Заполнители бетона . Щебень

Затем посредством системы  из ленточных конвейеров и элеватора  керамзит подается на гравиесортировку для разделения его на фракции. Гравиесортировка проста по устройству и практически не вызывают динамических нагрузок, что позволяет устанавливать ее на верхних площадках производственных зданий или непосредственно на бункерах сортируемого материала. После рассева фракции керамзита поступают на хранение в силосные банки, отсюда затем происходит отгрузка готовой продукции автотранспортом.

 

 

6. Контроль качества  сырья, полуфабрикатов, готовой продукции и технологического процесса.

НИИкерамзитом разработаны  основные положения по контролю качества керамзита. Под техническим контролем качества подразумевается совокупность операций по обеспечению выпуска продукции высокого качества при оптимальных технико-экономических показателях его производства, что достигается, во-первых, поддержанием процесса производства на заданном технологической картой уровне и, во-вторых, совершенствованием процесса производства путем сбора и анализа данных о качестве сырья и продукции, технологических параметрах, установления связи между ними, составления новых принципов ведения процесса на основе вскрытых закономерностей.

В зависимости от места  организации технический контроль подразделяется на входной контроль — контроль глинистого сырья, добавок, технологического топлива, огнеупоров и других материалов, поступающих на производство; операционный контроль — контроль качества материалов и технологических параметров в ходе производства; приемочный контроль — контроль качества продукции после завершения всех технологических операций по ее изготовлению.

Операционный контроль, в свою очередь, делится на оперативный, осуществляемый обслуживающим персоналом, и технологический, осуществляемый службами ОТК и заводской лабораторией.

Оперативный контроль выполняется на отдельных переделах и включает визуальный осмотр качества материалов, контроль по приборам за работой основного технологического оборудования. Информация оперативного контроля обеспечивает поддержание процесса на заданном уровне, она позволяет обслуживающему персоналу управлять агрегатами в соответствии с требованиями технологических карт.

Технологический контроль выполняется, главным образом, с целью постоянного сбора информации о режимах производства, о качестве перерабатываемого материала и готовой продукции. Полученная информация используется для разработки рекомендаций по совершенствованию технологического процесса.

Для повышения надежности принятия решения о необходимости регулирования процесса обжига оперативный контроль может выполняться с помощью контрольных карт, являющихся носителями статистической информации о состоянии технологического процесса.

 

