автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Исследование условий обжига легких заполнителей полифракционного состава

САМАРСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ДОРОШКО Геннадий Павлович

уда 666.972.125:691 - 492.3:66.041.9

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ОБЖИГА ЛЕГКИХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ПОЛИФРАКЦИОННОГО СОСТАВА

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 1994

Работа выполнена в Самарском архитектурно-строительном институте» ■

Научный руководитель - доктор технических наук,профессор

Б.К.Деыидович

'Официальные оппоненты: - доктор технических наук,профессор

А.А.Новопашин

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник Б.П.Петров

Ведущее предприятие - а/о Оргтехстрой

Защита дисоертации состоится "12 " 1994 г.

в __часов на заседании специализированного совета К.064.55.01

по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Самарском архитектурно-строительном институте по адресу: 443001,Самара, ул.Молодогвардейская, 194.. •

С диссертацией можно ознакомиться е -библиотеке института.

Автореферат разослан

1994 г.

Ученый секретарь специализированного соЕета,к.т.н.,доцен1__^г^—-

С.А.Бутенко

ОБЩАЯ ХАРАКГЕШСГША РАБОТЫ

Актуальность темы. В строительстве используют главный образом легкие бетоны с крупностью пористых заполнителей 10...20 мы, применение мелкозернистых бетонов сдерживается из-за плохого качества и,недостатка легкого песка. На всех заводах керамзита, а их в содружестве более 300, выпуск наиболее ценной фракции 0...5 мм (песок) весьма мал. В зависимости от принятой технологии, свойств сырья и режимов обжига выход ее изменяется, но не превышает 12%. Поэтому для получения нерасслаивагацихся смесей, обеспечения необходимой удобоукладываемости легкого бетона, используют тяжелые пески.

Известные способы производства керамзита во вращающихся печах не обеспечивают выпуск продукции строго заданного гранулометрического состава. Мелкие фракции образуются за счет физического разрушения формованных крупных зерен. Этот процесс наблюдается как во вращающихся печах, так и в технологиях с аппаратами скоростной термообработки в кипящем слое или фонтанирующем состоянии; Фактически всегда обжигают по-дифракционные смеси, эффективное управление вспучиваемостью которых невозможно из-за существенного различия в необходимой продолжительности обжига легких и крупных зерен. В зависимости от размера она может отличаться в несколько раз и более, но если эту задачу решить, то, очевидно, не потребуется создавать и строить специальные аппараты для производства песка. Таким образом, процесс обжига смеси фракций заполнителей требует дополнительного теоретического и экспериментального исследования.

Цель исследования - разработка условий обжига полифракционных смесей керамзйтового гравия и песка, удовлетворящих требованиям по гранулометрии для производства легких бетонов.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- разработка единой методики исследования вспучиваемости и оптимизации параметров обжига зерен гравия и песка;

- исследование влияния размера сырцовых гранул и времени обжига, при оптимальной температуре, на плотность зерен керамзитового гравия и песка;

- анализ механизма обжига смесей гравия и песка во вращающихся печах;

- разработка способа обжига легких заполнителей полифракционного . состава и осуществление опытно-промышленной проверки результатов исследования;

- рассмотрение системы показателей для оценки экономической эффективности производства песчано-гравийных смесей.

На у ч н а я новизна работы:

- исследовано изменение плотности зерен песка и гравия в условиях изотермического обжига;

- установлена зависимость между продолжительностью обжига, диаметром гранул и толщиной слоя обжигаемого полуфабриката;

- определено соотношение, связывающее среднюю плотность керамзита с диаметром исходного сырцового полуфабриката;

- доказано, что зерна менее 0,63 мм не утрачивают способности вспучиваться при заданной оптимальной продолжительности обжига, которая составляет доли секунды;

- выполнен анализ механизма обжига полифракционных смесей заполнителей с позиций термодинамики неравновесных процессов с определением объема неоднородности и монофракции;

- разработаны нестандартные методики оценки оптимальных показателей вспучиваемости и эффективности работы предприятия выпускающего керамзит ыногофракционного состава.

