Производство керамзита основывается на гомогенизации и измельчении частиц глинистого сырья, формировании гранул с и их дальнейшим обжигом. В связи с такими процессами здесь есть смысл использовать аппарат вихревого слоя (АВС) от компании GlobeCore.
Актуальность производства керамзита
Керамзит – востребованный строительный материал, недорогой утеплитель, наполнитель и декоративный продукт. Он производится в виде шариков, гравия, щебня, песка с плотной оболочкой и пористой внутренней структурой. Сырьем для керамзита служит легкоплавкая, вспучивающаяся глина, глинистые сланцы и суглинки.
В результате гомогенизации, перемешивания шихты и обжига формируются зерна. Они отличаются низкой теплопроводностью, инертностью к влиянию щелочей, кислот, долговечностью, экологичностью, способностью поглощать звук. В основном их используют в строительстве и при производстве строительных материалов:
- Изготовление пористых бетонов
Это наполнитель для легких, сверхлегких пористых бетонов, применяемых в стяжке, монолитных стенах, конструкциях. - Производство керамзитоблоков
Это основной наполнитель в стеновых керамзитобетонных блоках. В их состав также входит цемент, песок и вода. Конструктивные элементы применяются в малоэтажном строительстве, при возведении стен и перегородок в домах. - Утепление зданий, сооружений
Высокопористые разновидности керамзита используют в качестве утеплителя в полах, стенах, перекрытиях. - Строительство фундаментов
Используется для отсыпки с целью предотвращения промерзания. Позволяет снизить расход материала при возведении конструкций. - Устройство стяжки
Это хорошая основа для чернового выравнивания пола. Материал легкий, поэтому не дает нагрузку на перекрытия. Повышает теплоизоляционные характеристики помещения. - Устройство дренажа
Материал со сравнительно невысокой пористостью используют в насыпях при строительстве дорог, систем для отвода воды, во время обработки, подготовки почв. - Теплоизоляция инженерных систем
Гранулами засыпают трубы теплосети, подходящие к домам и зданиям. Они обеспечивают качественную теплоизоляцию и простой доступ к системе.
Такая широкая сфера применения керамзита делает его востребованным на рынке строительных материалов, в промышленности и сельском хозяйстве. Модернизированная технология производства керамзита с применением аппарата вихревого слоя выглядит перспективно и актуально. Но для начала рассмотрим, какими недостатками отличаются существующие линии по изготовлению данного материала.
Производство керамзита традиционными способами, их недостатки
Практически каждый современный завод по производству керамзита использует в процессе перемешивания и измельчения сырья глиномешалки, вальцы, бегуны. Обжиг производится в барабанах-печах. Обработка гранул в аппарате занимает порядка 45 минут.
Но традиционное оборудование по подготовке, гомогенизации и диспергированию сырья недостаточно качественно измельчает и смешивает компоненты. Это негативно отражается на прочности готового продукта.
При низкой степени гомогенизации и неудовлетворительной дисперсности частиц даже 3% карбонатных включений, находящихся во вспучивающихся легкоплавких глинах, негативно отражаются на качестве материала. Гидратация CaO сопровождается разрушением и потерей прочности керамзита во время его хранения.
Традиционное производство керамзита с использованием вальцев, бегунов и глиномешалок также неактуально для обработки глинистых масс с большим содержанием песка. При наличии в смеси 10-30% свободного SiO2 из сырья не получается изготовить качественный, прочный продукт.
Обработка сырья в аппарате вихревого слоя помогает решить эти проблемы классических методов. При этом становится возможным производство керамзита высокого качества даже из изначально неподходящих глинистых масс.
Кроме того, в традиционной технологии отсортированное сырье могут перемешивать с веществами, улучшающими его вспучивание – мазутом, солярным маслом. Применение АВС помогает свести использование добавок к минимуму или отказаться от них, что имеет положительный экономический эффект, отражается на чистоте, экологичности готового продукта.
Производство керамзита с помощью аппарата вихревого слоя
Производство керамзита на аппарате вихревого слоя основано на обработке сырья в среде электромагнитного поля с ферромагнитными частицами. Установка может работать как с сухой, так и влажной, мокрой средой. В рабочей камере аппарата наблюдаются процессы диспергирования и перемешивания, сопровождающиеся активацией частиц. Это отражается на прочности готового продукта. Процессы происходят под воздействием электромагнитного поля, акустических колебаний, высокого локального давления, электролиза.
Ферромагнитные иголки в вихревом слое превращаются в мешалки и дробилки. При этом они перемещаются по камере, вращаются, сталкиваются с обрабатываемым материалом, между собой и со стенками аппарата. Все это способствует эффективному перемешиванию, измельчению и активации шихты, смеси.
Эффект от обработки глинистого сырья для керамзита на АВС описан и исследован экспериментально Д. Д. Логвиненко. В результате получаем материал с меньшей объемной массой и лучшими показателями прочности. Результаты продемонстрированы в таблице 1.
