ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Испытание сырья для получения вспученного перлита

Среди горных пород, используемых для получения теплоизоляционных материалов, все более широкое при­менение находит вулканическая водосодержащая стек­ловатая порода перлит.

Особенностью перлита является его способность вспучиваться при термической обработке. Этой особен­ностью кроме перлита обладают и другие вулканические стекла, известные под различными наименованиями: обсидиан, пехштейн, витрофир и др. Общим свойством всех этих горных пород, определяющим их вспучивае - мость, является содержание в них воды, находящейся В различных формах связи с твердым веществом.

При быстром остывании изверженной вулканической

Лавы часть влаги, содержавшейся в ней в виде пара, превращалась в воду, находящуюся в особом «раство­ренном» состоянии. Некоторая часть влаги переходила кристаллизационную воду тех минералов, которые обра­зовывались в остывавшей лаве. В дальнейшем при по­верхностной гидратации в породе появлялась гигроско­пическая влага.

Главная роль в процессе порообразования при вспу­чивании перлита и других стекол принадлежит раство­ренной воде.

Породы, из которых получают вспученный перлит, могут быть плотными, кусковыми, однородными, состо­ящими из двух, трех и более разновидностей, а также рыхлыми, содержащими до 90% мелкозернистых фрак­ций.

Пригодность сырья для производства вспученного перлита определяется степенью его вспучивания при тер­мической обработке и средней плотностью (насыпной и в куске).

Вспученный перлит должен удовлетворять требова­ниям ГОСТ 10832—74.

При прокаливании сырья потеря массы не должна превышать 10%, а интервал вспучивания сырья должен быть не менее 50° С. За интервал вспучивания принима­ют интервал между температурой, при которой получен вспученный материал со средней плотностью в куске ме­нее 1,0 г/см3, и температурой начала оплавления поверх­ности зерен перлита.

Испытание пригодности сырья для производства вспученного перлита (песка и щебня) сводится к следу­ющим определениям: макроскопическая оценка сырья; отбор проб всех разновидностей сырья, которые содер­жатся в нем в количестве не менее 20% по массе; опре­деление потери массы при прокаливании (п. п. п.); опре­деление средней плотности природного и вспученного перлита и коэффициента вспучивания породы; опреде­ление количества невспучивающейся породы; проведение испытаний на прочность и морозостойкость вспученного перлита.

Отбор и подготовка проб к испытаниям. Отобранную Для испытания пробу в количестве не менее 5 кг под­вергают внешнему осмотру, для чего высылают ее в ме­таллический противень и разравнивают. Отдельные круп­ные куски породы разбивают, осматривают и описывают их макроструктуру (цвет, блеск, характер излома, тек­стуру, пористость, наличие инородных вкраплений), а также выявляют типичные разновидности породы и опре­деляют их количественное содержание путем ручной сор­тировки и взвешивания.

Для петрографического анализа отбирают образцы размером не менее 30 мм от всех разновидностей поро­ды, содержание которых в'породе составляет не менее 20%. От этих же разновидностей берут пробы в количе­стве 50—100 г для химического анализа.

После отбора этих образцов всю пробу (за исключе­нием нескольких характерных для нее крупных кусков, которые оставляют на случай контрольного анализа) дробят до крупности кусков 10 мм и рассеивают на си­тах с размером ячеек 7 и 10 мм. От фракций 7—10 мм отбирают путем квартования среднюю пробу в количе­стве 1—2 кг для определения степени вспучиваемости (500 г), средней плотности (100 г) и потерь при прока­ливании (50 г).

При наличии в породе мелкозернистого материала отбирают образцы в виде крупных кусков для .петрогра­фического анализа, а затем среднюю пробу в количестве 1 кг подвергают рассеву на ситах с размером ячеек 0,5; 3; 7 и 10 мм и определяют гранулометрический состав мелкозернистого материала в данной породе.

