Сырьевые материалы для производства керамзитового песка

Расчет печи кипящего слоя

Введение

При производстве строительных изделий, деталей и материалов почти во всех случаях для перевода сырья в новое качество – готовую продукцию – применяют тепловую обработку. В большинстве случаев тепловая обработка дает возможность придать сырью новые, качественно отличные свойства, необходимые в строительстве. Такой процесс происходит за счет физических и физико-химических превращений в обрабатываемом материале, течение которых зависит от воздействия тепла

Для теплового воздействия материал помещают в установку, которую в общем случае называют тепловой установкой. Различные физические и физико-химические превращения в материале требуют различного теплового воздействия. Поэтому в каждой тепловой установке создают свой необходимый для обработки продукции тепловой режим. Под тепловым режимом понимают совокупность условий теплового и массообменного воздействия на материал, как-то: изменение температуры среды, скорость течения газов или жидкости, омывающих материал, концентрацию газов, их давление.

Тепловой режим установки будет воздействовать на сырье и за счет физических и физико-химических превращений в нем оно превратится в готовую продукцию.

Целью данного курсового проекта является расчет печи кипящего слоя по производству керамзитового песка.

Керамзитовый песок – искусственный пористый материал, полученный путем вспучивания глинистых пород при ускоренном обжиге или дробления керамзитового гравия. Вспучивание глин при быстром обжиге в определенных условиях является их важнейшим физико-химическим свойством.

В результате вспучивания получается легкий поризованный материал с мелкоячеистой структурой, обладающий малым объемным весом при значительной прочности и высокими теплозащитными свойствами.

Керамзитовый заполнитель наряду с тем, что имеет достаточную прочность и атмосферостойкость, обладает хорошим сцеплением с вяжущим и не содержит вредных примесей для вяжущего и арматуры, а также приготовляется чаще из местного сырья.

Керамзитовый песок применяется в качестве заполнителя при изготовлении теплоизоляционного и конструктивного (в том числе конструкционно-теплоизоляционного) легких бетонов, а также на теплоизоляционные засыпки и на прочие цели.

Технологическая часть

Сырьевые материалы для производства керамзитового песка

Сырьем для изготовления керамзита служат глинистые горные породы различного химико-минералогического состава и генетического происхождения. Они встречаются в природе в плотном, рыхлом и пастообразном состоянии. Размягчаясь в условиях ускоренной термической обработки, эти породы вспучиваются за счёт давления изнутри газообразных продуктов, выделяющихся в обжигаемой глинистой массе, и образуют стекловидной материал с ячеистой структурой.

Глиняные материалы образовались в результате выветривания изверженных полевошпатовых горных пород. Процесс выветривания горной породы заключается в механическом разрушении и химическом разложении. Механическое разрушение происходит в результате воздействия переменной температуры и воды. Химическое разложение происходит, например, при воздействии на полевой шпат воды и углекислоты, в результате чего образуется минерал каолинит.

Глиной называют землистые минеральные массы или обломочные горные породы, способные с водой образовывать пластичное тесто, по высыхании сохраняющее приданную ему форму, а после обжига приобретающее твердость камня. Наиболее чистые глины состоят преимущественно из каолинита и называются каолинами. В состав глин входят различные оксиды (А1₂О_З, SiO₂, Fe₂O₃, CaO, Na₂O, MgO и К₂О), свободная и химически связанная вода и органические примеси.

Большое влияние на свойства глины оказывают примеси. Так, при повышенном содержании SiO₂, не связанного с А1₂О_З, в глинистых минералах уменьшается связующая способность глин, повышается пористость обожженных изделий и снижается их прочность. Соединения железа, являясь сильными плавнями, понижают огнеупорность глины. Углекислый кальций уменьшает огнеупорность и интервал спекания, увеличивает усадку при обжиге и пористость, что уменьшает прочность и морозостойкость.

Глины характеризуются пластичностью, связностью и связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур.

В производстве обжиговых материалов наряду с глинами используются диатомиты, трепелы, сланцы и др. Так для получения пористых заполнителей – вспучивающиеся глины, перлит, вермикулит.

На многих керамических заводах отсутствует сырье, пригодное в естественном виде для изготовления соответствующих изделий. Такое сырье требует введения добавок.

Глины, содержащие повышенное количество глинистых фракций, обладают более высокой связностью, и, наоборот, глины с небольшим содержанием глинистых частиц имеют малую связность. С увеличением содержания песчаных и пылевидных фракций понижается связующая способность глины. Это свойство глины имеет большое значение при формовании изделий. Связующая способность глины характеризуется возможностью связывать частицы непластичных материалов (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие заданной формы.

Основными критериями пригодности глинистого сырья для производства керамзита являются:

- его способность вспучиваться при термической обработки в пределах

-  1050–1250 С и образовывать при этом материал, имеющий ячеистое строение с объёмным весом в куске в пределах 200–1350 кг/м³;

- содержание не более 30% песчаных и пылеватых частиц. А отдельные окислы в следующих пределах: SiO₂ – 50–55%

А1₂О₃ – 15–25%

CaO – доЗ%

MgO – до 4%

Fe₂O₃+FeO – 6,5–10%

Na₂O+K₂O – 3,5–5%

– отсутствие частиц карбонатов кальция и магния крупнее 0,2 мм и гипса;

– содержать тонкодисперсных органических примесей в пределах 1–2%, однако в некоторых случаях недостаток их может быть восполнен соответствующими добавками (нефтяные продукты и отходы).