<<
>>

СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ


Основными видами сырья для производства силикатных материалов являются песок, известь и вода.
Основным компонентом силикатного кирпича, на долю которого приходится до 90% по массе, является песок.
Этим объясняется, что заводы силикатного кирпича, как правило, располагаются вблизи песчаных карьеров, которые являются частью предприятий.
Требования к пескам для производства силикатного кирпича регламентируются ОСТ 21-1-80 ’’Песок для производства силикатного кирпича и изделий из автоклавных бетонов”. По стандарту содержание кварца в песке должно быть не менее 50%, щелочей в пересчете на Na2O -- не более 3,6%, пылевидных, илистых и глинистых частиц не более 20%. Содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 — не более 2%, слюды — 0,5%.
По данным [4], более 50% заводов силикатного кирпича располагают собственными известково-обжигательными цехами, что позволяет получать известь, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 9179-77. В производстве силикатного кирпича используют, как правило, кальциевую известь с содержанием не более 5% оксида магния (MgO).
Качество кирпича во многом зависит от полноты гидратации (гашениия) извести. Гашение извести в отпрессованных заготовках при автоклавной обработке приводит к их разрушению. Этим главным образом и обусловлены требования по использованию кальциевой извести, так как магнезиальная, обжигаемая обычным способом, из-за длительных сроков гашения приводит к частичному снижению марочности кирпича или его полному разрушению. Вместе с этим магнезиальная или доломитовая известь, полученная путем скоростного обжига карбонатных пород при 900-950°С в течение 9 мин в печах кипящего слоя, как показано Х.С.Воробьевым, может быть применена для изготовления силикатного кирпича.
Перспективным является использование известко- во-белитового вяжущего. Его относят к вяжущим низкотемпературного обжига (t = 1000-1200°С) и получают из мергелизованных и запесоченных известняков или искусственных известково-кремнеземистых смесей. Эти вяжущие содержат наряду с оксидом кальция двух- кэльциевый силикат, что придает ему повышенную активность в условиях автоклавной обработки. Это обусловливает их высокую перспективность при изготовлении силикатных материалов плотной и ячеистой структуры — силикатного кирпича, плотного и ячеистого бетона.
К сырьевым материалам, применяемым в производстве силикатных ячеистых бетонов, предъявляется ряд дополнительных требований, обусловленных особенностями технологии.
Учитывая, что не все эти требования нашли отражение в CH 277-80 (раздел 2 — Материалы для изготовления изделий), мы посчитали необходимым рассмотреть в этом разделе некоторые вопросы, касающиеся качества сырьевых материалов.
Воздушная известь (известь - кипелка, негашеная известь) кальциевая является одним из основных компонентов, от качества которого зависят реологические характеристики ячеистобетонной смеси, качество формируемой ячеистой пористости, кинетика созревания, разогрева и максимальная температура ячеистобетонного сырца.
Качество и объем синтезируемых при гидротермальной обработке цементирующих новообразований, определяющих строительно-эксплуатационные показатели изделий в определенной степени зависят от качества применяемой извести — содержания активной CaO.

Для производства силикатных ячеистых бетонов применяется известь с содержанием MgO не более 3%, так как при большем содержании увеличивается вероятность образования "пережога” при обжиге известняка.
зг
Содержание ’’пережога” CH 277-80 ограничивает величиной не более 2%. Связано это с тем, что гидратация пережженной извести, сопровождающаяся увеличением объема, происходит в процессе автоклавной обработки и вызывает разрушение структуры межпоро- вых перегородок. Результатом этого является снижение прочности и морозостойкости изделий.
Согласно CH 277-80, содержание в извести активных СаО+МдО. должно быть не менее 70%. Вместе с этим многочисленные исследования, выполненные в нашей стране и за рубежом, показывают, что содержание СаО+МдО в извести должно быть не менее 80%. В стандарте ЧССР CSN 72 2230 "Известь для производства ячеистого бетона” и дополнении к нему (а-Ю/1977) предусмотрено содержание активных СаО+МдО не менее 94%.