Оставшиеся крупные куски материала дробят до крупности 10 мм и смешивают с мелкозернистой фрак­цией; производят рассев на ситах 0,5 и 10 мм и отби­рают пробу от фракций 0,5—10 мм для определения по­терь при прокаливании (п. п. п.). Для определения средней плотности и вспучиваемости породы выделяют фракцию 0,5—3 и 7—10 мм в количестве не менее 1 кг каждой фракции.

Подготовленные таким образом пробы породы под­Вергают испытаниям.

Определение потери массы при прокаливании. В прокаленный и взвешенный фафоровый тигель поме­щают 1 г измельченной и высушенной до постоянной массы перлитовой породы -(взвешивание тигля и породы производят с точностью до 0,01 г). Тигель с породой по­степенно нагревают на пламени горелки или в электро­печи до температуры 950—1000° С и выдерживают при Этой температуре не менее 1 ч. Затем тигель с прокален - ньгм материалом охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание повторяют несколько раз, выдерживая материал при максимальной температуре в течение 10 мин. После достижения постояйной массы опыт пре­кращают и вычисляют величину П. П. П. (%)

П. п. Wl~~m2- 100,

Т

Где ті — масса тигля с навеской до прокаливания, г; т.2 — масса тигля с навеской после прокаливания, г; т — масса непрокаленной навески, г.

Для получения более достоверных результатов опре­деление производят на трех навесках и вычисляют ве­личину п. п. п. как среднюю арифметическую по резуль­татам трех определений.

Значение этой величины позволяет Судить о количе­стве растворенной и кристаллизационной воды в данном материале.

В случае необходимости таким же образом опреде­ляют потери массы при прокаливании при температуре 300, 500, 600, 700 и 800° С.

Определение коэффициента вспучивания перлито­вого сырья. Коэффициент вспучивания перлитовой поро­Ды является главным качественным показателем сырья. Чем больше значение этого коэффициента, тем меньше средняя плотность вспученного материала, тем лучше его теплофизические свойства.

Величина коэффициента вспучивания зависит от мно­гих факторов, важнейшими из которых являются следу­ющие: количественное содержание в породе растворен­ной и кристаллизационной воды, приближенно харак­теризуемое величиной п. п. п., размер обжигаемых кус­ков материала, режим обжига (его порядок, максималь­ная продолжительность и температура), применяющиеся для тепловой обработки тепловые аппараты.

Как показали многочисленные исследования и на­копленный производственный опыт, определяющим для выбора схемы и параметров обжига является количество воды, содержащейся в породе. Как уже указывалось вы­ше, величина п. п. п. с достаточной точностью характе­ризует количественное содержание воды в породе, влия­ющей на ее вспучиваемость. Если величина п. п. п. в той или иной породе превышает 3%, то для получения ма­ксимального коэффициента вспучивания и предотвраще­ния растрескивания кусков породы в процессе их обжи­га необходимо применять двухстадийную тепловую об­работку сырья.

При двухстадийной схеме обжига материал вначале подогревают при температуре 200—400° С для удаления излишней воды, а затем производят быстрый его нагрев до температуры вспучивания.

Обжиг перлитовой породы производят по фракциям В лабораторных печах, обеспечивающих получение ра­бочей температуры не менее 1350° С.

Для предохранения нагревательных элементов печи от попадания на них кусочков породы, что имеет место при растрескивании частиц материала, в печь помещают тонкостенный керамический муфель. Обжиг образцов производят на гидростойких (например, шамотных) пла­стинках, играющих роль поддонов.

Навеску фракции 7—10 мм в количестве 10 г с по­мощью совочка с удлиненной ручкой быстро вносят В печь, предварительно разогретую до заданной темпе­ратуры. Затем печь закрывают и через определенное время вынимают шамотную пластинку с обожженным материалом.

Обжиг фракций 0,5—3 мм производят на поддонах с бортиками. Величину навески берут обычно в коли­честве 10 г.

