Вспученный перлит
Вспученный перлит — материал, получаемый вспучиванием при эбжиге подготовленных зерен из вулканических водосодержащих юрод (перлит, обсидиан, витрофир и др.).
В перлите содержится около 1 ...2% (иногда больше) связанной воды. При обжиге (1000... 1250 °С) перлит размягчается и под давлением паров высвобождаемой воды сильно вспучивается. Коэффициент вспучивания — до 10... 12. Чем он больше, тем меньше расход сырья на единицу объема продукции. Поэтому многие предприятия, производящие легкий вспученный перлит, работают на привозном сырье с умеренной себестоимостью продукции. Однако если коэффициент вспучивания меньше, удельные затраты на перевозку сырья увеличиваются и себестоимость продукции возрастает.
В соответствии с ГОСТ «Песок и щебень перлитовые вспученные» предусматриваются марки но насыпной плотности для песка 75... 500, для щебня — 200... 500. Прочность щебня при сдавливании в цилиндре для указанных марок должна быть не менее 0,15... 0,9 МП а.
Вспученный перлит отличается от других пористых заполнителей высоким водопоглощением, которое тем больше, чем больше степень вспучивания. В стандарте водопоглощение щебня ограничивается: для марки 500 — не более 30%, для марки 400—50%, для марки 300—75%, для марки 250—100%, для марки 200—125% по массе.
В отличие от других пористых заполнителей мелкие фракции вспученного перлита легче крупных. Это объясняется особенностями вспучивания стекловидных пород по сравнению, например, с глинистыми. Так, при производстве керамзита мелкие глиняные гранулы (до 5 мм) часто совсем не вспучиваются, так как еще до размягчения теряют все образующиеся при обжиге газы. Перлитовая же стекловидная порода удерживает газы, и чем лучше она прогревается в мелких гранулах, тем интенсивнее вспучивается.
Технология производства вспученного перлита включает дробление исходной породы (до 1... 2 мм при производстве песка и до 5... 10 мм при производстве щебня) и сортировку. Перед обжигом сырье в ряде случаев рекомендуется подвергать предварительной термической обработке в сушильном барабане или малой вращающейся печи при температуре 250... 450°С в течение нескольких минут. При этом удаляется свободная и слабосвязанная вода, в дальнейшем зерна породы могут при обжиге выдержать более высокую температуру, не растрескиваясь. Остаточной, трудноудаляемой воды в зернах вполне достаточно для бурного вспучивания при температуре до 1250°С.
Для получения вспученного перлита используют вертикальные (шахтные) и вращающиеся печи, а также печи кипящего слоя. Выбор конструкции печи определяется размером обжигаемых зерен, требуемыми свойствами заполнителя и запланированной производительностью.
При производстве вспученного перлитового песка применяют шахтные печи. Печь представляет собой вертикальный
футерованный изнутри цилиндр с конической нижней частью. Поток горячих газов от сжигания топлива направляется снизу вверх. Поскольку площадь сечения конической части печи с подъемом увеличивается, скорость газового потока соответственно уменьшается. Через загрузочные отверстия в верхнюю цилиндрическую часть печи подается дробленая перлитовая порода и свободно падает вниз, пока в конической части не подхватывается восходящим потоком горячих газов. Зерна породы, витая в горячей газовой струе, вспучиваются. При этом парусность их резко увеличивается, и оии увлекаются газовым потоком вверх, выносятся из печи и затем Ьсаждаются в циклонах.
Технология производства вспученного перлитового щебня и песка предусматривает термическую обработку сырья во вращающихся печах. Легкие мелкие фракции песка вспучиваются в основном во взвешенном состоянии и уносятся из печи потоком отходящих газов (с последующим осаждением в циклонах). Более крупные фракции, не увлекаемые газовым потоком, вспучиваются на футеровке печи и выгружаются. Для ускорения нагрева материала
используют принцип прямотока, т. е. факел горящего топлива и поток газов направляют не навстречу потоку обжигаемого материала (как при получении керамзита), а в том же направлении — по наклону печи.
Для получения вспученного перлита с зернами размером до 10 мм, в основном крупного песка, обжиг целесообразно производить в двухзонных печах кипящего слоя.
Применяют вспученный перлит в качестве теплоизоляционного материала и заполнителя для особо легких теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных, а также жаростойких бетонов.
В ряде случаев перлитовый песок используют как мелкий заполнитель в других видах легкого бетона: керамзитоперлитобетоне, шлакопемзоперлитобетоне и других, в которых крупный заполнитель — керамзит, шлаковая пемза, а мелкий — вспученный перлит. Опыт показал, что при этом насыпная плотность перлитового песка должна соответствовать М 200 или более, а содержание в нем фракции мельче 0,16 мм не должно превышать 10% по объему.
В связи с большим водопоглощением вспученного перлита и замедленной влагоотдачей представляет интерес его гидрофобизация растворами ГКЖ-10 и ГКЖ-11, при которой значительно уменьшается водопоглощение и создаются условия для более эффективного использования вспученного перлита.
Представляет интерес также баротермальный способ получения вспученного перлита, предложенный Г. И. Еворенко. При этом перлит сначала нагревается до температуры размягчения под давлени- -ем в паровой среде, а затем при сбросе давления вспучивается. Этим способом можно получить очень легкий материал со сравнительно высокой прочностью и малым водопоглощением.