Аглопоритовий щебінь

Міністерство освіти і  науки молоді та спорту України

Київський національний університет  будівництва та архітектури

Кафедра будівельних матеріалів

 

 

 

 

 

 

Індивідуальне завдання

З предмету «Заповнювачі для бетону»

Тема: Аглопоритовий щебінь

 

 

 

 

Виконав студент гр. зТКД-31

Нестерук А.В.

Перевірив

Проф. Пушкарьова К.К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ – 2013 

Зміст

1. Вступ ………………………………………………………………………….2
2. Вимоги до сировини …………………………………………………………2
3. Особливості технологічного процесу отримання заповнювача …………..3
4. Вимоги готової продукції …………………………………………………..12
5. Галузі застосування готової продукції …………………………………….13
6. Список використаної літератури ..................................................................13

 

 

1. Вступ

 

Аглопорит одержують спіканням (агломерацією) сировини, яка може бути представлена глинистими або піщано-глинистими породами, відходами від добування, збагачення та спалення твердого палива. Цей спосіб широко використовують у  металургійній промисловості для  агломерації руд.

Розміщувати заводи з виробництва  аглопориту доцільно в місцях знаходження  териконів та вуглезбагачувальних фабрик. Перевага надається пухким відходам у зв’язку з тим, що при переробці каменеподібної сировини ускладнюється технологічна схема її підготовки до спікання, а тому збільшується собівартість продукції.

Використання аглопориту ефективне при виробництві високоміцного  бетону, оскільки конструкції з такого бетону характеризуються меншою середньою  густиною і їх собівартість на 10... 12% менше від собівартості аналогічних конструкцій із важкого бетону.

На цей час прийняті наступні варіанти технологічних схем одержання аглопориту: I із глинистої сировини нормальної вологості (14...20%) II Я із глинистої сировини з вологістю більше 20%; III - із каменеподібної та сланцеподібної сировини (вологість 2... 13%) за безперервною схемою з охолодженням аглопориту у барабанному холодильнику. Також можуть бути використані схеми, що передбачають застосування при підготовці сировини до спікання відходів виробництва, які містять паливо.

Як глинисту сировину доцільно застосовувати легкоплавкі глини, що не здатні до спучування або слабо  спучуються, та суглинки з вогнетривкістю від 1150 до 1250°С.

Із відходів промисловості, що містять паливо, доцільно використовувати  відходи добування сланців та вугілля, відходи вуглезбагачення та золи і шлаки ТЕС, які відносяться до тугоплавких та середньої плавкості з інтервалом розм’якшення більше 100°С. Питома поверхня зол ТЕС повинна становити не менш ніж 200 м²/кг, а число пластичності відходів вуглезбагачення крупністю до 0,3 мм повинно бути не менше 5.

При використанні відходів, що містять паливо (залежно від  характеристик плавкості сировини), обмежується кількість останнього і для легкоплавкої сировини - становить  до 10%, для сировини середньої плавкості - до 12%, для тугоплавкої сировини - до 15%.

 

 

2. Вимоги до сировини

 

Відповідно до ДСТУ Б В.2.7-9-94 сировина в залежності від призначення розділяється на кагорії:

     О   основний  матеріал (вміст в шихті більше 60%);

     Д   минеральна добавка (вміст в шихті 40-60%);

     П   паливна  добавка (вміст в шихті менше  40%).

  

В залежності від ступеня  подрібнення на шахті і фабриці по величині сировина розділяється на класи:

     1   с разміром кусків більше 40 мм;

     2   с разміром кусків 0 - 6 мм;

     3   с разміром кусків 0 - 300 мм;

     4   с разміром часток менше 1 мм (побічний продукт при  флотаційному збагаченні).

За показниками якості сировина вказаних категорій повинна відповідати вимогам таблиці 1.

 

     Таблиця 1

Найменування показника	Норма для сировини категорій
	О	Д	П
Массова частка  оксиду кремнію (SiO2),не більше (у відсотках)	70	80	Не нормується
Масова частка оксиду алюмінію (Al2O3) не менше (у відсотках)	12	10	Не нормується
Питома теплота згорання МДж кг(ккал/кг), не більше	6,0(1430)	8,4(2000	Не нормується
Сума з'єднань сірки у перерахунку на SO3(SO3 заг не більше(у відсотках	3,0	4,0	6,0
Зольність, не менше(у відсотках  не більше	75	70	80

 

Примітка: при перевищенні  установлених показників по вмісту SO3 заг. необхідно передбачити заходи по переходу водорозчинних з'єднань сірки в нерозчинені, придатність сировини визначається за результатами випробувань в промислових умовах.