С целью выявления максимальной температуры об­жига испытуемого материала производят предваритель­ный обжиг сырья при нескольких температурах: 900, 1000, 1100 и 1200° С. Если обжигаемые породы при этих температурах не вспучиваются или вспучиваются недо­статочно, то проводят еще серию опытов, увеличивая температуру обжига до 1350° С.

Продолжительность обжига при вспучивании различ­ных видов вулканических стекол может меняться в ши­роких пределах. Например, продолжительность обжига при вспучивании витрофиров колеблется обычно от 1 до 5 мин, обсидианов — от 20 до 50 мин, а перлитовых стекол — от 20 с до 1 мин. При повышении температуры обжига продолжительность его сокращается.

Оценку вспучиваемости материала производят по величине коэффициента вспучивания, который представ­ляет собой отношение средней плотности породы к сред­ней плотности вспученного материала

КВ — Рп/ Рв. П»

Где рп — средняя плотность куска породы или насыпная средняя плотность фракций этой породы от 0,5 до 3 мм, г/см3; рв. п — средняя плотность вспученного куска или насыпная средняя плотность вспученного перлитового песка, г/см3.

Определение средней плотности кусков материала и насыпной средней плотности мелкозернистого материа­ла производят по методике, приведенной в гл. I, § 4.

За оптимальную принимают температуру, при кото­рой получился наибольший коэффициент вспучивания или наименьшая средняя плотность вспученного мате­риала.

Определение схемы термической обработки и опти­мальных параметров обжига. Схему термической обра­ботки перлитовой породы определяют по величине п. п. п. и по результатам предварительного обжига.

Если величина п. п. п. превышает 3%, то термическую обработку породы рекомендуется осуществлять по двух - стадийной схеме, в противном случае во время обжига будет происходить растрескивание зерен породы за счет бурного выделения паров воды.

В этом случае определяют оптимальный режим тер­мической обработки (подогрева) и оптимальный режим вспучивания материала.

Для определения режима термической подготовки за­даются тремя значениями остаточной воды, отличающи­мися друг от друга на 1 — 1,5% (например, I, 2 и 3%)'. Путем подогрева материала при различных режимах в интервале температур от 300 до 500° С добиваются удаления из него излишней воды и получения остаточ­ного ее количества в заданных пределах.

Метод удаления части воды заключается в следу­ющем. Навеску породы в количестве 5 г, высушенную до постоянной массы при температуре 105—110° С, по­мещают в тигель и устанавливают в муфельную печь, предварительно разогретую до заданной температуры. В печи материал выдерживают от 10 до 30 мин. Затем тигель с материалом охлаждают в эксикаторе, взвеши­вают с точностью до 0,01 г и подсчитывают потерю мас­сы, %

Т~тх 100, Т — т2

Где т — масса исходной породы с тиглем, г; Ті — мас са породы с тиглем после термической обработки, г Т2 — масса тигля, г.

Остаточное содержание воды Wi определяют по раз ности между величиной п. п. п. для данной породы, опре деленной ранее, и потерей массы (Дт) после термиче­ской обработки Wi = N. п. п. — Д/я, %.

Температуру и продолжительность термической под­готовки, при которых были достигнуты заданные значе­ния остаточной воды, фиксируют в рабочем журнале.

Определение оптимального режима термической под­готовки материала производят на крупной фракции (7— 10 мм) или на мелкой (0,5—3 мм).

После получения проб с заданными значениями оста­точной воды производят серию опытов по выбору опти­мального режима вспучивания породы.

Подбор оптимального режима вспучивания для щеб­ня при двухстадийной схеме термической обработки включает в себя три серии опытов.

1- я серия — выбор оптимального содержания остаточ­ной воды во вспучиваемой породе. Для установления этого параметра берут три навески материала с содер­жанием воды, отличающимся друг от друга на 1%. Ве­личина каждой навески должна быть примерно 10 г. Обжиг этих трех навесок производят при одинаковой максимальной температуре, значение которой было опре­делено при проведении предварительного обжига, когда производилась оценка вспучиваемости данной породы.

