Химическая технология керамзита

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

 

 

 

 

 

 

Реферат 

на тему: Химическая технология керамзита

 

по дисциплине:

 

 

 

 

 

Исполнитель:
студент группы
Руководитель:
преподаватель

 

 

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………………..….3

1. Керамзит: понятие, свойства, назначение и физико-химические основы вспучивания глин…………………………………………...…………………….…….4
1. Понятие «керамзит», его свойства, назначение и требования к качеству……...4
2. Физико-химические основы процесса вспучивания глин………………………..7
2. Сырье для производства керамзита……………………………………………………
1. Классификация сырья и его состав...…………….……………………………….18
2. Лабораторные и производственные испытания сырья…………………………20
3. Производство керамзита…………………………………..…………………………...24
1. Обработка сырья и формование сырца…………………………………………...24
2. Сушка и обжиг сырца…………………………………………………………..….26
3. Охлаждение, хранение и контроль производства керамзита …………………

Заключение…………………………………………………………………………………30

Литература………………………………………………………………………………….31

 

Введение

 

 

 

 

1. Керамзит: понятие, свойства, назначение и физико-химические  основы вспучивания глин.

1.1. Понятие «керамзит», его свойства, назначение и требования к качеству

Керамзит - в переводе с греческого языка означает "обожжённая глина".

 

Рис. 1 Керамзит

Керамзит - искусственный материал мелкоячеистого строения, получаемый путем вспучивания при обжиге мелкокускового сырца из легкоплавких глинистых пород. Применяют керамзит главным образом в качестве заполнителя легких бетонов. За счёт своей пористости керамзит хорошо удерживает тепло. Поэтому при строительстве применяется как засыпка в качестве утеплителя. За счёт того что керамзит изготавливается из природной глины, он является экологически чистым и огнезащитным материалом.

Рис. 2 Применение керамзита

 

От других известных искусственных пористых заполнителей керамзит отличается главным образом своим ячеистым строением и наличием внешней спекшейся оболочки. Особенностью этого строения является наличие замкнутых пустот, которые являются ячейками с целыми и топкими стенками. Ввиду этого керамзит отличается малым объемным весом при значительно более высокой прочности, чем другие пористые заполнители.

Благодаря замкнутости пустот и спекшейся наружной оболочке керамзит обладает небольшим водопоглощением, высокой морозостойкостью и низкой паропроницаемостью.

Малый объемный вес при наличии мелкоячеистого строения и тонких стенок обусловливает высокие теплозащитные свойства керамзита, а следовательно, и высокую эффективность его применения в ограждающих конструкциях промышленных, жилых и общественных зданий.

Свойства керамзита как легкого заполнителя регламентированы ГОСТ 9757-90 «Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия».

Керамзит может быть получен в виде гравия или щебня с размерами зерен 5 мм и более и в виде песка с размерами зерен менее 5 мм.

По п. 1.2.1 ГОСТ 9757—90 гравий и щебень изготовляют следующих основных фракций:

- от 5 до 10;

- от 10 до 20;

- от 20 до 40 мм.

По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовление гравия и щебня от 2,5 до 10 мм и смеси фракций от 5 до 20 мм и для теплоизоляционных засыпок - от 5 до 40 мм.

Зерновой состав гравия и щебня каждой фракции должен соответствовать указанному в таблице:

D, d - соответственно наибольший и наименьший номинальные диаметры контрольных сит.

В гравии и щебне фракции от 2,5 до 10 мм и смеси фракций от 5 до 20 мм содержание зерен размером от 5 до 10 мм должно быть от 25 до 50 % по массе.

По п. 1.2.2. ГОСТ 9757-90 песок, в зависимости от зернового состава, подразделяют на три группы:

1 - для конструкционно-теплоизоляционного  бетона;

2 - для конструкционного бетона;

3 - для теплоизоляционного бетона.

По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовление песчано-щебеночной смеси с наибольшей крупностью зерен до 10 мм.

Зерновой состав песка должен соответствовать указанному в таблице:

В песчано-щебеночной смеси крупностью зерен до 10 мм содержание щебня фракции от 5 до 10 мы должно быть не более 50 % по объему.

В зависимости от насыпной плотности керамзитовый гравий, щебень и песок подразделяют на марки:

- гравий и щебень  марок 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем для приготовления конструкционных легких бетонов классов В20 и выше изготовление керамзитового гравия и щебня марок 700 и 800.

- песок марок 500, 600, 700, 800, 900, 1000.

В зависимости от прочности, определяемой испытанием в цилиндре, керамзитовый гравий и щебень подразделяют на марки по прочности.

- гравий – П15, П25, П35, П50, П75, П100, П125, П150, П200, П250, П300, П350, П400.

- щебень - П35, П50, П75, П100, П125, П150, П200, П250, П300, П350, П400.

Марки по прочности гравия и щебня в зависимости от марок по насыпной плотности должны соответствовать требованиям:

По п. 1.3.5 ГОСТ 9757-90 гравий и щебень должны быть морозостойкими и обеспечивать требуемую марку легкого бетона по морозостойкости. Потеря массы после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не должна превышать 8 %.

В гравии, щебне и песке, применяемых в качестве заполнителей для армированных бетонов, содержание водорастворимых сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 не должно превышать 1 % по массе.

Для керамзитового гравия и щебня потеря массы при кипячении должна быть не более 5%.

Для керамзитового песка, полученного в печах кипящего слоя содержание слабообожженных зерен должно быть не более 3% по массе.