Масова частка вологи у  відсотках повинна бути для сировини:

         - категорії О і Д клас 1 - не  більше 8

         - категорії О і Д клас 2 - не  більше 14

         - категорії О і Д клас 3 - не  більше 18

         - категорія П     клас 4 - не  більше 24

Примітка: сировина класів 2,3,4 в зимовий період поставляється при обробці, що забезпечує незамерзання.

У сировині не допускаються сторонні включення (будівельне сміття  вапняки, крупнозернисті пісковики, залучений метал та ін.).

 

3 Особливості технологічного процесу отримання заповнювача

 

Технологія виробництва  аглопоритових щебню, передбачає виконання таких операцій: підготовку сировинних матеріалів, палива та добавок; дозування та змішування компонентів шихти; грануляцію і терміни, обробку шихти (гранул) на агломераційній машині; подрібнення та розсів готового спеченого продукту (рис. 1).

Рис.1. Технологічна схема виробництва аглопоритового щебеню та піску:

1 — екскаватор; 2 — автотранспорт; 3 — ящикотй живильник; 4 — валкова дробарка; 5 — вібросито; б - стрічковий живильник; 7 — збірний стрічковий транспортер; 8 — вальці для видалення каміння; 9 — двовальний глинозмішувач; 10 — барабанний гранулятор; 11 - укладач шихти; 12—запалювальний горн; 13 — агломераційна машина; 14- коржерозломлювач; 15- шахтний холодильник; 16 - валково-зубчаста дробарка; 17 — гравієсортувалка; 18 - склад готової продукції

 

Агломераційна машина (рис. 2) являє собою конвеєр, що безперервно рухається і складається із візків-палет, які мають в основі колосникову решітку із жаростійкої сталі, огороджену бортами з двох сторін. Верхня гілка конвеєра рухається по рейці над вакуум-камерами.

Шихта завантажується на колосникову  решітку шаром 200.. .300 мм та запалюється, проходячи під горном, де за рахунок подавання рідкого або газоподібного палива температура піднімається приблизно до 1000°С. Далі, рухаючись над вакуум-камерами, шихта завдяки просочуванню повітря спікається. З машини надходить спечений корж, який зазвичай є неоднорідним: усередині має місце повне спікання, а на поверхні утворюється так звана недопалена речовина, що характеризується невеликою міцністю та стійкістю. Враховуючи вищенаведене, після спікання шихти необхідно відокремити недопал. Корж розломлюється коржерозломлювачем, куски падають на решітку, слабоспечені частинки при цьому

Рис. 2. Схема агломерац ійно ї машини; 1 — завантаження шихти; 2 - запалювальний горн; 3 - колосникова решітка; 4 - шар шихти, що спікається; 5 - зона горіння палива; 6 - спечений корж; 7 — відсмоктувач газів; 8 - вакуум-камерависипаються та повертаються до технологічного процесу як добавка до сировини, що покращує газопроникність та спікання шихти.

 

Як добавки, що сприяють підвищенню швидкості спікання глинистої сировини, а також збільшенню потужності агломераційних машин та покращенню якості аглопориту, використовують деревну тирсу, лігнін (відхід гідролізу деревини), золу та інші відходи промисловості.

Потужність агломераційної машини залежить від швидкості спікання сировини:

V = h/t,

де h — висота шару шихти, що спікається, мм;

і t тривалість спікання, тобто час, необхідний для переміщення зони горіння від поверхні шару до колосникової решітки, хв.

Для різних видів сировини і складів шихти вертикальна  швидкість спікання 5... 10 мм/хв та більше, наприклад шар шихти 200 мм спікається за 20.. .40 хв.

Крім шахтного холодильника, для охолодження аглопориту використовують стрічкові (металевий транспортер з перфорованим днищем), чашкові (кільцевий бункер з двома жалюзійними циліндричними стінками) та барабанні холодильники.

Залежно від вимог в  технологічній схемі одержання  готового продукту передбачається два  або три ступені подрібнення. Первинне подрібнення забезпечує отримання  кусків розміром 100...200 мм. На другому ступені подрібнення отримують матеріал з максимальною крупністю 20...40 мм. При включенні в технологічну схему третього ступеня подрібнення максимальна крупність одержаного матеріалу становить 5...20 мм.

Подрібнення отриманого матеріалу  здійснюють на конусних, валково-зубчастих, валкових, щокових та інших дробарках; сортування - на вібраційних, барабанних та інших пристроях для розсіювання.

Подрібнений аглопоритовий щебінь або гравій розсіюють за фракціями 5... 10, 10...20, 20...40 мм, пісок-за фракціями до 1,25 ммта 1,25 ...5 мм.