Пред-мет контро-ля (мат-ал, полуфабрикат, опера-ция)	Пара-метры контроля	Номиналь- ное значение контр-го параметра	Место отбора проб для контроля	Метод контроля	Периодичность контроля	Исполни- тели
1	2	3	4	5	7	8
Входной контроль
Глина	Влаж ность       Коэф-т вспучивания         Число пластичности     Пол- ный химический анализ	W=21%±2%         Кв=2,5             П=8-12         SiО2: 51,39-75,1 Аl2О3: 12,67-21,94  ТiО2:0,7 СаО:1,76-7,07 МgО:1,08-5,42 Fе2О3:2,7-6,44 К2О:2,7 Nа2О:1,2 ППП:3,3-12,1	Глинозапас-ник       Глинозапас-ник           Глинозапас-ник       Глинозапас-ник	Способ взвешивания      паспортные  данные месторож-дения глины     По ГОСТ 21216.1-81       паспортные  данные месторож-дения глины	Один раз  в смену       При поступлении  партии и в сомнительных случаях     При поступлении  партии     Раз в год  и в сомнительных случаях	ОТК         ОТК, лаборатория           Лаборатория         Сторонняя организа-ция
Пирит- ные огарки	Зерно-вой состав     Хими-ческий состав             Влаж-ность	>65% - фракция 0,063 мм     Fe2О3 56—77%, SiО2 9—22%, Аl2О, 1 — 18%, СаО 0,8—5%, MgO 0,1—0,2%        15%	Склад пиритных огарков     Склад пиритных огарков             Склад пиритных огарков	Исполь- зуются паспортные данные   Исполь-зуются паспортные данные: ГОСТ 2642.1-71       Используются  паспортные данные	При поступлении  партии     Один раз  в год и в сомнительных случаях           Один раз  в смену и в сомнительных случаях	ОТК         ОТК, лаборато-рия               Лаборатория
Мазут	Вяз-кость         Температура вспышки	8—80 мм²/с                80ºС	Резервуар стационар-ный       Резервуар стационар-ный	Используются  паспортные данные     Исполь-зуются паспортные данные	При поступлении  партии       При поступлении  партии	ОТК           ОТК
Технологический контроль
Перера-ботка  глинис-того сырья	Влаж-ность сырья	19%	Ленточный транспор-тер	ГОСТ 2642.1-71	Один раз  в смену и в сомнительных случаях	Лаборатория
Форму-ющий агрегат	Состояние и  размер отверстий в формующих  агрегатах   Нагрузка на элект-родви-гатель	12-15мм                   100-150А	Форму-ющий агрегат               На рабочем  месте	Непосредственным измерением             Непосред-ственным измерением	Один раз  в неделю                 Постоянно	ОТК                   Обслужи-вающий персонал
Приго-товле-ние сырцо-вых гранул	Влаж-ность             Насыпная плотность      Зерно-вой состав	20%                 500кг/м3               0-5     5-10    10-20    20-40	После формующе-го агрегата, после сушильного агрегата     После сушильного агрегата       После сушильного агрегата	ГОСТ 2642.1-71             Непосредст-венным измерением     Непосредственным  измерением	Один раз  в смену             Один раз  в смену         Один раз  в смену	Лаборатория               Лаборатория           Лаборатория
Сушильный агрегат	Температура газов  на входе и выходе   Влаж-ность гранул на входе выходе	350-650 ºС 120-160 ºС           10-25% 8-13%	На рабочем  месте           На рабочем  месте	Непосредственным измерением       Непосредст-венным измерением	Постоянно             Один раз  в смену и в сомнительных случаях	Обслуживающий персонал, лаборатория         Обслуживающий персонал, лаборатория
Враща-ющаяся печь	Влаж-ность сырцо-вых  гранул   Произ-води-тельность     Температура гранул	8-13%           120тыс. м3 в год         1100±50	После дозатора         После агрегата охлаждения       Зона вспучивания	ГОСТ 2642.1-71         С помощью камерной емкости и секундомера   При необходи-мости	Один раз  в смену и в сомнительных случаях     Один раз  в час           Оптическим  или радиационным пирометром	Лаборатория           Лаборатория           Лабораторияобслуживающий  персонал
Холоди-льник	Темпе-ратура керам-зитового гравия	≤100ºС	После холодиль-ника	При помощи термоизолированной емкости и термометра	Один раз  в смену	Лаборато-рия,обслуживающий персонал
Гравие-сортировка	Зерновой состав фрак-ции	0-5 5-10 10-20 20-40	После гравиесортировки	ГОСТ 9758-86	Один раз  в смену	Лаборатория
Контроль готовой продукции
Качест-во готовой  продук-ции	Фрак-цион-ный  состав       Зерно-вой состав     Насыпная плотность               Прочность	0-5 5-10 10-20 20-40       d от 85% до 100% D до 10%     500 кг/м3                     2,5МПа Марка по прочности П100	Склад готовой продукции         Склад готовой  продукции     Склад готовой  продукции                 Склад готовой  продукции	Ситовой метод           Ситовой метод       ГОСТ 9758-86,взвешива-нием массы высушенной пробы заполнителя  в мерном сосуде     ГОСТ 9758-86, сдавливание  зерен в стальном цилиндре	Один раз в смену и при отпуске партии         Один раз  в смену и при отпуске партии     Один раз  в смену и при отпуске партии                 Один раз  в смену и при отпуске партии	ОТК             ОТК         ОТК                     ОТК
	Морозостойкость                                         Содержание  водорастворимых сернистых  и сернокислых соединений   Коэффициент формы        Содержание  раско-лотых зерен               Водопоглощение	Не ниже 15циклов попеременного замораживания и  оттаивания (потеря массы  не должна превышать 8%)                       До 1%                       ≤1,5           Не более 10…15% по массе                   Не более 20-30% по массе за 1ч в зависимости  от марки	Склад готовой  продукции                                         Склад готовой  продукции                   Склад готовой  продукции       Склад готовой  продукции                   Склад готовой  продукции	ГОСТ 9758-86, по потерям массы навески до и после проведения ряда циклов поперемен-ного заморажива-ния и оттаивания испытуемого заполнителя в увлажненном состоянии     ГОСТ 9758-86                   ГОСТ 9758-86, формомер         ГОСТ 9758-86, по отношению  массы расколотых зерен к массе испытуемой навески заполнителя   ГОСТ 9758-86, определениеразности  массы навески до и после насыщения  ее водой	Один раз  в три месяца и при изменении  сырья или технологии производства                                   Один раз  в три месяца и при изменении  сырья или технологии производства           Один раз  в три месяца и при изменении  сырья или технологии производства   Один раз  в три месяца и при изменении  сырья или технологии производства             Один раз  в три месяца и при изменении  сырья или технологии производства	ОТК                                             ОТК                     ОТК             ОТК                   ОТК

7. Физико-химические основы производства керамзитового гравия.