Во многих стандартах зарубежных стран к извести предъявляются определенные требования по скорости подъема температуры до заданной величины — активности, а в некоторых европейских стандартах вообще ограничиваются лишь этим показателем активности, не регламентируя содержания CaO [I].
В частности, указанный выше стандарт ЧССР так лимитирует скорость роста температуры: за 2 мин температура должна повыситься с 25 до 55°С, а за 6-15 мин — до 60-80°С. При этом отклонение активности отдельных партий извести допускается лишь в несколько минут.
Следует также отметить, что в большинстве европейских стран регламентируется выход известкового теста, который должен составлять 1,8-2,2 л/кг. В то же время авторы [I] отмечают, что хорошая известь должна иметь выход теста более 2,2 л/кг.
С учетом предстоящего в ближайшие годы резкого увеличения в Советском Союзе производства силикатных ячеистых материалов с использованием прогрессивной резательной технологии, по-видимому, целесообразно разработать и ввести в действие стандарт на известь для производства ячеистых бетонов, в котором помимо требований к качеству извести, регламентируемых ГОСТ 9179-77, предусмотреть требования по скорости подъема температуры, выходу известкового теста и ввести жесткие ограничения по величине минимальной активности извести — содержание активных СаО+МдО не менее 75%.

При этом производство извести, по-видимому, целесообразно сосредоточить непосредственно при заводах, выпускающих силикатные ячеистые бетоны.
Кремнеземистый компонент наряду с известью является основным сырьевым материалом, на долю которого приходится более 60% по массе и до 75% по объему твердой фазы. Более того, от химической активности кремнеземистого компонента, определяемой его дисперсностью и генезисом, зависят интенсивность процессов структурообразования, фазовый и морфологический состав синтезируемых в процессе автоклавной обработки цементирующих новообразований и качество структуры силикатного камня.
Основным видом кремнеземистого сырья является кварцевый песок, который должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8736-77.
В соответствии с этим стандартом и требованиями CH 277-80 содержание в песке кварца не должно быть менее 85%, хотя многие авторы для силикатных ячеистых бетонов указывают цифру не менее 70% по массе. Содержание глинистых примесей в виде монтмориллонита не должно превышать 1%, так как его присутствие очень часто является причиной появления а изделиях трещин.
Присутствие органических примесей допускается в таком количестве, при котором колориметрическая проба не будет темнее эталона.
Содержание слюды не более 0,5%, а сернистых или сернокислых соединений в пересчете на SO3 не дожно превышать 2%.
К кремнеземистому сырью предъявляют дополнительные требования по дисперсности — степени измельчения, которая оценивается по показателю удельной поверхности (Syfl) в см2/г или м2/кг. Что же касается требований к дисперсности молотого песка, то по этому вопросу мнения очень противоречивы. Поэтому мы посчитали целесообразным осветить этот вопрос более подробно в разделе "Подготовка сырьевых материалов”.
В связи с многообразием минерального состава песков различных месторождений, являющихся потенциальным сырьем для производства силикатного кирпича и ячеистых бетонов, в соответствии с ОСТ 21-1-80 окончательное заключение о пригодности песка должно быть сделано после лабораторных испытаний.
Требования, предъявляемые к золе, используемой в качестве кремнеземистого сырья, прежде всего касаются содержания в ней CaO, стекловидных и оплавленных частиц. По содержанию CaO зола делится на основную - CaO более 30% по массе, и кислую. Кислая зола-унос ТЭС с электрофильтров от сжигания углей должна содержать не менее 50% стекловидных и оплавленных частиц; потери при прокаливании не должны превышать 3% для золы бурых углей и 5% для каменных углей. Зола должна выдерживать испытание на равномерность изменения объема. Удельная поверхность золы бурых углей должна быть не менее 400 и 500 м2/кг - для каменноугольных (CH 277-80). Однако, несмотря на высокую дисперсность, с целью уменьшения внутренней пористости, а главное усреднению (гомогенизации), золы подвергаются дополнительному помолу. Прежде всего это касается зол гидроудаления. Зола по сравнению с песком является химически более активной, что прежде всего обусловлено высоким содержанием стеклофазы. В частности, кислые золы с содержанием не менее 40% стеклофазы являются более активными.