При отриманні аглопоритових гравію або щебеню утворення пористої структури матеріалу пов’язане з рядом процесів, що протікають як у період приготування сирцевих гранул (зерен), так і в процесі їх термічної обробки.

Основні фактори, що впливають  на утворення пористої структури  аглопориту: видалення вільної та фізично зв’язаної води; вигоряння палива та органічних домішок, що є у вихідній сировині або спеціально введені до неї; просочування повітря та газів крізь шар розм’якшеної шихти; спучування окремих зерен (гранул) шихти; спікання частинок при наявності рідкої фази в окремому елементі (зерні, гранулі) шихти; контактне спікання зерен (гранул) в шарі шихти.

 

При виробництві аглопориту з глинистих порід приготування шихти має такі особливості: глинисту сировину, подрібнену до крупності не більше 5 мм, кам’яне вугілля, а також добавки (деревна тирса, лігнін та ін.) змішують у визначеному співвідношенні. Масова частка вугілля, як правило, становить 7...12 %. При використанні сухої глинистої сировини рівномірну подачу матеріалу здійснюють ящиковим пластинчастим живильником. Змішування та зволоження усіх вказаних видів сировини відбувається у двовальному глинозмішувачі. Отримана шихта повинна мати пухку грудкувату будову. Шихту піддають грануляції у спеціальних машинах, наприклад барабанних грануляторах (рис. 5.33). Глинисту породу вводять у шихту у вигляді сухого компонента (крупність не більше 3 мм) або глиняного шлікера. В останньому випадку в підготовчому відділенні передбачено встановлення агрегату для приготування глиняного шлікера (з пропелерною мішалкою та насосом).

В багатьох країнах, в тому числі і в Україні, виробництво  аглопориту базується на використанні відходів вуглезбагачення наприклад, в США налагоджено виробництво аглопориту, у Франції та Бельгії побудовані заводи по виробництву аглопориту (насипна густина 450...620 кг/м³) з відходів вуглезбагачення продуктивністю до 160 тис. т на рік, бельгійський аглопорит відомий під назвою “Аграл” Французька фірма “5игех” на основі таких відходів випускає легкий заповнювач насипною густиною 350... 800 кг/м³, який не тільки відрізняється низькою теплопровідністю та хімічною інертністю, але й має високу вогнетривкість.

 

                       

 

Рис.3. Технологічна схема приготування шихти на основі глинистої сировини та паливних добавок:

1 — ящиковий живильник;

2 — вальці для видалення  каміння; 3 - змішувач;

4 — бункер паливної  добавки;

5 — тарілчастий живильник;

6 - дробарка; 7 — барабанний  гранулятор

Рис.4. Технологічна схема приготування шихти з відходів вуглезбагачення:

1 — дробарка первинного  подрібнення; 2 - грохот; З — дробарка  вторинного подрібнення; 4 — витратний бункер сировини; 5 -

витратний бункер добавок; б  — ваговий дозатор; 7 — змішувач; 8 — барабанний гранулятор

 

Аглопоритовий щебінь також може бути отриманий при застосуванні як сировини зол та шпаків ТЕС, Доцільність утилізації паливних зол та шлаків для виготовлення аглопориту обумовлена, по-перше, здатністю золошлакової сировини також (як інших алюмосилікатних матеріалів) спікатися на гратках агломераційної машини, по-друге, вмістом у ній залишків палива, що є достатнім для процесу агломерації. При використанні звичайної технології аглопорит одержують у вигляді щебеню та піску.

При виробництві аглопоритового щебеню золу зволожують спеціальною зв’язуючою добавкою, якою є глиняний шлікер або розчин технічного лігносульфонату (рис. 5).

Рис. 5. Схема приготування шихти для виготовлення аглопориту з використанням золи ТЕС:

1 — витратний бункер  золи;

2 — живильник;

3 - вальці грубого помелу;

4 - вальці тонкого помелу;

5 - змішувач;

6 — насос;

7 - змішувач;

8 - тарілчастий гранулятор

 

Отриману шихту подають  до гранулятора, де підвищують її вологість  до 20... З 5% і піддають груд куванню. Додержання оптимальної вологості необхідне для створення гранул визначеної крупності та міцності, а також для забезпечення нормального аеродинамічного опору шару на колосниковій решітці. Шихта спікається на стрічкових агломераційних машинах, наприклад, може бути використана машина СМС-117, яка призначена для випалювання гранул із зол ТЕС або для спікання сировинної суміші із глинистих порід при виробництві аглопоритового гравію або щебеню (Рис. 6).