Роль газовой среды в образовании ячеистой структуры керамзита

Многие легкоплавкие плиты высокой и средней пластичности по химическому составу вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к керамзитовому сырью (SiOp—50—60%—16—2-Fе, Fe203—6—10%(т. д.), но имеют очень низкий коэффициент вспучивания. Так, длина Кокяитакского месторождения Киргизской ССР по химическому составу мало отличается от паруковской глины, тем не менее при ускоренной термической обработке не образует ячеистой структуры и в естественном состоянии не годится для использования в производстве керамзита.

Из работ многих исследователей известно что для образования ячеистой структуры керамзита необходимо в глинистом сырье иметь комплекс химических соединений, обеспечивающий при 1150—1200°С образование достаточного количества расплава опредленной вязкости, которая позволяет вспучивать расплав в очень тонкостенные пузыри. Кроме того, глина должна содержать органические примеси (I—3%), не способные к выгоранию до вспучивания.

Основными примесями в глинах, способствующими образованию расплава нужной вязкости, являются окислы железа. На основании диаграмм состояния систем СаО — А1гП3 — S2— Fe203 и Si02 — СаО — FeO мы видим, что наиболее желатетьной примесью является закись железа (FeO), а не окись желта 11 >/),) Ламе в двухкомпонентной системе FeO — Si02 расплав пояпляется рн 1200СС, в то время как в приведенный выше четырехкомпонентной системе— свыше 1300°С.

Термическая обработка керамзитовых гранул это не только их нагрев до требуемой температуры, но одновременно восстановление в «их окислов желта до закисной формы (в результате окисления углерода частью кислорода в СО).




Из данных таблиц 1 и 2 видно, что по химическому составу глинистых частиц, т. е. тон части породы, которая в первую очередь образует расплав (стеклофазу), парсуковская глина менее ожелезнена. Содержание закиси железа в дисперсной части всех глин аримерчо одинаково, а ко шчество углерода соответственно 1.6, 0,48 и 0.72%.

В природном состоянии при ускоренной термообработке вспучивается только парсукоаская глина, кокянгакская же и беловодская образуют ячеистую структуру при добавлении древесных эимок (табл. 3).

Данные табл 3 gоказывают, что при добавлении опилок в керамзите из парсуковской глины количество закиси железа изменилось незначительно, оно возросло с 6,95 до 7,7%. С добавлением же опилок в кокянгакскую и беповодскую глину количество закиси железа в керамзите значительно возросло.

Таким образом, процесс образования расплава нужной вязкости, а следовательно, и процесс образования ячеистой структуры керамзита связан несолько с содержанием Б глинах нужного количества окислов железа, но также с содержанием в органичеокой части глины достаточного количества клетчатки или углерода, способного восстававливать окислы железа до закисной формы и одновременно выделять газы (С0 + С02), которые, расширяясь, раздувают расплав в тонкостенные пузыри.

Для проверки газовой среды в порах керамзита в процессе термической обработки в НИИСМ БССР была разработана методика отбора газов из пор обжигаемого материала без доступа печных газов к образцам. Установка для отбора газов приведена на рис. 1.

Для исследования брали пробу глины (100 г), измельченной к просеянной и увлажняли до рабочей влажности. Приготовленная масса 1 помещалась в металлический стакан из жаростойкой стали 2, шейный на 1/2 его высоты, куда устанавливали фарфоровую трубку 8 с внутренним диаметром 2—3 нм, пропущенную через отверстие стакана 3. На конец трубки наделалась спираль шаровидной форм из нихромовой проволоки 4, предохраняющая отверстия трубки от закупорки массой. После введения трубки заполняли глиняной массой вторую половину стакана 2 и покрывали его стаканом 3, который помещали в стакан большего .размера 5. Пространство между стаканами 5 н 3 засыпаюсь окисью алюминия Б во избежание подсосов печных газов. Стакан 5 помещался на огнеупорные подставки 7 в силитовую печь, предварительно нагретую до рабочей температуры. На наружный конец фарфоровой трубки надевалась резиновая трубка 9 (закрепленная в штативе 10) с фарфоровым наконечником 12, который выдерживался открытым в течение 3— 5 мин, т. е. до окончания интенсивного газовыделения (С02, водяных паров и небольшого количества СО), после чего перекрывался зажимом 11 (слева).



Для определения состава газа в порах керамзита образцы из кокягакской, беловодской и парсуковской глин обжигались при 600 700, 800, 900, 1000, 1100, 1160, 1200°С с выдержкой 15 мин и постоянной температуре 1160°С, но с раз личным временем выдержки.

Б результате исследований уставов те но, что при температуре термообрабработки 1160—1200 С максимальное колите тво газообразных продуктов СО + С02 составляет: в колянгакской—2,4, в белогородской —12 ни в парсуковской —35,4%.