Определяя среднюю плотность вспученного материа­ла, устанавливают оптимальное содержание остаточной воды в данной породе. Кроме определения средней плот­ности производят визуальное обследование вспученных зерен на трещиноватость. Если на зернах имеются тре­щины, то остаточную воду в исследуемой породе надо уменьшить.

2- я серия опытов — подбор оптимальной температуры обжига при найденном оптимальном содержании оста­точной воды.

Оптимальную температуру обжига определяют сле­дующим образом. Берут пять навесок материалла по 10 г каждая с найденным оптимальным содержанием оста­точной воды. Каждую пробу подвергают вспучиванию при пяти различных температурах, отличающихся друг от друга на 50° С. За исходную температуру принимают ту, при которой во время предварительного обжига были получены лучшие результаты. Продолжительность обжи­га для всех проб устанавливают одинаковую.

Верхний предел температуры обжига будет тот, при котором начинается оплавление поверхности зерен или увеличивается средняя плотность вспученного мате­риала.

За оптимальную принимают ту температуру вспучи­вания, при которой была получена наименьшая средняя плотность вспученных образцов.

3-я серия опытов — подбор оптимальной продолжи­тельности обжига. Эту серию опытов проводят на ма­териале с определенным ранее оптимальным содержа­нием остаточной воды, для этого берут пять навесок испытуемой породы по 10 г, прошедшей предваритель­ную термическую подготовку, и обжигают их при най­денной оптимальной температуре. Продолжительность обжига изменяют в пределах определенного интервала, который находят, исходя из типа вулканического стекла.

При подборе оптимальной продолжительности вспу­чивания перлитовых пород рекомендуется учитывать то обстоятельство, что иногда для получения лучших ре­зультатов при уменьшении продолжительности обжига требуется несколько повысить температуру по сравнению с найденной оптимальной температурой.

В данном случае оптимальной продолжительностью обжига считается та, при которой была получена наи­меньшая средняя плотность вспученных образцов.

Подбор оптимального режима вспучивания перли­тового песка. Оптимальный режим вспучивания перли­тового песка (фракции 0,5—3 мм) принимают в соответ­ствии с оптимальными параметрами, полученными для щебня (фракции 7—10 мм) из данной породы. Однако верхний предел температуры обжига следует снижать на 30—50° С по сравнению с оптимальной температурой вспучивания щебня.

В данном случае уточнению подлежат лишь два па­раметра: температура вспучивания и продолжительность вспучивания. Оптимальное содержание остаточной воды в породе принимают то же, что и для щебня.

Обычно при уточнении оптимальной температуры и оптимальной продолжительности вспучивания перлито­вого песка опыты проводят на трех навесках.

Результаты, полученные при проведении испытания перлитового сырья, рекомендуется записывать по сле­дующей форме:

1. Наименование породы.—---------------------------------

2. Название месторождения—-------------------------------

3. Место проведения испытаний---------------------------

4. Дата проведения испытаний «------ »---------------- г.

5. Описание макроструктуры породы---------------------

6. Результаты определения основных свойств по­роды:

А) средняя плотность (в куске и насыпная), г/см3

Б) гранулометрический состав--------------------

В) величина п. п. п., %___________________

7. Результаты предварительного обжига породы:

П/п

Температу­ра обжига,

•с

Продолжи­тельность обжига, JB мин

Наличие трещии

Средняя плот­ность, г/см8

«в

Щебня

Песка

Щебня

Песка

1

2

8. Рекомендуемая схема обжига----------------------------

9. Результаты термической подготовки щебня или песка

П/п

Показатели

№ опыта

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

Температура термиче­ской подготовки, ° С

Продолжительность на­гревания, мин Потеря массы, % Количество остаточной воды, %

10. Рекомендуемые три значения остаточной воды---

11. Результаты определения оптимального содержа­ния остаточной воды

П/п

Показатели

Номера опытов

Для щебня

Для песка

1

2

3

X

2

3

1.

