Гранулированный искусственный легкий заполнитель на основе вулканических пород Дальнего Востока Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НАУКИ

Гранулированный искусственный легкий заполнитель на основе вулканических пород Дальнего Востока

С.В.Вавренюк

В настоящее время в Дальневосточном регионе практически не производятся искусственные пористые заполнители и легкие бетоны на их основе. Это связано с отсутствием разведанных месторождений легковспучивающихся глин для производства керамзита, а также с высокой стоимостью заполнителей, обусловленной энергоемкостью производства. Поэтому вопросы получения качественных пористых заполнителей остаются открытыми и требуют своего решения.

В ходе исследований были изучены возможности получения легкого заполнителя типа гранулированного пеностекла с насыпной плотностью от 200 кг/м3 и выше из андезитоба-зальтов Барановского месторождения (Приморский край). Исследовался химический и вещественный состав горной породы вулканического происхождения, содержащей значительное количество щелочей и стеклофазы, необходимых для процесса вспучивания при корректировке составов шихт добавками, вид и количество которых определялись в процессе работы.

Для лабораторных исследований отбирались карьерные пробы сырья крупностью до 6 мм. Сырье высушивали и мололи до тонкости помола с 5-15 %-ным остатком на сите № 0,08. В качестве основной добавки использовали едкий натр (NaOH),обладающий комплексом свойств -стеклообра-зующим, плавящим и газообразующим. Добавка определялась расчетным и экспериментальным путем, для чего в шихту вводили в различных количествах едкий натр в виде водного раствора, из нее формовали гранулы размером 5-20 мм. Затем гранулы высушивали до различной степени влажности и обжигали в муфельной печи при различных температурах и времени. Оптимальная температура (840-880°С), время обжига (4-5 мин.) и интервал вспучивания устанавливались по результатам определения насыпной плотности заполнителя и характера его пористости.

Для увеличения вспучиваемости исходного сырья вводились добавки угля, кокса, мела и селитры. Исследования показали, что из указанных вспучивающихся добавок наиболее эффективной является селитра. При этом влажность сырцовых гранул и газовая среда на вспучиваемость шихты не влияли. Было установлено существенное влияние на вспучиваемость размера гранул, с увеличением которых она возрастает. Гранулы размером 5-10 мм после обжига обладали мелкопористой структурой по всему объему и повышенной по сравнению с более крупными гранулами плотностью.

По результатам обжига в муфельной печи были выбраны оптимальные составы шихт для экспериментальных исследований в лабораторной вращающейся печи, в полупроизводственных условиях. Оптимальными по составу оказались шихты с 88-89%-ным содержанием андезитобазальтовой породы, 11-12%-ной добавкой едкого натра и 0,6-1% NaN03 сверх 100%.

Получение гранулированного заполнителя из выбранных составов шихт осуществлялось по следующей схеме: сушка сырья, помол, приготовление насыщенного раствора NaOH, дозирование порошка и раствора, приготовление смеси перемешиванием, грануляция на тарельчатом грануляторе Д=1м, сушка сырцовых гранул, рассев по фракциям и обжиг в лабораторной вращающейся печи в слое золы с мусоросжигательного завода.

Обжиг гранул производился в лабораторной вращающейся печи пламенного типа длиной 2200 мм с внутренним диаметром барабана 150 мм. Конструкция печи и вспомогательных узлов позволяла изменять угол ее наклона к горизонту в пределах 2-10° и тем самым - время пребывания в ней гранул.

Приготовленные на тарельчатом грануляторе сырцовые гранулы высушивались до остаточной влажности 2-5 %, рас-

Таблица 1. Химико-минералогический состав андезитобазальтов Барановского месторождения

Si02 ПО,, А12о, Fe20, FeO CaO MgO MnO PA к2о Na20 ППП

55,6-60,84 1,65-2,27 13,97-16,26 0,99-3,61 3,98-6,89 3,63-5,19 2,11 -4,22 0,07-0,1 0,22-0,44 3,0-4,33 2,66-3,45 0,41 -2,56

плагиоклаз - 40%, стекло - 30%, пироксены - 30 %, магнетит - 1-3% и изредка апатит

1 2012

125

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НАУКИ

сеивались на фракции 0-5,5-10 и 10-20 мм и обжигались в печи. Время обжига составляло 8-14 мин. при температуре 840-880°С и колебалось в зависимости от размера гранул и степени загрузки печи.