Что же касается основных зол, то к ним прежде всего относится зола от сжигания основных сланцев. Основные требования к этим золам связаны с содержанием ’’пережога” и равномерностью изменения объема. Однако, несмотря на такие положительные качества как низкие энергозатраты на помол и повышенная химическая активность, кислые золы, главным образом из-за неоднородности свойств, даже в пределах одной ТЭС, не нашли еще в Советском Союзе должного применения.
Заслуживает внимания тот факт, что в ЧССР на отработанную золу-унос, используемую в производстве ячеистого бетона, существует государственный стандарт — ON722Q67 ”Зола-унос теплоэлектростанций для производства ячеистого бетона”. Согласно этому стандарту зола должна содержать более 45% SiO2, менее 35% Al2O3 и не более 18% Fe2O3. Содержание MgO ограничено 2%, а сульфатов менее 0,2% в пересчете на SOo. Потери при прокаливании не должны превышать 7%
В этой связи, нам представляется, что одним из организационных мероприятий, которое должно положительно сказаться на расширении применения зол-уноса
ТЭС в производстве ячеистых бетонов в СССР, явится разработка и введение государственного стандарта на золу-унос для производства ячеистых бетонов. Последний необходимо увязать' с особенностями отечественной технологии ячеистого бетона, прежде всего резательной, типовых систем сжигания каменного угля, применяемых на электростанциях Советского Союза, а также учесть при его разработке рекомендации, полученные в результате исследований, проведенных в последние годы в нашей стране и за рубежом.
В этом плане представляют интерес исследования предприятия CEBET (ПНР). Отмечается [I], что одна из основных причин значительного колебания свойств золы-уноса связана с условиями подготовки и сжигания угля. Установлено, что требуемое качество золы достигается при следующих параметрах подготовки и
сжигания угля.
Помол угля до дисперсности, соответствующей
остатку на сите 0,09 мм              22-35%
Скорость подачи первичного воздуха в котел              25-30 м/с
Скорость вторичного воздуха,                                          35-45 м/с
Средний коэффициент избытка воздуха
в камере сжигания              1,2-1,35
Разница между средними температурами центра пламени и температурой верхней части котла
перед предварительным подогревом                            200 0C
.Температура сжигания угля              1200-1300 0C
(при использовании новейших котлов) либо 1300-1400 0C (в зависимости от расположения горелок)
Подача порошкообразного угля должна быть равномерной во все горелки. Отмечается также [I], что применяемый на большинстве электростанций порошкообразный уголь грубого помола ухудшает условия его сжигания и соответственно качество золы-уноса с точки зрения требований к ней применительно к производству ячеистых бетонов. Это также отрицательно сказывается на экономических показателях работы электростанций.
В качестве требований к золе-уноса ТЭС, которые не нашли отражение в CH 277-80, но регламентируются стандартами ряда зарубежных стран и фирм, следует выделить следующие: водопоглощение зол-уноса должно составлять 35-42%; влагоемкость не более 50%; золы перед употреблением обязательно должны подвергаться усреднению (гомогенизации).
Естественно, что предлагаемые организационные мероприятия никоим образом не должны отрицательно сказываться на основном производстве — получении электроэнергии. В этой связи следует отметить, что удовлетворение перечисленных требований к золе, а также по содержанию в ней .несгоревшего топлива (потери при прокаливании не более 3-5% по CH 277-80), прежде всего связано с повышением эффективности работы систем сжигания угля и его подготовки -- помола.