 

7.1. Физико-химические  процессы, происходящие при обжиге  глинистых пород:

1. Удаление свободной (гигроскопической) влаги – 100–250ºС. 
   После сушки изделия имеют остаточную влажность около 2–4 %, и эта влага удаляется в начальный период обжига в интервале температур 100–250ºС. Подъем температуры в этом периоде обжига следует вести осторожно со скоростью 30–50ºС в час.[20]
2. Окисление (выгорание) органических примесей – 300–800ºС.  
   При быстром подъеме температуры и недостаточном притоке кислорода воздуха часть этих примесей может не выгореть, что обнаруживается по темной сердцевине черепка. [20]
3. Дегидратация глинистых материалов – удаление химически связанной воды – 450–850ºС. 
   Особенно активно этот процесс происходит в интервале температур 580–600ºС.

Al₂О₃× 2SiO₂ ×2Н₂О> Al₂О₃×2SiO₂ + 2Н₂О

Удаление химически  связанной, или конституционной, воды в составе основного глинообразующего минерала – каолинита, сопровождается разложением молекулы этого минерала и переходом его в метакаолинит Al₂О₃× 2SiO₂, имеющий скрытокристаллическое строение. В интервале температур 550–830º С метакаолинит распадается на первичные оксиды Al₂О₃×2SiO₂ > Al₂О₃+2SiO₂, а при температуре свыше 920ºС начинает образовываться муллит 3Al₂О₃× 2SiO₂, содержание которого во многом определяет высокую механическую прочность, термостойкость и химическую стойкость керамических изделий. С повышением температуры кристаллизация муллита ускоряется и достигает своего максимума при 1200–1300 ºС. [20]

4. Полиморфные превращения кварца – 575ºС. 
   Данный процесс сопровождается увеличением объема кварца почти на 2%, однако большая пористость керамики при этой температуре не препятствует росту кварцевых зерен и в черепке не возникает значительных напряжений. При охлаждении печи при той же температуре происходит обратный процесс, сопровождаемый сокращением объема черепка на приблизительно 5 %.[20]
5. Выделение оксидов железа – от 500ºС.  
   В составе керамических масс железо может находиться в виде оксидов, карбонатов, сульфатов и силикатов. При температуре обжига выше 500ºС оксид железа Fe₂O₃, частично замещающий Al₂О₃ в глинистых минералах, выделяется в свободном виде и окрашивает керамику в красный цвет, интенсивность которого зависит от содержания Fe₂O₃ в керамической массе. Углекислое железо – сидерит – Fe₂СO₃ разлагается в интервале температур 400–500ºС. Разложение сульфата железа FeSO₄ происходит при температуре 560–780ºС. [20]
6. Декарбонизация – 500–1000ºС. 
   Данный процесс происходит в фаянсовых и майоликовых массах, в состав которых входят карбонатные породы: мел, известняк, доломит: СаСО₃>СаО+СО₂ . Выделяющийся СО₂ не дает каких-либо дефектов на изделиях, если керамические массы в этот период еще не отфлюсовались. В противном случае на поверхности изделий могут появиться характерные вздутия – «пузыри». [20]
7. Образование стеклофазы – от 1000ºС. 
   Глинистые минералы при нагреве до 1000ºС не плавятся, но ввод в состав керамических масс силикатов с высоким содержанием щелочных металлов способствует образованию смесей с температурой плавления от 950ºС. Жидкая фаза, даже в небольшом количестве, играет очень важную роль в повышении спекания черепка, как бы «склеивая» минеральные частицы керамической массы в единое целое. [20]

 Газовая среда обжига  влияет на интенсивность дегидратации; увеличение концентрации H₂O в газовой среде задерживает реакцию дегидратации по закону действующих масс; восстановительная среда, вызывая реакцию отщепления кислорода в активных условиях «оборванных связей», понижает температуру дегидратации.

 Важную роль играет газовая среда в печи, которая влияет на процессы, протекающие при формировании черепка, и поэтому она также должна регламентироваться режимом обжига. Эта среда может быть окислительной, нейтральной и восстановительной.

Окислительная среда характеризуется избытком воздуха против того количества, которое теоретически необходимо для полного сгорания топлива.

Присутствие 4-5% кислорода в продуктах горения  при обжиге изделий тонкой керамики типично для окислительной среды. Содержание кислорода в пределах 8-10% свидетельствует о сильно окислительной среде и полезно при интенсивном выгорании органических веществ массы. [20]

Для выявления физико-химической природы процесса вспучивания необходимо учитывать влияние различных факторов на вязкость, газообразование, размягчение пластической массы и поверхностные явления, развивающиеся на границах твердой, жидкой и газообразной фаз. [17]

 

Условия газообразования.