Практическое значение и р.е а -лизация' результатов работы:

- доказана возможность обжига песка в слое керамзитового гравия во вращающихся печах;

- разработан новый способ производства керамзита регулируемого фракционного состава;

- разработан метод расчета мест подачи фракций;

- определены оптимальные режимы обжига отдельных фракций керамзита и методика привязки к конкретному производству.

В процессе организации заводских испытаний определены технологические параметры, исследованы экономические и экологические аспекты производства и применения результатов работы.

Реализация совмещенного обжига фракций и использование оборудования для подачи- опудривателей сокращает затраты и сроки подготовительных работ по выпуску керамзита обогащенного мелкими фракциями.

На защиту выносятся:

- результаты исследования зависимости плотности зерен керамзитового гравия и песка от продолжительности обжига и размера сырца;

- способ совмещения обжига отдельных фракций керамзита во вращающейся печи;

- методика анализа и оптимизации процессов подготовки и обжига;

- методики определения параметров обжига фракций и расчета мест подачи во вращающуюся печь в соответствии с многоступенчатым режимом обжига;

- результаты опытно-промышленной проверки лабораторных.исследований и технико-экономическое обоснование производства керамзита по совмещенной технологии.

Апробация. Результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Самарского архитектурно-строительного института (г. Самара, 1989-1992 г.г.); конференции НТО в г. Челябинске, 1991 г.; в государственном институте НИИКерам-зит; Минском НИИСМ.

Публикации . Основное содержание работы опубликовано в четырех статьях, получен патент на способ производства легкого заполнителя.

|

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографии, приложений и содержит 157 'страниц машинописного текста, вклочая 39 иллостраций и Г7 таблиц. Список использованных источников составляет 115 наименований.

СОДЕШНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен обзор и анализ литературных источников по проблеме производства пористых заполнителей заданной гранулометрии. В историческом плане все исследования разделены на два периода, а по содержанию -на три группы.

Примерно до 1937 года зерновой состав рассматривался как один из важнейших показателей качества легких заполнителей. Однако в дальнейшем необходимость повышения качества керамзита по плотности, прочности и форме потребовала ведения обжига только однофракционного гранулята, а чтобы увеличить производительность вращающихся печей, постепенно отказались от производства мелких фракций и песка.

Исследования первой группы источников имеют отношение к

гранулометрии керамзита, полученного обжигом во вращающихся печах. В полном объеме изучены вопросы подготовки шихты и формования. Установлено, что для производства песка необходима более тонкая переработка сырья, и если глины не относятся к первой категории по классификации С.П.Онацкого, то обязательно требуется корректировка состава. В отношении производства полуфабриката песка из всех известных способов предпочтение следует отдать дробление высушенных крупных гранул, которые предназначены для производства гравия. Требуется несложное оборудование, полуфабрикат получают более однородный по составу, а после вспучивания зерна песка имеют форму близкую к сферической.

Корректировки шихты, хорошей переработки массы и формовки оказалось недостаточно, чтобы получить керамзит, отвечающий всем показателям качества, если в них включено требование по гранулометрии. Для смеси фракций на. удалось создать режима обжига одинаково отвечающего всем размерам зерен. Материал сваривается в конгломераты при более низкой температуре, чем требуется по сырью, все реализованные продолжительности обжига крупных и мелких гранул составляли величины одного порядка, так как совместно перемещались по всей длине печи. Поэтому велись поиски новых способов производства и обжига, но только опудривание получило практическое применение. Его эффективность, однако, снижается с уменьшением размера фракций и образованием их смесей. ■

Вторую группу литературных источников образуют исследования по технологии производства песка с разработкой специальных аппаратов обжига. Предложенные варианты технических решений обжига не получили широкого распространения в основном из-за резкого увеличения себестоимости заполнителя. Однако надо заметить, что фактически вопросы выпуска контролируемого гранулометрического состава не решены, если использовать только один из предлагаем*«:

аппаратов обжига. По этой причине, учитывая распространенность вращающихся печей, именно их и следует рассматривать в качестве основного аппарата обжига в технологии производства гравия и песка.

