Заполнители бетона

Зола IV зоны является оптимальной для изготовления прочного (при недожоге 3-7%) и вспученного (при недожоге менее 3%) зольного гравия. Состав золы в этой зоне характеризуется следующими показателями:

-Fe2O3-7÷15%

-CaO-менее 8%

-SiO2+Al2O3-69÷85%

-недожог- менее 7%

В этом случае замечено, что чем больше Fe2O3, тем более прочный спек получается при обжиге.

Зола V зоны характеризуется высоким содержанием угля и высокой температуры плавления. Оба фактора исключают возможность получения качественного спека золы.

Зола VI зоны отличается высокой температурой спекания из-за крайне низкого содержания легкоплавких компонентов (FeO+CaO+R2O- менее 13%) и бедности железистыми компонентами (Fe2O3- менее 7%). Это затрудняет получение качественного спека при принятой температуре спекания до 1300 С. Доказано, что при соответствующей подготовке зола всех зон может быть приведена к состоянию отвечающему оптимальной, четвертой зоне. Корректировку производят устранением механического недожога и добавкой плавней.

Добавки.

Для улучшения свойств зольного гравия и интенсификации физико-хими-ческих процессов образования этого материала, повышения качества, роста производительности применяют добавки. По физическому состоянию добавки подразделяются на твердые и жидкие.

В качестве связующего предполагается использовать сульфитно-дрожжевую барду, соответствующую требованиям ГОСТ 81-79-74. СДБ является отходом целлюлозно-бумажной промышленности и представляют собой смесь кальциевых, натриевых и аммониевых солей с примесью редуцирующих веществ. В производстве зольного гравия СДБ применяют в качестве связующего и пластифицирующего вещества. В данном производстве используют СДБ марки КБЖ-5 (концентрат барды жидкий).[2]

СДБ должна соответствовать следующим физико-химическим показателям:

-внешний вид: однородная, густая, жидкость темно-коричневого  цвета;

-содержание сухих веществ  в растворе должно быть не  менее 50%;

-содержание нерастворимых  веществ должно быть не более 1,3%;

Обычно СДБ поставляют с плотностью равной 1,2÷1,25 г/.

Экспериментально установлено, что оптимальная плотность СДБ, для изготовления зольного гравия должна быть 1,06 г/.

При меньшей плотности существеyно ослабляются свойства СДБ, а применение СДБ большей плотности способствует развитию эффекта склеивания гранул, что увеличивает себестоимость изготовления зольного гравия. Поэтому концентрат СДБ разбавляют водой.[1]

Вода, применяемая для изготовления зольного гравия должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732-2011 ,,Вода техническая”.

Для корректировки химического состава золошлаковой смеси применяют пиритные огарки. Пиритные огарки — отходы, образующиеся при переработке железного колчедана (FeS2, пирита) в серную кислоту. При обжиге обогащенного пиритного концентрата получают диоксид серы, который в дальнейшем перерабатывают в серную кислоту, а в качестве твердого отхода образуется пиритный огарок. Пиритные огарки состоят в основном из железа и имеют следующий химический состав: Fe2O3 56—77%, SiO2 9—22%, Аl2О3 1 — 18%, СаО 0,8—5%, MgO 0,1—0,2%.[1] Пиритные огарки должны соответствовать ТУ 113-08-408-78 и отвечать следующим требованиям по физико-химическим свойствам:

-внешний вид: мелкий рассыпчатый  порошок бурого цвета;

-содержание влаги: не  более 28%;

-содержание железа в  пересчете на Fe2O3 не менее 62%;

Опудривающий порошок применяют для увеличения температурного интервала вспучивания сырья и снижения насыпной плотности, уменьшения избытка воздуха и сокращения расхода топлива на обжиг.

Применение добавок, особенно комплексных дает возможность увеличить коэффициент вспучивания шихты в два-три раза, соответственно уменьшить насыпную плотность зольного гравия, существенно снизить его себестоимость и увеличить производительность печей.[2]

 

3.2 Топливо.

При производстве искусственных заполнителей применяют твердое, жидкое и газообразное топливо. Топливо состоит из горючей части, влаги и минеральной массы. Одной из важнейших характеристик топлива является теплота сгорания. Различается высшая и низшая теплота сгорания.

Характеристики твердых топлив.

В соответствии со стандартами угли делят на бурые, каменные и антрациты.

Бурые угли (марка Б) имеют теплоту сгорания массы влажного беззольного угля Qs<23830 кДж/кг. В зависимости от влажности подразделяются на Б1 (влажность на рабочую массу Wt>40%); Б2 (Wt=30-40%); Б3 (Wt<30%).

Каменные угли имеют Qs>23830 кДж/кг и V>9%. Подразделяются на следующие марки: длиннопламенные, газовые, газовые жирные, жирные, коксовые жирные, коксовые, отощенные спекающиеся, тощие, слабоспекающиеся.

Антрациты характеризуются V<9% и их подразделяют в зависимости от объемного выхода летучих составляющих на полуантрациты (ПА V=220-330 /г) и собственно антрациты (А V<220 /г). Полуантрациты имеют несколько более высокую теплоту сгорания (Qi>35200 кДж/кг).[2]

 

Характеристика жидких и газообразных топлив.

Виды жидкого топлива: мазут, газовый конденсат, дизельное топливо, бензин, керосин и др.

Для оценки теплоты сгорания жидкого топлива можно использовать соотношение Qi=Ki*29260 кДж/кг, где Ki=1,4(мазут), 1,43(дизельное топливо), 1,47(керосин), 1,5(бензин).

Газовое топливо- смесь разнообразных горючих и негорючих газов, а так же частичек пыли. В качестве газообразного топлива могут применяться природный, нефтепромысловый, нефтезаводской, коксовый, полукоксовый, водяной, генераторный, доменный газы, а также шахтные (метан, водород, газы процессов брожения).

