Реферат: Производство шунгизита

Шунгитовые сланцы вспучиваются при температуре обжига 1100 ± 30оС, превращаясь в легкий пористый заполнитель - шунгизитовый гравий. Вспученный материал независимо от формы кусков исходной породы обладает округлой формой и оплавленной шероховатой поверхностью [7]. Он должен соответсовавать требованиям ГОСТ 9757-90 [15]. В таблице 4 представлена номенклатура шунгизита, планируемого к производству.

Таблица 4- Номенклатура выпускаемой продукции

Характеристики	Фракция 5-40 мм (смесь)	Фракция 20-40 мм	Фракция 10-20 мм	Фракция 0,7-2,5 мм
Насыпная плотность,кг/м3	500-600-700	300-400	450-500-600	700-800
Теплопроводность, вт/м°С	0,11	0,12	0,11	0,13
Морозостойкость, циклов	15	15	15
Водопоглощение, %	10	10	10
Марка по прочности		П50-П75	П50-П75
Потеря массы при кипячении, %		3,3	3,3
Межзерновая пористость, %				60-62
Кажущаяся плотность, г/см3				1,9-2,1
Пустотность, %				42

Удельный вес стекломассы шунгизита 2,3-2,7г/см3. Внутризерновая пористость гранул объемной массой 500-550 кг/м3 составляет 60,1-60,9 %. Объем межзерновых пустот – 41,3-45,2 %. Цвет шунгизитового гравия при обжиге его из любых модификаций, как правило, темно-коричневый, в изломе – темно-серый, недожог- светло-серого оттенка, пережог близко к черному.

Объемная насыпная масса шунгизита зависит от ряда факторов: степени вспучиваемости сланцев, метода и режима обжига, и как правило не превышает 550 кг/м3, минимальная объемная масса – 200 кг/м3.

Атмосфероустойчивость шунгизита обеспечивается практическим отсутствием в нем известковых и сернистых компонентов, способных вызвать его деструктивность при попеременном увлажнении высушивании.

Коэффициент теплопроводности шунгизитового гравия объемной массы 400 кг/м3 с естественной влажностью составляет 0,09-0,1 ккал∙м∙ч∙град.

Шунгизитовый гравий должен быть морозостойким и обеспечивать требуемую марку легкого бетона по морозостойкости. Потеря массы после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не должна превышать 8%. Потеря массы при кипячении должна быть не более 4 % для шунгизитового гравия. Повышенная морозостойкость шунгизита является специфической особенностью его структуры, не подверженной деструктивным процессам [22].

3 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Шунгизитовый гравий получают 2 способами: сухим и порошково-пластическим. В сущности шунгизит это вид керамзита, отличающийся видом сырья.

При организации производства шунгизита сухим способом в связи неоднородностью поставляемого сырья рекомендуется его обогащать по избирательного дробления исходного породы (чем прочнее порода, тем больше коэффициент ее вспучивания).

Крошка со склада сырья, рассчитанного на работу линий в течение 15
суток, подается скиповыми подъемниками в расходные бункера,
установленные над печами термоподготовки. В этих печах
материал нагревается до 400°С примерно за 20 мин, а затем через
перегрузочные камеры поступает в печи обжига, где находится
в течение 12... 15 мин.

Вращение печей термоподготовки и обжига с различной скоростью
позволяет осуществлять ступенчатый режим термообработки шунгитовой
крошки, вспучивающейся обычно при температуре 1120... 1150С. Узкий
температурный интервал вспучивания (до 30°С, что значительно меньше
требуемого при производстве керамзита) усложняет обжиг сырья. Во
избежание образования спеков в печь перед зоной обжига вводят
опудривающий порошок. Охлаждение шунгизита производят в две стадии:
сначала с 900 до 550°С в барабанном холодильнике в течение
20 мин, а затем до 60... 80°С в аэрожелобе длиной 10 м в течение 2
мин. «Мягкий» режим охлаждения способствует снятию термических
напряжений в материале и повышению прочности шунгизита. Охлажденный шунгизит конвейером с погруженными скребками направляется на склад готовой продукции, где после сортировки хранится по фракциям в силосах.

Порошково-пластический способ отличается только тем, что перед подачей сырья в расходные бункера осуществляется помол сырья, что является выгодным, поскольку при производстве шунгитовой крошки до 40% добытой породы в виде мелких отходов не используется. Такая переработка сырья ведет к повышению качества шугнизита, но с усложнением технологии в дополнение к большим расходам на перевозку сырья возрастут издержки производства.

В связи с вышеизложенным приходим к выводу, что наиболее оптимальным и рациональным является сухой способ производства [22,11].

4 СТРУКТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Успешное вспучивание сланцев на шунгизит зависит не только от свойств исходного сырья, но и в значительной мере предопределяется факторами производства температурой и скоростью нагревания в различные периоды тепловой обработки, размером и формой сырья, а также величиной загрузки печи.

Процесс обжига является наиболее ответственным технологическим процессом. От правильности ведения обжига зависит качество получаемого шунгизита, его объемная масса, механическая прочность, морозостойкость и другие физико-механические свойства.

Изменение режима обжига существенно влияет на характер и скорость механических и химических процессов, определяющих эффективность вспучивания. Процесс обжига шунгизита проходит две основные стадии. Первая стадия характеризуется постепенным нагревом шунгитового сланца до температуры 400-5000С, вторая последующим быстрым нагревом до температуры вспучивания сланцев. Первая ступень идет с выделением газов и паров при окислительно-восстановительных процессах и реакциях разложения за счет содержащихся в материале органических примесях. Удаление свободной воды и физически связанной воды заканчивается при 100-1800С. Выделение различных газов и паров при окислительно-восстановительных процессах начинается при температуре 400-5000С и заканчивается при температуре 1000-12000С. В зоне нагрева и химических реакций, выделяется химически связанная вода, входящая в состав шунгитовых сланцев. Часть химически связанной воды сохраняется в сырье до температуры 900-10000С и в дальнейшем принимает участие в дальнейшем порообразовании шунгизита. Размягчение и интенсивное образование жидкой фазы происходит при температуре 1000-12000С. В этот период материал, состоящий из трех фаз: жидкой, твердой и газообразной приобретает пиропластическое состояние. Выделяемые в результате реакций газы и пары вспучивают его, образуя много мелких, преимущественно закрытых пор, заполненных продуктами газообразования. Оптимальная температура вспучивания шунгизита 11000С. При охлаждении материал застывает образуя шунгизит.

Медленный нагрев не приводит к интенсивному вспучиванию материала в печи, так как при этом значительное количество газов и паров будет удалено из материала еще до перехода его в пиропластическое состояние.

В шунгитовых сланцах имеется несколько источников газообразования, приводящие к вспучиванию, формированию и упрочению замкнуто-пористой структуры шунгизитового гравия:

- свободная физически связанная вода, испаряемая в начальной фазе обжига;

- химически связанная вода минералов составляющих шунгитовых сланец;

-сульфаты и сульфиты, которые, диссоциируясь, выделяют газы SO2 и SO3, участвующие в порообразовании;

- окись железа Fe2O3, взаимодействуя с углеродом и переходя в закись железа, которая вступает во взаимодействие с другими компонентами сланца, с образование CO2, CO или H2O.