Третья группа источников отражает исследования вспучиваемо-сти и параметров обжига связанные с изменением размера полуфабриката. В концептуальном плане возможны два подхода, которые ведут в конечном счете к одному результату. В соответствии с первым подходом исследуются параметры вспучивания некоторого слоя, образованного зернами одного или множества размеров," изменяя состав и свойства слоя. При втором подходе исследуется вспучиваемость отдельных зерен с изменением их размера и затеи эти результаты распространяются на слой с помощью специально разработанной методики.

В литературных источниках третьей группы наиболее представлен первый подход, второй используется б оценке вспучиваемости гравия, но лабораторные результаты переносят на слой только с учетом поправок, которые получали, сравнивая с заводскими данными. Не разработано формальной методики, основанной на механизме процесса. Также нет данных о параметрах,вспучивания зерен менее 3 мм, не установлена количественная зависимость продолжительности обжига гранул, средней плотности,от размера, толщины слой, объема фракции. Требуют уточнения методики исследования вспучива-емости зерен песка.

На основании выполненного анализа по всем трем группам источников сделан вывод о необходимости исследования условий обжига многофракционных смесей легких заполнителей. Для этого требуется создание экспериментальной основы обжига фракций песка и гравия, а также разработка метода теоретического анализа, связывающего лабораторные данные с промышленным процессом. В качестве рабочей гипотезы настоящего исследования выдвинуто предположение, что по-

дифракционную смесь керамзита можно получать обжигом в одной вращающейся пета при условии раздельной подачи фракций гранулята.

Смесь зерен не будет свариваться в конгломерат. Чтобы реализовать потенциач вспучивания, кагдое зерно долгою обегаться по собственному режиму. Перемещаясь в г.олифракцлонной смеси, око не только получает, но и отдает энергию. Причем мелкие зерна отдает ее быстрее, и.если крупные, з силу тепловой инерции, успезаот охладиться только с поверхности, то мелкие охл<твдаются полностью до средней температуры в слое. И,'наоборот, если песка, обзолаки-вающего зерна гравия, достаточно, чтобы поглотить излишки тепла, которые накопились на поверхности крупных зерен и ведут к их оплавлению, перераспределение произойдет без ущерба процессу вспучивания.

Глава вторая содержит описание характеристик сырьевых материалов, методов экспериментальных и теоретических исследований.

Сырьевыми материалами для проведения исследования служили глины, представляющие вса категории сырья: хорошо вспучивающееся - Смышляевская, Средне-Кустиха, слабовспучивающееся - Мокру-¡пихинская, тугоплавкая - Образцово-Печерская. Кроме того, Смышляевская и Мокрушихинская глины отвечают условию предельности -- значениями средней плотности заполнителя из них и количеству образующихся эвтектик по методике А.А.Новопашина и Н.Г.Чумаченко.

При проведении лабораторного эксперимента уточнены методики исследования. Гранулы изготовлены методом экструзии одинаковой длины (16 мм) диаметрами I...16 мм. Плотность определяли гидростатическим взвешиванием в стеклянном контейнере. Оптимальную температуру и время вспучивания оценивали по соответствующим графикам плотности двумя способами. Первый - по округленному значению плотности зерен. Используя таблицу марок ГОСТ 9757 - 83 вь-Ск-

рали первую наименьшую из них так, чтобы дополнительный подъем температуры или увеличение времени выдёржки не изменили ее значение- По второму методу для определения параметров обжига гранулу помещали на наклонную плоскость в печи. Температура и время считались оптимальными к моменту вспучивания, когда гранула скатывалась в холодную зону.