2

3

4

5

6

Содержание в породе оста­точной воды, % Температура обжига, ° С Продолжительность обжига, мин

Средняя плотность вспучен­ного материала, кг/м3 Коэффициент вспучивания Наличие трещин на зернах

-

Рекомендуемое количество остаточной воды, %. Примечание. При записи показателей средней плотности над чертой записывают ее значение для материалов в куске, а под чертой — для мелкого сыпучего материала.

12. Результаты определения оптимальной темпера­туры обжига

Номера опытов

Показатели

Для гцебня

Для песка

П/п

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Температура обжига, ° С Продолжительность обжига,

Мин

Количество остаточной воды,

О/

4

5

ГО

Средняя плотность вспучен­ной породы, кг/м3:

А) в куске ■

Б) насыпная Коэффициент вспучивания

Рекомендуемая температура обжига, ° С:

Для щебня

Для песка

13. Результаты определения продолжительности об­жига

П/п

Показатели

Номера опытов

Для щебня

Для песка

1

2

3

4

5

1

2

3

1

2

3

4

Продолжительность об­жига, мин

Температура обжига, °С

Средняя плотность вспученной породы, кг/м3:

А) в куске

Б) насыпной Коэффициент вспучи­вания

Рекомендуемая продолжительность обжига, ° С:

Для щебня

Для песка

Если при испытании сырья выявлена возможность производить его вспучивание по одностадийной схеме, то при определении оптимальных технологических пара­метров производства исключают опыты по выявлению оптимального содержания остаточной воды в испытуемой породе.

Определение количества невспучивающихся приме­сей. Некоторые разновидности вулканических стекол со­держат в своем составе значительное количество раз­личных примесей, не обладающих способностью вспучи­ваться при нагревании. Эти примеси в значительной мере снижают качество сырья и вспученного материала, поэтому производят испытание, целью которого является определение количества невспучивающихся примесей и установление целесообразности использования данной породы для производства вспученного перлита. Испы­тания проводят следующим образом.

Навеску перлита, вспученного по оптимальному ре­жиму, в количестве около 25 г взвешивают с точностью до 0,1 г и высыпают в сосуд с водой. Плавающие части­цы материала немедленно извлекают из воды, высуши­вают до постоянного веса и взвешивают.

Количество иевспученных зерен (%) Xz=ml-M2 100)

Т-х

Где т; — величина исходной навески вспученного мате­риала, г; т2 — масса высушенных вспученных частиц, г.

Определение качества вспученного перлита. При определении качества вспученного перлита проводят серию испытаний, в результате которых устанавливают следующие показатели свойств: среднюю • плотность (в куске и насыпную), прочность и морозостойкость (для щебня) по методике, изложенной в ГОСТ 9758—77, коэффициент теплопроводности (для песка).

Полученные результаты сравнивают с требованиями ГОСТ 10832—74 «Перлит вспученный» и делают выводы о качестве перлита.

ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Термопанели — качественный материал для отделки и утепления дома

Современные термопанели выделяются отменными эксплуатационными качествами, что делает их идеальным материалом для отделки зданий. Вопрос с утеплением дома всегда стоял остро. Производители предлагают множество строительных материалов, но большинство людей предпочитают …

Негорючая изоляция и базальтовая вата

При возведении зданий любого предназначения необходимо уделять внимание пожарной безопасности. Для решения этой проблемы подойдет негорючая изоляция, базальтовая вата.
Негорючие теплоизоляционные материалы стали неотъемлемой частью профильного рынка.

Средства теплоизоляции: зачем они нужны

Для обеспечения эффективного энергосбережения необходимо использовать качественные средства теплоизоляции. При выборе современных материалов реально снизить тепловые потери до 70%! Соответственно – уменьшить затраты на отопление дома/квартиры.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.