Знание состава газовой  фазы, вспучивающей пиропластическую глинистую массу при обжиге, и источников ее возникновения позволяет глубже вскрыть физико-химический механизм порообразования материала, разработать меры по его регулированию и выбрать исходное качественное сырье для производства керамзита. Однако одного определения состава: вспучивающих газов и источника их еще недостаточно. Необходимо установить, при каких условиях проявляется их положительный эффект, обеспечивающий оптимальное вспучивание глинистой массы. Это положение тем более важно, что при определенных условиях термообработки в значительной мере утрачивают или даже полностью теряют способность вспучиваться не только слабовспучивающиеся, но и хорошо вспучивающиеся глинистые породы.

Анализ газообразной фазы пор керамзита из природного глинистого сырья показывает, что газовая  фаза пор керамзита в основном состоит из СО, Н₂О и СО₂.

Источником газообразования  в глинах является реакции разложения и восстановления оксидов железа при их взаимодействии с органическими примесями в глине, а также химически связанная вода глинистых минералов.

6Fe₂O₃ 4F₄O₃+CO₂

2Fe₃O₄ 6FeO+O₂

Fe₂O₃+C 2FeO+CO₂

Fe₂O₃+CO 2FO+CO₂ . [17]

 

Газообразные    продукты    диссоциации    карбонатов.

Легкоплавкие глины, как  правило, содержат карбонаты кальция  и магния, реже — железа и марганца. Диссоциация карбонатов начинается тогда, когда упругость диссоциации превышает парциальное давление углекислоты, находящейся в газовой среде. Практически карбонат кальция интенсивно разлагается при 850— 950°С, карбонат магния — при 500—600° С и карбонат железа — при 400—500 °С.

 СаСО₃ ^850-950 СаО + СО₂

 MgCO₃^500-600 MgO+CO₂

Fe₂ (CO₃ )₃ ^400-500 Fe₂O₃ +3CO₂

Так как диссоциация  карбонатов зависит от скорости нагревания, а также от количества и физического состояния минералов, то реакции их разложения при быстром обжиге, по-видимому, могут перемещаться в область более высоких температур. В этом случае продукты диссоциации карбонатов могут явиться одним из источников газообразования фазы участвующей в процессе порообразования массы. [17]

 

Сульфаты  и сульфиды.

Диссоциация сульфата кальций CaSO₄ происходит при 1204 °С. В восстановительной среде, а также в присутствии других составляющих разложение сульфата начинается при более низких температурах. Высвобождающийся при этом SO₂ следует рассматривать как один из возможных агентов, вспучивающих глину. Примеси в виде пирита, марказита и других сульфидов железа при нагревании высвобождают серу, которая взаимодействуя с кислородом образует SO₂ и SO₃. Последние также могут явиться вспучивающими глину газами.

При быстром обжиге и недостатке кислорода углерод выгорает в области температур размягчения глинистой массы.

Это позволяет отвести  углероду значительную роль в процессе вспучивания. Особо следует подчеркнуть, что в практических условиях обжига керамзита углерод полностью не выгорает. Как показывают исследования, готовый керамзитовый гравий содержит 0,1 -0.3 % углерода, причем присутствие остаточного углерода обнаруживается не только при использовании органических добавок для интенсификации процесса вспучивания, но и в гравии, изготовленном на природном глинистом сырье. [17]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размягчение и плавкость глин при обжиге.

 

Механизм  перехода исходного материала из твердого в размягченное состояние  можно представить в следующем виде. При нагревании однородной смеси минералов глин в областях контакта между ними еще в твердых фазах происходит химическое взаимодействие. С повышением температуры в результате дальнейшего взаимодействия компонентов появляется жидкая фаза за счет наиболее легкоплавких эвтектик и соединений. Количество жидкой фазы непрерывно увеличивается как за счет появления при более высоких температурах все новых и новых эвтектик, так и взаимодействия уже образовавшейся жидкой фазы с кристаллическими составляющими. Система при этом обогащается жидким раствором переменного состава. С появлением определенного количества жидкой фазы вязкость глинистой массы начинает понижаться под влиянием той или другой нагрузки, материал приобретает способность пластически деформироваться. Глинистая масса; располагая при этом значительным количеством твердых нерастворившихся компонентов, приобретает подвижность, а затем и текучесть. При температурах вспучивания глинистый материал состоит из трех фаз: кристаллической, жидкой и газообразной. Кристаллическая фаза в основном состоит из кремнезема и глинозема, а также из некоторого незначительного количества плавней. Со временем и по мере повышения температуры последние остатки флюсующих веществ переходят в расплав. По нашим исследованиям, количество кристаллической фазы в процессе вспучивания непрерывно уменьшается и составляет около 50— 70 % в начале и 1—10 % в конце вспучивания.