Методика анализа механизма процесса основана на построении физической модели технологии с учетом особенностей производства заполнителя направленной гранулометрии. Представляется как формальная структура из элементов'и связей, которая изменяется по мерз превращения сырья в готовый продукт. Поиск элементов и определение связей осуществлялось с выбором и использованием известных теорий: термодинамики неравновесных процессов, алгоритмической теории информации, полиструктурной бетона, спектрального анализа.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям изменений плотности зерен керамзита при обжиге.

Сырцовые цилиндрики разного диаметра обзяигали при оптимальной температуре вспучивания для каждой из глин. Первоначально (Рис!) значения плотности гранул представлены в виде изотерм на графиках зависимости от времени обжига. Характер изотерм плотности оказался аналогичен для всех диаметров гранул, что позволяет сделать вывод о наличии постоянной. Решение найдено путем анализа изменения физического состояния зерна в температурном поле. Для характеристики продолжительности нагрева потребовалось.введение нового понятия - временного интервала вспучивания, его отношение к диаметру дало искомую константу, она равна 10 ± I сек/мм. Такое ее значение не случайно и указывает на прямую связь двух переменных - продолжительности обжига и диаметра зерна, т.е.

•40 50 60 70 ВРЕМЯ

£0 до 1И 119 СЕК.

1?3 148

АО (0 120 <£0 201 240 280 320 360 4« «40 $69 540 £Э0

ВРЕМЯ . СЕК.

Рис. I Изотермы плотности зерен керамзита для Т* = 12С0 С. Продолжительность изотермической яыдержки г печл, сек; I, 2, 3 - диаметры сырцорых цплпндрпкор песвэ ■ (а); 5, 7, 10, 13, 15, 16 - го не граяпя (б).

единичного слоя материала (временной коэффициент), сек/мм;

- диаметр зерен полуфабриката, мм;

- время обжига зерен фракции, сек.

Коэффициент А имеет другое значение и определяется экспериментально в том случае, если технологией не предусматривается корректировка состава шихты с приведением к первой категории качества.

Для выяснения вида функции дополнительно выполнена вторая(рио2 серия обжигов, в которой изменялся размер сырцовых цилиндриков и температура при фиксированном времени обжига в каждом опыте. Полученные значения плотности б этой серии и предыдущей нанесены в поле осей "время-размер". Построенная диаграмма изображена на рис. I. По вертикали изменяются размеры сырцовых цилиндриков, по горизонтали продолжительность обжига при максимально допустимой .теьлературе. Диаграмма состоит из двух участков и трех полей.

Участок с мелкой сеткой (первый,.до 140 сек) относится к обжигу в слое - для производственных условий. С учетом коэффициента вспучивания этой части диаграммы достаточно, чтобы управлять вспучиванием при получении керамзита всех фракций. Участок с крупной сеткой в своей правой крайней части - стандартный лабораторный эксперимент, индивидуальный обжиг зерен с переходом к первому участку и включая его. Цифрами на диаграмме указаны значения средней плотности зерен (кг/м3), температура обжига в правой части кривых. Интервал 140...540 сек показывает, что если время обжига постоянно и более 140 сек, оптимальный диаметр может быть определен только при одновременном изменении размера, температуры обжига и состава шихты.

Поля выше оптимали С и ниже М - запрещенные (ввиду предельности глин). Третье поле С - М может только сужаться, поэтому

240 сек

^Бммн—►

1300 1250 1200 *ГЕ МПЕ РАТ^РЛ.'С

Г и с.2 Зависимость лспучша-еиостл ¡.1окруш:шшско1; глннц от температуры

п 10 т

5 3 1

1Е0 "г/м3 1200'С ' --» ►

2 10 / /

0( / >

11 0 / / / / « 480

) / / / -Т и-1 / гс 1270'С

28 ! 'а 0 310 КГ/М3

/ к

/ 3

- 115 0

20 60

100 э

КО 180

I?