Таблица 1 – Характеристики керамзита при обработке исходного сырья в АВС
Опыт, № |
Характеристика сырья, и продолжительность обработки в АВС |
Характеристики керамзита |
|||||
Обработка сырья в АВС |
Обработка сырья без АВС |
||||||
Объемная масса γ, г/см3 |
Предел прочности при скалывании σс*10-5, Па |
Коэффициент конструктивного качества |
Объемная масса γ, г/см3 |
Предел прочности при скалывании σс*10-5, Па |
Коэффициент конструктивного качества |
||
1 | Смышляевская глина с 26% свободного SiO2 (30 с обработки шликера) |
0,24 |
2,25 |
10,3 |
0,38 |
1,60 |
5,1 |
2 | Смышляевская глина с 41% свободного SiO2 (30 с обработки шликера) |
0,34 |
2,45 |
7,8 |
0,84 |
3,24 |
4,1 |
3 | Часовъярский монотермит (7 мин. сухой обработки) |
0,85 |
29,4 |
36 |
1,6 |
9,81 |
6,5 |
4 | Глина Образцово-Печорского месторождения с угольной золой в соотношении 50/50 (7 мин. сухой обработки) |
0,57 |
10,7 |
18 |
0,58 |
4,32 |
8,4 |
5 | Глина Образцово-Печорского месторождения с угольной золой в соотношении 50/50 при опудривании полуфабриката каолином (7 мин. сухой обработки) |
0,74 |
27,9 |
32,0 |
Для сравнения обработке поддавали шликер смышляевской глины, в которой содержалось до 40% свободной двуокиси кремния. Производство керамзита с применением АВС отличается снижением объемной массы в два раза и параллельным увеличением прочности материала. Коэффициент конструктивного качества у продукта, приготовленного из шихты после обработки в аппарате вихревого слоя, в два раза выше, чем у материала, изготовленного традиционным методом.
Такому результату способствует тщательная обработка сырья в вихревом слое, сопровождающаяся активацией кварцевого песка, входящего в состав смеси. При обработке в АВС наблюдается разрыв силоксановой связи Si–O. В результате на поверхности частиц появляются активные центры в виде свободных радикалов. Это и стало причиной улучшения качества конечного продукта. Песок активируется по тому же принципу, как это происходит при диспергировании в дезинтеграторах на больших скоростях.
Благодаря активации кварцевого песка происходят реакции стеклообразования и силикатообразования, в которых принимает участие двуокись кремния. После того, как производство керамзита завершается обжигом продукта, в нем отсутствуют крупные песчинки SiO2, в которых было бы сконцентрировано напряжение. А в составе стекла кварцевый песок сказывается на повышении прочности и термостойкости материала.
Кроме того, исследована сухая технология производства керамзита с применением вихревого слоя. Для исследования взяли часовъярский монотермит. Из сырья, обработанного в сухой среде на АВС получили наполнитель с прочностью в три раза выше, чем у материала, изготовленного классическим способом. Объемная масса огнеупорного заполнителя при этом была в два раза меньше, чем у образца.
Сухая обработка многокомпонентных шихт, состоящих более чем на половину из золы ТЭС, также показала положительный результат.
Полученные данные свидетельствуют о том, что технология производства керамзита с использованием вихревого слоя позволяет получать строительный материал высокой прочности даже из глин с высоким содержанием песка или карбонатных включений.
Преимущества использования аппарата вихревого слоя в производстве керамзита
Аппарат вихревого слоя представляет собой перспективное оборудование, с помощью которого можно оптимизировать как компактный завод по производству керамзита, так и крупное предприятие по следующим причинам:
- Высокая эффективность
Готовый материал отличается повышенной прочностью и термостойкостью даже при большом содержании песка и карбонатных включений в глинистых массах. АВС также позволяет использовать в производстве керамзита отходы энергетической промышленности, в том числе золу ТЭС. - Экономичность
Оборудование отличается невысоким потреблением электричества и в разы выгоднее по сравнению с традиционными установками. Потребляемая мощность моделей АВС-100 и АВС-150 составляет 4,5 кВт и 9,5 кВт соответственно. - Простота в использовании
Аппарат компактный, простой в эксплуатации и может быть встроен в существующую производственную линию. При этом не нужно делать фундамент или дополнительные конструкции под эту технику. АВС легко и просто перемещать по цеху.
Таким образом, АВС от компании GlobeCore – это универсальное, удобное, высокоэффективное оборудование, с помощью которого удастся расширить и оптимизировать производство керамзита высокого качества. При этом снижаются требования к качеству сырья, а значит – появляется больше возможностей в контексте изготовления легкого наполнителя, на котором основывается производство керамзитоблоков, легких бетонов и т.д. Себестоимость материала удастся снизить, повысив его эксплуатационные качества.
Чтобы проконсультироваться и заказать модель АВС-100 или АВС-150 на завод по производству керамзита, обратитесь к менеджерам компании GlobeCore.