Что же касается требований к цементу, то мнения
о              его рациональном химико-минералогическом составе часто диаметрально противоположны. Связано это, во- первых, с тем, что очень часто требования по срокам схватывания, определяемых содержанием в цементе минеральных добавок и трехкальциевого алюмината, пытаются перенести с газобетона (ячеистый бетон на цементном вяжущем) на силикатный ячеистый бетон, содержание цемента в котором целесообразно ограничить 10-12%. Более того, если для производства газобетона с точки зрения управления процессом вспучивания и схватывания ячеистобетонной смеси предпочтительно использование бездобавочного портландцемента, то для производства силикатных ячеистых бетонов, содержащих до 10% цемента, напротив, более предпочтительным является использование шлакопортлан- дцемента.Обобщенными показателями качества цемента в ряде зарубежных стран и фирм являются: содержание общей щелочности, которая характеризует долю активной CaO в цементе; значение суточной прочности, которая должна составлять 13-15 МПа; сроки начала схватывания при t=40 0C и кинетика тепловыделения при температуре среды гидратации в дифференциальном калориметре t=40 °С. При использовании золы-уноса совместно со смешанным вяжущим повышенное содержание сульфат-ионов, из-за высокого содержания сульфатов в золе или за счет применения добавки гипса, может вызвать при автоклавной обработке образование деформационных трещин. В этой связи вид применяемого цемента, особенно содержания в нем трехкальциевого алюмината, в случае использования в качестве кремнеземистого сырья золы-уноса ТЭС, требует лабораторного и производственного уточнения.
В качестве газообразователя при изготовлении ячеистых силикатных бетонов в иашей стране прнменяют-

ся пигментные пудры марок ПАП-1 и ПАП-2 (ГОСТ 5494-71).
Наиболее важным свойством алюминиевой пудры является ее газообразующая способность, которая характеризуется продолжительностью реакции (tT), коэф- фицентом использования газообразователя (Ku), объемом выделившегося при химической реакции газа (V^.) и интенсивность газовыделения W = dV /At. Вспучивание ячеистосиликатной смеси происходит в результате выделения водорода, образующего при взаимодействии алюминиевой пудры с гидроксидом кальция по следующей химической реакции: 2А1 +
+ ЗСа(0Н)г+6Н20-ЗСа0 ¦ Al2O3 ¦ 6Н20 + 3H2t+ 1260 кДж/(гмоль).
В результате химической реакции I г алюминия при t=25-30°C выделяет 1390 см3 водорода.
В соответствии с законом действующих масс количество водорода (KH2), выделяющегося в определенный промежуток времени (т), может быть определено по следующей формуле [12]:
KH2 = §?аГ KaiU-^11 ),              (8)
где ?д] — коэффициент превращения алюминия в водород, равный 0,1125; КД1 - количество алюминия до начала реакции; п - химическая константа реакции.
Величина п определяется из формулы (8). Если п имеет значение больше, чем 0,05, то такая алюминиевая пудра может использоваться без применения специальных средств для регулирования реакции газообразования [14]. При значениях пlt;0,05 пудра характеризуется замедленным газовыделением, что отрицательно сказывается на качестве формируемой ячеистой пористости. В этом случае, для увеличения интенсивности газовыделения можно либо повысить температуру смеси, например, за счет повышения температуры воды затворения, либо повысить pH смеси, за счет введения щелочных добавок. В частности, по данным Г.В.Акимова и В.В.Романова, заимствованным нами в работе [12]; при pH = 13 скорость коррозии алюминия и соответственно интенсивность газовыделения возрастают в 9 раз при повышении температуры с 20 до 80°С.
Газообразующая способность алюминиевой пудры зависит также от ее гранулометрического состава. Установлено [14], что качественная алюминиевая пудра
должна содержать не менее 99,5% частиц, проходящих через сито 0042.
Поверхность частиц пудры покрыта оболочкой, состоящей из нескольких слоев ориентированных молекул жирных кислот, и продуктов их взаимодействия с окисной поверхностью алюминия — стеаратов алюминия. Это, наряду с пластинчатостью формы частиц, обусловливает всплываемость пигментных пудр на поверхность водной или масляной пленки с образованием чешуйчатого покрова, что является основным физическим свойством пигментных пудр и отрицательным
качеством применительно к производству ячеистых материалов. Для удаления с поверхности частиц жировой пленки пудра подвергается прокаливанию в электрических печах или обработке поверхностно-активными веществами (ПАВ). Для обеспечения смачиваемости, удаления жировой пленки в заводской практике используют обработку суспензии алюминиевой пудры ПАВ.