240

360 Я

420

. С ЕК

540

Р и с.З

Экстремали плотности зерен полуфабриката после изотермического обхага £ осях: размер (вертикаль) - гремя (горизонталь), С - Смы-шляелсная, М - Мокрушхинсная,- К - Кус тиха

изотерма - оптималь М (показана пунктиром) превращается б изолинию плотности, поднимаясь в сторону С (сплошная линия). Превращение изотермы С в изолинию плотности не изменяет ее положения на диаграмме. Она может только опуститься, если ухудшлось сырье, подобно оптимали К.

Как видно по первому участку 0...140, зависимость времени от размера имеет линейный вид с известной постоянной для.С-опти-мали как наименьшей наинизшей (наилучшее сырье). В других случаях может быть определена по функции перехода от М к С. Установлено, что диаметр сырцового цилиндрика связан с плотнортыо зерна после обжига формулой:

V = Л '

где = 20,0 мм, и Р = 1100 кг/мэ - условные значения каса-

О "о

тельной к реальной кривой; <>& и /-* - оптимальный диаметр сырца и плотность искомой шихты после- обжига.

При подстановкеили^ необходимо учитывать следующее: каждая точка диаграммы - значение плотности, но чтобы привязать другую глину или шихту нужна только точка оптимали или экстремали, по размеру или времени. Можно так же воспользоваться значением плотности по стандартному испытанию сырья на оптимальную температуру обжига.

В табл. 2 даны оптимальные диаметры по расчету и эксперименту для шихт, оптимали которых оказываются за пределами' ограниченной области на рис. 3, происходит резкое уменьшение диаметра зерен песка или резкое увеличение оптимального диаметра сырцовых цилиндриков гравия. Например, это заметно даже для 06-разцово-Печерской глины, реально такой плотности не достигают и случай выходит за пределы возможностей технологий с обжигом во вращающейся печи, что подтверждает также правильность выбора

Смышляевской и МокрушихинскоЙ глин в качестве граничных.

Таблица Г

Сравнительные данные дзух методов определения оптимальных диаметров сырцовых цилиндриков

Глина Плотность Оптимальный диаметр сырца, мм

зерен,кг/мэ расчетный экспериментальный

Смызляевская 180 16,8 16,5

Кустиха '480 11,2 10...13

Мокрушихинская 800 5,4 5,5

Образцово-Печерс кап 140 17,4 17...19

Изотермы цилиндриков диаметром менее I мм на графиках не

представлены. Требуется смена печи 06,111га, методики исследования и специальное обоснование, чтобы выполнить сравнительный анализ. Большинство исследователей считает, что зерна фракции 0,16...0,63 мм вообще утрачивают способность вспучиваться. Однако, если судить по характеру изотерм I...16 мм, зерна менее I мм вспучиваются за очень короткий промежуток времени, по расчету он составляет 1,6...6,3 сек. Для подтверждения этого вывода была собрана • специальная установка обжига в факеле горения. Полученный из Смы-шляевской глины песок погружением в воду разделен на три фракции по плотности: плавающая, взвесь, осадок. Вспучиваемость оценивалась по характеру пористой структуры просмотром шлифов в отраженном свете.

В каждой фракции выделены по два характерных вида зерен. Полые сферы и сравнительно правильной формы зерна с большим числом замкнутых пор. Далее во взвеси - щебнеподобные с развитой открытой пористость» и зерна с разветвленной сетью микропор. Наконец в осадке - слегка деформированные сферы с одной открытой сферической порой и стекловидные конгломераты. Из этого можно заключить, что указанные виды структур представляют зерна, отличающиеся про-

долгительностью обжига к, следовательно, моено управлять прочее-сом вспучивания частиц такого размера.

Четвертая глава посвящена разработке теоретические вопросов обжига полифракционных смесей зерен керамзита.