Зола как разделяющий порошок при обжиге подавалась в печь одновременно с гранулами. От охлажденного после

Таблица 2. Физико-механические характеристики поробазальта

обжига заполнителя золу отсеивал и,а заполнитель рассевали на фракции 1,25-5, 5-10 и 10-20 мм.

В результате исследований был получен заполнитель с насыпной плотностью 200-400 кг/м3, прочностью П 15-25 и водопоглощением по объему 2,5-5,5% - «гранулированный поробазальт». Его физико-механические свойства приведены в таблице 2. На изобретение имеется два патента: на полезную модель №75653 от 20.08.2008 «Технологическая линия для производства пористых гранулированных материалов» и «Способтермообработки сырцовых гранул и разделяющая среда для его осуществления».

Разработаны принципиальная технологическая схема производства поробазальта в заводских условиях и исходные данные для проектирования технологической линии мощностью 70 тыс. м3 в год.

Литература

1. Вавренюк С.В., Кораблева Г.А. Вулканические породы Дальнего Востока как сырье для производства природных пористых заполнителей // Журнал технологии бетонов. 2009. №5.

2. Разработка технологий получения легких бетонов на базе переработки горных пород вулканического происхождения Дальнего Востока и Восточной Сибири (к ресурсному обеспечению национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам России»)//Отчетпо НИР,ДальНИИС. Владивосток, 2007.

Literatura

1. VavrenyukS.V., Korableva G.A. Vulkariicheskie porody Dalnego Vostoka kaksyryodlya proizvodstva prirodnyh poristyh zapolniteley //ZhumalTehnologii betonov. 2009. №5.

2. Razrabotka tehnologiy polucheniya Legkih betonov na baze pererabotki gornyh porod vulkanicheskogo proishozh-deniya Dalnego Vostoka i Vostochnoy Sibiri (k resursnomu obespecheniyu natsionalnogo proekta «Dostupnoye i komfort-noye zhilyo - grazhdanam Rossii») // Otchyot po NIR, DalNIIS. Vladivostok, 2007.

Granulated Light Aggregate on the Basis of Far Eastern

Volcanic Rocks. By S.V.Vavrenyuk

The results of a scientific research of the synthetic porous aggregates production of Far Easten volcanic rocks - Baranovski andesite-basalt field (Primorsky area) are offered. The optimal mixture composition, roasting technology parameters and properties of synthetic porous aggregates are determined.

Ключевые слова: вулканические породы, искусственные пористые заполнители, базальты, обжиг,температура, физи-ко-механические характеристики.

Key words: volcanic rocks, synthetic porous aggregates, basalts, roasting, temperature, physical-mechanical characteristics.

Показатели 1-я партия 2-я партия 3-я партия Требования ГОСТ 9757-90

Насыпная плотность (кг/м3): фр. 1,25-5 мм фр. 5-10 мм фр. 10-20 мм 387 292 250 315 254 225 286 188 180

Прочность при сдавливании в цилиндре (МПа): фр. 5-10 мм фр. 10-20 мм 0,59 0,47 0,47 0,38 0,34

Водопоглощение, % по объему: фр. 5-10 мм фр. 10-20 мм 5.48 2.49 4,37 3,29 4,3 3,22

Потери в массе при кипячении: фр. 5-10 мм фр. 10-20 мм 0,12 0,10 - - Не более 4%

Коэффициент размягчения: фр. 5-10 мм фр. 10-20 мм 0,8 0,82 - - Не регламентируется

Потери в массе после 15 циклов замораживания-оттаивания: фр. 5-10 мм фр. 10-20 мм 0,92 0,65 _ _ Не более 8%

Стойкость против силикатного распада: фр. 5-10 мм фр. 10-20 мм 0,08 0,06 - - Не более 5 %

Потери при прокаливании: фр. 5-10 мм фр. 10-20 мм 0,84 0,96 - - Не более 3 %

Коэффициент формы зерен: фр. 5-10 мм фр. 10-20 мм 1,17 1,29 1,2 1,41 1,24 1,33 Не регламентируется

126 1 2012