Установлено [12], что бинарная смесь двух поверхностно-активных веществ ОП-7 и НП-3 обладает лучшей смачивающей и диспергирующей способностью.
Хорошие результаты получены и в случае использования смеси хозяйственного мыла и ОП-7.
Эффективным приемом является получение на основе порошка алюминиевой пудры и ПАВ сухих смесей и паст, использование которых значительно' упрощает процесс приготовления алюминиевой суспензии, а главное, улучшает условия труда и его безопасность.
He менее важно, что при этом достигается снижение средней плотности ячеистого бетона без ухудшения его прочностных показателей.
Заслуживают внимания результаты исследования различных видов газообразователей, выпускаемых в 7 европейских странах (в том числе алюминиевая пудра ПАП-2 СССР), которые в течение полугода проводились в производственных условиях завода ячеистых материалов в г.Братиславе (ЧССР). Установлено, что наилучшие результаты достигаются в случае использования алюминиевого газообразователя в виде паст. В частности, наилучшие показатели получены при использовании алюминиевого газообразователя AIBO 542 (в виде пасты) завода ZEVETA (Бойковице, ЧССР), который характеризовался следующими качественными показателями: содержание сухого вещества не менее .38
58%; летучих - не более 42%; активного металла - не менее 55%; остаток на сите 0,063 мм - 3-12% (при концентрации пасты - 60%); активность - не менее 90% газообразователя в среде насыщенного раствора Ca(OH)2 при t=45°C должно прореагировать за 15 мин; устойчивость водной суспензии - не менее 48 ч; полная смачиваемость в воде без применения гидрофильных добавок. Определение перечисленных показателей предусмотрено и выполняется в соответствии со стандартом CSN 420895 (ЧССР).
Использование в качестве газообразователя алюминиевой пасты AIBO 542 позволило снизить среднюю плотность ячеистого бетона с 550 до 525 кг/м3 без снижения прочностных показателей.
В последние годы в технологии силикатных материалов в качестве сырья все более широкое применение находят гранулированные доменные шлаки, шлаки цветной металлургии, электротермофосфорного производства, отходы переработки алунитовых руд, нефелиновых и бокситовых шламов, полевошпатовые пески и различные вулканические породы. Положительные результаты получены также при использовании новых видов вяжущих - шлакощелочного, вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), известково-белитового, нефелиновый шлам, пыль-унос цементных печей и др. 
<< | >>
Источник: Зейфман М.И.. Изготовление силикатного кирпича и силикатных ячеистых материалов. 1990

Еще по теме СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ:

  1. Способы уничтожения базы НВФ и основные требования, предъявляемые к ним
  2. Подготовка сырьевых материалов
  3. 4.5. Требования, предъявляемые к постановке вопросов
  4. 6.2. Требования, предъявляемые к структуре обвинительной речи
  5. Основные требования, предъявляемые к производственным функциям
  6. 14.15 Требования, предъявляемые к лицам, назначаемым на должность прокуроров и следователей
  7. БЕТОННЫЕ СМЕСИ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
  8. 1. ПРОГРАММНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К АСПИРАНТАМ И СОИСКАТЕЛЯМ ГУМАНИТАРНЫХ И ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ, СДАЮЩИМ КАНДИДАТСКИЙ ЭКЗАМЕН ПО ФИЛОСОФИИ И МЕТОДОЛОГИИ НАУКИ
  9. КОМПОНЕНТЫ БЕТОНА И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ (ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА, ЗАПОЛНИТЕЛИ, ДОБАВКИ И ПР)
  10. 10.2 Численный состав Конституционного суда РФ. Требования, предъявляемые к кандидатам на должность судьи Конституционного суда РФ, срок полномочий. Порядок прекращения или приостановления полномочий судьи Конституционного суда РФ
  11. 8.4. Предохранительные мембраны. Типы мембран, требования к их материалам
  12. СЫРЬЕВЫЕ РЫНКИ
  13. Статья 1103. Соотношение требований о возврате неосновательного обогащения с другими требованиями о защите гражданских прав