Процесс обжига смеси зерен в промышленной печи трудно непосредственно контролировать, но темпе менее каждое зерно, перемещаясь, вспучивается при достижении параметров, определенных в лабораторных условиях. Следовательно, при анализе механизма процесса необходимо искать имеющееся связующее звено между реальным и идеализированным обжигами.

Таким связующим звеном является монофракция зерен - граничное понятие. Универсальная величина, одинаково характеризующая как сыпучую смесь зерен, отличающихся по.размеру на величину погрешности измерения, так и представляющая отдельное зерно, при определении среднего размера зерен, не связанных во времени' или не находящихся в механическом контакте. В этом ее коренное отличие от отдельной фракции, для которой размеры зерен изменяются в больших пределах, чем величина погрешности измерения диаметра. Поэтому исследования обжига, выполненные для отдельных, верны для монофракции, в то время как одна фракция является представи-. телем полифракции.

Процесс перемещения зерен по длине печи и толщине слоя учитывается следующим образом. Каждая лабораторная изотерма есть геометрическое место плотностей зерен монофракции одного'размера, а учет перехода от изотермы к изотерме характеризует стадию вспучивания. Ввиду того, что одни зерна уже вспучились, а другие такого же размера в глубине слоя еще нет, и хотя по стандарту это разные фракции исходного полуфабриката, такой подслой - также монофракция. Таким образом, сыпучая полифракционная смесь представляется синтезом монофракций с возможностью характеристи-

ки слоя в двух измерениях - по длине печи и сечению.

Образованию конгломератов препятствует то, что в монофракции представлены зерна одинакового размера, находящиеся на разных стадиях вспучивания. Такой слой насыщен газами, выделяющимися при разогреве гранул. Имеются все основания для повышения температуры обжига до оптимальной, хотя в целом смесь многофрак-ционна.

Представление полифракционных смесей зерен в виде монофракций дает возможность рассчитывать сложность системы по А.Н.Колмогорову. Но этот способ оценки достаточно сложен, поэтому для его привязки к процессу превращения сырья в легкий заполнитель было найдено простое решение. Если на входе и выходе из печи материал неоднороден, то, очевидно, мерой сложности может служить объем неоднородности -УУ/. В самом общем виде минимальная часть пространства, образованного качественно различными элементами. Он служит опорным критерием анализа механизма обжига смесей зе- ' рен, полезен при выборе варианта схемы производства, так как известно, что по величине и зависимости объем неоднородности возрастает в последовательности: физический - химический - дисперсный и убывает для веществ: твердых - жидких - газообразных. Исходная масса характеризуется химическим и дисперсным УЫ, стадия формования - дисперсным, обжиг - физическим и дисперсным У/Я.

Значение УМ зависит от метода расчета. Например, рассчитывается распределение элементов в объеме и по нему определяется область, в которой будут представлены все. из нИх. Затем она характеризуется сечением, диаметром или их условными значениям!. Для монофракций:

ун = ; ,

стандартной фракции:

где А - погрешность определения диаметра зерен;

- диаметры зерен фракции (центральное, наибольшее, наименьшее значения).

С уменьшением размера фракции ее объем уменьшается по кубическому закону и, чтобы, например, сохранить скорость переработки на уровне предадус?« более крупных фракций, следует пропорционально сократить объем перерабатываемой массы.

На основании выполненного таким образом анализа разработан технический способ осуществления собственных режимов обжига монофракций с определением основного принципа. Его суть в том, что совмещение обжига монофракций представляет одновременную и перемежающуюся работу аппарата с различными материалам^ Рис.4).

Понятие перемежающейся работы включает закон обеспечения' одновременности и условие реализации потенциала вспучивания по собственным режимам зерен фракции. Их сочетание, как установлено по диаграмме (рис. &), должно быть линейным, а вышеописанный механизм обжига диктует порядок ведения обжига, С учетом этого на рис. 2 изображена графически принципиальная кривая совмещения обжига фракций. Т-г.п.- температура термоподготовки, Т^о. - температура начала обжига фракций, Т<^>к- температура.обжига производственная, Товж- температура обжига, определенная для данной шихты в лабораторных условиях. Поступая более холодной в печь, фракция вызывает задержку подъема температуры, образуется горизонтальный участок. Для недопущения спада изменяют объем, место подачи фракции, параллельно повышая температуру обжига.

