О механизме растрескивания перлита при вспучивании —
Ответы что значит ремонт ванной комнаты под ключ stroygarant58.ru.
В зависимости от области применения требования, предъявляемые к гранулометрическому составу вспученного перлитового песка, изменяются. Вместе с тем, пока не удается надежно управлять формированием гранулометрического состава в процессе вспучивания.
Многие исследователи, несмотря на некоторые различия в оценке причин измельчения (растрескивания) перлита в процессе вспучивания, отмечают там, где материал подвергается наиболее, быстрому воздействию температуры, выход мелких фракций самый высокий 1 — Одновременно отмечается, что величину растрескивания перлита можно снизить, уменьшив в нем содержание воды.
Известные представления о причинах растрескивания в целом отражают характер процессов. Однако они не дают возможности судить о том, каким образом формируется гранулометрический состав вспученного перлита в ходе этих процессов.
Непременным условием вспучивания перлитов является тармоудар. Это объясняется необходимостью совмещения времени размягчения твердой фазы породы и выхода из нее летучих компонентов, в основном воды. Определяющим показателем термоудара является возникновение за весьма короткое время (доли секунды) температурного в зерне и обусловленных нм л, формаций и напряжении. Когда величина напряжений превышает предел прочности при сжатии или растяжении, материал разрушается.
Наибольшее влияние на скорость прогрева частиц перлитов оказывает теплопроводность, которая в свою очередь зависит от пористости материала, его объемной массы. Объемная масса перлитов даже одною месторождения может изменяться в широких пределах. для Арагацкого месторождения от 800 до 2400 кг/м3. Поэтому перлитам, характеризуемым малой объемной массой и соответственно малой теплопроводностью, свойственен медленный прогрев, резкий перепад температур между слоями, а следовательно, и малая величина откалываемого слоя, т. е. более мелкие растрескивание при вспучивании. К тому же разрушению частиц пористых перлитов способствует незначительная прочность таких пород. Величина откалываемых частиц у плотных перлитов больше.
Приведенные соображения хорошо согласуются с экспериментальными данными, полученными при исследовании гранулометрического состава перлита Арагацкого месторождения, вспученного- в вертикальной лабораторной печи при температуре 1080°С и скорости газов в печи 6,2 м/с. Так, выход фракций более 2 мм из сырья с различной объемной массой при размере частиц от 0,63 до 1,25 мм увеличивается с ростом объемной массы породы с 10—12% по массе при исходной объемной массе сырья 1100 кг/м3 до 45—48% при исходной объемной массе 2100 кг/м3.
Данные рис. 2 подтверждают влияние размера частиц на характер нх прогрева и растрескивания при вспучивании. На этом рисунке показана зависимость выхода фракций перла га, вспученного из сырья одной объемной массы (около 1500 кг/м3) и различного размера частиц (потери при прокаливании,, 3,7%).
При малом размере частиц сырья (до 0,2 ,мм) вспучивание идет без растрескивания, поэтому увеличение размера частиц первоначально ведет к увеличению выхода более крупных фракций (кривые 3, 4, 5) и снижению доли мелких фракций. Начиная с размера частиц около 0,2 ,мм происходит их растрескивание. Это приводит к увеличению выхода мелких фракций и снижению доли крупных. Дальнейшее увеличение размера частиц исходного сырья характеризуется увеличением выхода мелких фракций размером 0—0,315 мм и крупных размером более 1,25—2,5 мм при снижении выхода фракций 0,315— 1,25 мм.
Рассматривая нагрев перлита как процесс, происходящий при нестационарном режиме, следует учитывать граничные условия, которые, задают либо распределение температуры или плотности теплового потока на поверхности частицы, либо температуру окружающей среды и закон теплообмена между телом и средой. В качестве простейшего соотношения, связывающего плотность теплового потока на границе температурой ее поверхности и окружающей среды, применяется закон Ньютона— Рихмана
Как видно из приведенного уравнения, количество тепла, поглощаемого, частицей, зависит от температуры се поверхности. В процессе вспучивания перлита, проходящего с растрескиванием. следует иметь в виду неоднозначность температуры поверхности частицы от цикла к циклу. В самом деле, если частица достаточно велика и первый откол поверхности произошел при граничных условиях — температура поверхности 20°С, температура в печи 1100°С, то второй термоудар произойдет уже при других граничных условиях — температура новой поверхности близка к критической, температура в печи та же. Поскольку плотность тепловою потока но втором иные будет меньше, а сама частица несколько прогрета, толщина поверхностного сжимающегося слоя, а следовательно, и размер отколов при втором термоударе будет больше размеров первого. После второю цикла растрескивания, если размер частицы еще достаточно велик, произойдет третий откол поверхности, Размер отколов любого цикла после первого был бы одинаков, если бы не менялась температура газов в печи на пут и движения частицы. В реальных условиях и, в частности, в вертикальной печи перепад температур по высоте вспучивания может превышать 10О°С. Загрузка материала в печь производи гея, как правило, в наиболее горячую область зоны вспучивании- Здесь частицы подвергаются первому термоудару, а затем, слой та слоем, по.: действием гравитационных сил и динамических сил восходящего потока пульсируют и зоне вспучивания до тех пор, пока не вспучатся последние остатки частиц.
Траектория миле и зоне вспучивания, а следовательно, и условия, в которых происходит их терморазрушенне, зависит от размера частиц, их объемной массы, геометрии рабочего пространства печи и гидродимимического режима в ней. Именно различием граничных условий и ты термоударов объясняется размеров первого откола, а гак же изменение и многозначность отколов и перлитовом песке, вспученном из части различного исходного размера (рис. 3).
Полученные экспериментальные данные позволяют высказать ряд положений о механизме растрескивания перлита при вспучивании в условиях термоудара и наметить пути получения вспученного перлита с заданным зерновым составом в вертикальных печах. Это использование и качестве сырца перлита требуемой объемной массы и гранулометрического состава; подбор и соблюдение таких режимов термической обработки перлитового сырца, которые обеспечивали бы необходимые начальные условия вспучивания; оптимизация конструкции печен таким образом, чтобы форма рабочего пространства, аэродинамика и распределение температур обеспечивали получение готовой продукции с заданным гранулометрическим составом.