На гравий и щебень, применяемые для теплоизоляционных засыпок, требования по морозостойкости, водорастворимости сернистых и сернокислых соединений, потери массы при кипячении, содержанию слабообожженных зерен не распространяются.

Гравий, щебень и песок, предназначенные для приготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов, должны подвергаться периодическим испытаниям на теплопроводность.

Щебень, гравий и песок в зависимости от значения суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов Аэфф применяют:

- во вновь строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданиях при Аэфф до 370 Бк/кг;

-при возведении производственных зданий и сооружений при Аэфф свыше 370 Бк/кг до 740 Бк/кг.

Гравий, щебень и песок должны быть приняты техническим контролем предприятия-изготовителя.

Зерновой состав гравия, щебня и песка, прочность, насыпную плотность, влажность, морозостойкость, потери массы гравия и щебня при кипячении, прокаливании, силикатном распаде, содержание водорастворимых сернистых и сернокислых соединений, количество слабообожженных зерен в песке, гравии и щебне, теплопроводность гравия и щебня определяют по ГОСТ 9758, удельную активность естественных радионуклидов - гамма-спектрометрическим методом по ГОСТ 30108.

Таким образом, керамзит – это легкий пористый материал ячеистого строения, получаемый быстрым обжигом легкоплавких глинистых пород до температуры их вспучивания. Керамзит может быть получен в виде гравия или щебня с размерами зерен 5 мм и более и в виде песка с размерами зерен менее 5 мм. Керамзит используют в основном в качестве заполнителя легких теплоизоляционных бетонов. Он обладает небольшим водопоглощением, высокой морозостойкостью, низкой паропроницаемостью и высокими теплозащитными свойствами. Требования к керамзиту по качеству, методам контроля, транспортированию и хранению закреплены в ГОСТ 9757-90 «Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия».

 

 

1.2. Физико-химические  основы процесса вспучивания  глин

 

Для объяснения физико-химических основ процесса вспучивания глинистых пород при нагревании предложены следующие гипотезы:

1) выделение газообразных продуктов, вызываемое восстановлением высших окислов железа в низшие (Е.В. Костырко; П. И. Галкин и Ю. С. Адамова, др);

2) выделение сернистых газов при разложении сульфидов и сульфатов, содержащихся в глине (Миллер, И.Ф. Пономарев);

3) выделение газов из органических веществ, обычно содержащихся в глинах (И.Ф. Пономарев);

4) образование новых газов из органических веществ при высоких температурах в присутствии углерода;

5) выделение углекислого газа вследствие разложения карбонатов (И. Ф. Пономарев; Парсонс);

6) выделение газов в результате возгонки щелочей (С.В. Потапенко);

7) выделение любых газов, способных при нагревании производить вспучивание (Б. Н. Кауфман; Л. М. Блюмен, 1960).

8) выделение газов из акцессорных минералов, т. е. привнесенных в глины (Уилсон):

9) выделение конституционной (химически связанной) воды благодаря разрушению кристаллической решетки некоторых присутствующих в глинах минералов магматических пород (например, слюд) при воздействии на них некоторых основных окислов (закиси железа, окиси магния) при нагревании выше 1000° (И. А. Гервидс).

При нагревании легкоплавкой глинистой породы в ней происходят сложные физические и химические превращения. Характер и порядок превращений, однако, резко изменяется в зависимости от состава газовой среды, в которой она в это время находится.

Основными компонентами глины, от которых зависит ее поведение при нагревании, являются окислы железа. Если нагревание происходит в газовой среде, в условиях свободного доступа к ее частичкам кислорода воздуха, то окислы железа теряют только воду и никаким изменениям больше не подвергаются.

В случае нагревания глины в газовых условиях, препятствующих доступу кислорода воздуха, в ней в известной последовательности происходят следующие главнейшие изменения:

- потеря механически связанной воды;

- возгонка летучих органических веществ;

- потеря кристаллизационной воды сульфатом кальция;

-потеря кристаллизационной воды водными окислами железа;

-потеря кристаллизационной воды глинистыми минералами;

- образование окиси углерода за счет сгорания обуглившихся остатков органических веществ;

- восстановление окислов железа в закись-окись и в -закись;

- разложение сульфидов и карбоната кальция;

- размягчение глины;

- взаимодействие водных кристаллов с закисью железа и высвобождение химически связанной воды;

- вспучивание глины.

Для прохождения описанных процессов необходимо, чтобы в определенный период нагревания, а именно между 300 и 900°, частички глины были окружены газовой средой, содержащей окись углерода и не более 1—2% кислорода.

Выделение вспучивающих газов протекает следующим образам. Частички окиси железа, взаимодействуя с окисью углерода, восстанавливаются в закись железа. Последняя действует двояко: понижает на 150—200° температуру размягчения глины и в местах соприкосновения с кристаллами слюды разрушает ее кристаллическую решетку, освобождая воду в виде гидроксильных ионов. Возникающие таким образом перегретые водяные пары вспучивают размягченную, тестоподобную глину.

Следующие условия всегда благоприятствуют вспучиванию глины: наиболее полное восстановление окислов железа в закись, уплотнение и перемешивание сырой глины, поскольку оно увеличивает контакты между пылинками закиси железа и слюдяными чешуйками, высокая дисперсность, способствующая более раннему образованию стекловидной фазы, малая вязкость, препятствующая выходу газов в окружающую среду, и незначительное поверхностное натяжение, не препятствующее, растягиванию стекловидных пленок, образующих ячейки.