. Пятая глава содержит разработку технологии совмещенного обжига фракций, результаты заводских испытаний и экономические аспекты производства песчано-гравийных смесей.

Предлагаемая схема' производства комбинированная, с пластической переработкой сырья и формовкой сырца гравия, сухим спосо-

S-

71 f

bj

tí с

Ы cû b

T«f*

TW Тт.л.

*

fill 1

/III '

i 1.L.I ! 1 l \

J !1 ! 1 \

i -> 1 ! i 1 \ Vs_

-1-»IUI-M-•----

"Ч

©T* E IV1' Я. СЕК

P и с.4 Схема ооЕмещения обжига.фракций

ДЛИНА

ЛЕЧИ

P S

ьл

Я, СЕК

р л 0.5 Схег.'о обвита cIpsKUiiíi легкого заполнителя

бом изготовления полуфабриката песка путем дробления высушенных крупных зерен. Фракции подаст на обжиг кольцевым питателем для каждой фракции, которые установлены в расчетных местах, по длине печи.

Рассмотрено два варианта методики расчета продолжительнос-тей обжига фракций по лабораторным и заводским исходным данным. Используется разработанная зависимость продолжительности обжига от размера зерен полуфабриката (I). Коэффициент определялся подстановкой в формулу, для случая заводских испытаний, известного среднего диаметра зерна полуфабриката и времени перемещения до зоны максимальных температур.

На Кряжском заводе железобетонных конструкций города Самары в цехе керамзита произведена проверка результатов лабораторных и теоретических исследований. Обжиг выполнен в печи 1,2x12 м, работающей по принципу противотока. После сушки полуфабрикат Смыш-ляевской глины с размером зерен 10-14 мм, поступая со стороны холодного конца, проходит, обжигаясь, по всей длине печи. Фракции полуфабриката песка 0,14...0,63..Л,25 мм поданы последовательно перед зоной максимальных температур на глубину 3...3,*5 метра под факел горения, так, чтобы материал накрывало скатывающимся керамзитом. Использовали шнековый питатель с обмазкой и ковш. Одновременно увеличена подача мазута для повышения температуры обжига. "Сваров" и "приваров" к футеровке не наблюдалось. Для фракции 0,63...1,25 мм наблюдалось снижение насыпной плотности по всему фракционному составу, т.е. в целом смесь керамзита лучше вспучилась. Это также подтверждалось характером пористой структуры шлифов зерен песка в сравнении с контрольной пробой. Подача более крупных фракций в эту же зону показало, что некоторое снижение плотности за счет лучшего вспучивания еще продолжается и контролируется объемом подаваемой фракции. Значение

плотности не превышает контрольного до объема песка, соответствующего пустотности гравия, т.е. для зоны вспучивания и для зерен малого размера возможно.применение без специального исследования хорошо зарекомендовавших себя кольцевых питателей. Результаты заводских испытаний, таким образом, подтверждают возможность совмещения обжига фракций во вращающейся печищем. Рис.6).

Анализ экономических аспектов производства песчано-гравийных смесей показывает, что, в случае внедрения совмещенной технологии необходима разработка дополнительных показателей и уточнение системы оценки технико-экономической эффективности по отдельным фракциям.

По результатам заводских испытаний экономическая эффективность совмещенного способа производства достигается за счет дополнительного выпуска 30% песка. Если в среднем удельный расход на кубометр керамзита составляет: сырья - 0,62 м3, условного топлива - 96,7 кг, электроэнергии - 23,5 квт.ч., то экономия выражается в стоимости 29,01 кг условного топлива.