В производстве искусственных пористых заполнителей используют, как правило, мазут. Мазут- это густая жидкость темно-коричневого цвета, остаток после отгона из нефти бензина, керосина и фракций дизельного топлива (плотность 0,89-1,00 г/, теплота сгорания 39,4-40,7 МДж/кг)

Для производства обжигового зольного гравия лучше всего применять мазут, так как он является самым дешевым и доступным видом жидкого топлива. [2]

 

3.3 Выбор и обоснование способа  производства.

В настоящее время разработано несколько способов производства искусственных пористых заполнителей на основе золы, шлаков и злакошлаковых смесей. Условно их можно подразделить на две группы:

1. Способы, основанным  технологическим  переделом которых является высокотемпературная  обработка ( обжиг, спекание).

2. Способы, основанным  технологическим  переделом которых является низкотемпературная  обработка ( сушка, пропаривание) полуфабрикатов.

Пористые заполнители получают по первому способу, к ним относятся аглопоритовый щебень, зольный гравий и глиноземный керамзит. Прочность пористого продукты здесь обеспечивается за счет образования термопластического расплава в период высокотемпературной обработки материала.

 

Обжиговый зольный гравий получают в противоточных вращающихся печах по технологии, принятой в производстве керамзита. Способ производства зольного гравия был предложен в конце 50-х годов начале 60-х. Он базируется на технологии разработанной ВНИПИ ,,Теплопроект” под руководством А.С. Панина.

Выбор способа переработки сырья определяется свойствами исходного сырья, а качество заполнителя зависит от режима термической обработки, при котором создаются оптимальные условия вспучивания подготовленных сырцовых гранул (зерен).

Наибольшее распространение получил пластический способ. Рыхлое сырье по этому способу перерабатывается в увлажненном состоянии в вальцах, глиномешалках и других агрегатах (как в производстве кирпича). Затем из пластичной массы на дырчатых вальцах или ленточных шнековых прессах формуются сырцовые гранулы в виде цилиндриков, которые при дальнейшей транспортировке или при специальной обработке окатываются, округляются.

Качество сырцовых гранул во многом определяет качество готового гравия. Поэтому целесообразна тщательная переработка глинистого сырья и формование плотных гранул одинакового размера. Размер гранул задается исходя из требуемой крупности обжигового зольного гравия и установленного для данного сырья коэффициента вспучивания.

Гранулы с влажностью примерно 20 процентов могут сразу направляться во вращающуюся печь или, что выгоднее, предварительно подсушиваться в сушильных барабанах, в других теплообменных устройствах с использованием тепла отходящих дымовых газов вращающейся печи. При подаче в печь подсушенных гранул ее производительность может быть повышена.

Мокрый (шликерный) способ заключается в разведении золы в воде в специальных больших емкостях глиноболтушках. Влажность получаемой пульпы (шликера, шлама) примерно 50%. Пульпа насосами подается в шламбассейны и оттуда - во вращающиеся печи. В этом случае в части вращающейся печи устраивается завеса из подвешенных цепей. Цепи служат теплообменником: они нагреваются уходящими из печи газами и подсушивают пульпу, затем разбивают подсыхающую «кашу» на гранулы, которые окатываются, окончательно высыхают, нагреваются и вспучиваются. Недостаток этого способа - повышенный расход топлива, связанный с большой начальной влажностью шликера. Преимуществами являются достижение однородности сырьевой пульпы, возможность и простота введения и тщательного распределения добавок, простота удаления из сырья каменистых включений и зерен известняка.

 В данной работе представлена технология производства обжигового зольного гравия по порошково-пластическому способу.

Порошково-пластический способ отличается от пластического тем, что вначале помолом сухого сырья получают порошок, а потом из этого порошка при добавлении воды получают пластичную глино-массу, из которой формуют гранулы, как описано выше. Необходимость помола связана с дополнительными затратами. Кроме того, если сырье недостаточно сухое, требуется его сушка перед помолом. Но в ряде случаев этот способ подготовки сырья целесообразен: если сырье неоднородно по составу, то в порошкообразном состоянии его легче перемешать и гомогенизировать; если требуется вводить добавки, то при помоле их легче равномерно распределить; если в сырье есть вредные включения зерен известняка, гипса, то в размолотом и распределенном по всему объему состоянии они уже не опасны; если такая тщательная переработка сырья приводит к улучшению вспучивания, то повышенный выход гравия и его более высокое качество оправдывают произведенные затраты. С точки зрения золоемкости, производство зольного гравия является по порошково-пластическому способу является более эффективным, так как позволяет применять в качестве сырьевой смеси золу и золошлаки без добавки глины.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Описание схемы технологического  процесса.

Отделение подготовки сырья. 

Сырьевые материалы- отвальный золошлак ТЭС и пиритные огарки доставляются в теплый склад автотранспортом, где хранятся в приемных отсеках. Пиритные огарки могут доставляться в ж/д вагонах и разгружаться в цеховом теплом складе. На складе золошлак и пиритные огарки грейферным краном поочередно разгружаются в ящичный питатель, из которого ленточным конвейером смесь сырьевых компонентов подается в сушильный барабан, где происходит сушка до W не более 5% по массе. Сушка основана по принципу противотока, при котором горячие газы при помощи дымососа движутся против направления движения материала, кроме обогрева, очищают материал от пыли и мелкой крошки, которые они выносят из барабана через отводящие газоводы в циклоны. В циклонах газ очищается и удаляется в атмосферу, а пыль и крошка собираются в бункерах, установленных под циклонами. Высушенный золошлак непрерывно поступает в шаровую мельницу, где измельчается до удельной поверхности в 3000 /г.