм), для чого використовують тарілчасті гранулятори (8.19 і 8.20). Склад шихти: 85. 90% золи та 10. 15% глинистої породи. Глиниста порода вводиться у золу як водної суспензії — шликера. Вона забезпечує зв'язність шихти, полегшує грануляцію та підвищує міцність сирцевих гранул (щоб вони не зруйнувалися при транспортуванні та укладанні до спікання).
На колосникову решітку агломераційної машини укладає спочатку шар готового аглопоритового гравію - постіль (для запобігання металу машини від дії високих температур), потім сирцеві гранули шаром 200. 250 мм. У секційному горні більшої протяжності, ніж машинах для спікання шихти на щебінь і пісок, спалюють газоподібне паливо. При прососі гарячих газів зверху вниз гранули висушуються, запалюються і спікаються. Крупнозерниста шихта відрізняється великою газопроникністю, тому навіть при малому розрідженні у вакуум-камерах обсяг просмоктуваних крізь шихту газів значний. При цьому всередині спекаемых гранул створюється відновне середовище, що сприяє оплавленню і утворенню дрібнопористої маси, що спеклася, а поверхня гранул, що омивається повітрям, через наявність окисного середовища не оплавляється, тому гранули між собою спікаються неміцно. На агломераційній машині утворюється не суцільний корж, як звичайно, а порівняно пухкий шар,розсипається при дробленні на окремі міцні пористі гранули округлої форми, що нагадують керамзит.
Насипна густина аглопоритового гравію - 550 . 800 кг/м3, межа міцності при стисканні в циліндрі-1,2. 4,5 МПа.