Производство керамзита с применением аппарата вихревого слоя

производство керамзита

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 с применением аппарата вихревого слояПроизводство 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.