основные вывода

1. Полифракционную смесь керамзитовых зерен, пригодную в качестве заполнителя легких бетонов, можно получить обжигом в одной вращающейся печи при условии раздельной и одновременной подачи фракций сырьевого гранулята з разные зоны по длине печи.

2. Фракции гранулята подают с учетом необходимой продолжительности их обжига с убыванием крупности к зоне максимальных температур.

3. Продолжительность обжига и диаметр сырцового гранулята связаны линейным соотношением через постоянную, определяющую время обжига единичного слоя сырья.

4. Константа времени обжига единичного слоя определяется

%

60 50 АО 30

е

2Г 40

<<* 63 600

• 4 500

л т

300

"Ч? ?оо

100

ч

Г)

и X

>о

и о

X

г* О

С

4,23 063 0320.1& яазмЕР ФРакаий. мм.

%

60 50 40 30 20 10

0.63 -1.5 5 600

Л /

А г/

' / Г Зоо

200

100

"1Г V

м

I

И

{0 В и о А ь

о «?

с

2,5 „ 1,15 0,630,320.16 РЯЗМЕР ФРАКЦИИ ММ.

Рис.6 Влияние совмещения обжиге фракций, а - менее 0,63 ш, б - 0,63...1,25, на гранулометрию и насыпную плотность песка. I - исходная пробе; 2 - опытная

по результатам стандартных лабораторных испытаний сырья. Для высшей категории" качества по С.П.Онацкому она равна 10 сек/мм. Применима также если технологией предусматривается соответствующая переработка и корректировка состава шихты.

5. Для расчета предполагаемой плотности зерен керамзита, полученного из сырья других категорий качества, применимы разработанные формулы и диаграмма экстремалей.

6. Зерна гранулята менее I мм не утрачивают способности вспучиваться. Их продолжительность обжига, при оптимальной температуре, не должна превышать нескольких секунд.

7. Опытно-промышленная проверка совмещенной технологии обжига подтверждает ее работоспособность и эффективность.

8. Ожидаемый эффект от внедрения совмещенной технологии обжига выражается в экономии 29 кг условного топлива на один кубический метр керамзита.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Исследование процессов обжига полифракционных смесей/ Г.П.Дорошко// Тез.докл.обл. 47-й научно-технической конференции "Использование промышленных отходов и шламов для производства строительных материалов..." - Самара. - 1990. - С.51.

2. Методика экспериментального определения температуры начала оплавления зерен/ Г.П.Дорошко// Тез.докл.обл. 48-й научно-технической конференции "Совершенствование методов расчета строительных конструкций, ресурсосберегающих технологий...".-Самара. - 1991. - С.46.

3. Дорошко Г.П., Демидович Б.К. Исследование кинетики вспучивания зерен керамзитового песка и гравия// Пром-сть строит, материалов. Сер. 18. Силикатные материалы (теоретические основы

технологических процессов)... Экспресс-обзор/ ВНИИЭСМ. - 1991. -

- * 3. - С.13-17.

4. Совмещенная технология производства легких песков на действующих предприятиях/ Б.К.Деыидович, Г.П.Дорошко// Материалы Всесоюзной научно-технической конференции "Использование вторичных ресурсов и местных материалов в сельском строительстве". -

- Челябинск, а 1991. - С.39-40.

5. Патент ¿и 1811516' А 3 С04В 14/12. Способ производства легкого заполнителя/ Б.К.ДемидОвич, Г.П.Дорошко (СССР). -

- № 4838881/ Заявл. 12.06.90; опубл. 23.04.93; Бюл. № 15.

Подписано в печать П;07.94 г. Печать офсетная.

Формат 60x841/16. Бумага белая писчая. Объем 1,25 уч.-изд. л.

Тира* 100 экз. Заказ * 320. Бесплатно.

Отпечатано в типографии НПФ "Альфа", телефон 33-92-41.