ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ВСПУЧЕННЫЙ ПЕРЛИТ J И ИЗДЕЛИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ j

Основным технологическим процессом при производи стве вспученного перлита является обжиг перлитовой породы, при котором и происходит его вспучивание! Способность перлитовых пород вспучиваться при высо­ких температурах объясняется тем, что порода при этом размягчается, а содержащаяся в ней в растворенном со­стоянии вода переходит в пар, который и вспучивает размягченную массу.

Как уже указывалось в гл. II, коэффициент вспучи вания перлита зависит от многих факторов: химическо
состава сырья, содержания в породе растворенной воды, естественной пористости породы, размеров частиц вспу­чиваемого сырья и режима тепловой обработки.

Важнейшими из перечисленных выше факторов яв­ляются: содержание растворенной воды в данной породе и режим ее тепловой обработки.

Из одной и той же перлитовой породы при различ­ных режимах тепловой обработки можно получать пер­лит с различной средней плотностью, т. е. можно изме­нять вспучиваемость данного сырья.

При медленном нагреве вся растворенная в перлите вода испаряется при температуре 600—700° С до до­стижения материалом пиропластического состояния, а при чрезмерно интенсивном нагреве происходит растрес­кивание породы с образованием большого количества мелкой перлитовой пыли. В ряде случаев требуется двухступенчатая тепловая обработка: предварительный подогрев материала до температуры 200—400° С для удаления избыточной воды и последующий быстрый нагрев до температуры вспучивания.

Вопросы, связанные с изучением тепловой обработ­ки перлитовых пород, имеют весьма важное практиче­ское значение.

Работа 1. Исследование влияния параметров тепловой обработки на основные свойства вспученного перлита

Целью данной работы является выявление влияния параметров тепловой обработки на среднюю плотность готового продукта и определение их оптимального зна­чения.

Работа выполняется пятью бригадами студентов (по 2—3 человека в каждой бригаде), которые решают ча­стные задачи исследования, а затем производят общую обработку полученных результатов.

Исследованию подлежит один вид перлитовой поро­ды с величиной потерь при прокаливании более 5%.

Каждая бригада должна выполнить следующие опыты.

1. Отсеять фракции перлитовой породы 0,5—3 мм в количестве 1 кг и определить насыпную плотность этих фракций.

2. Определить величину п. п. п. и установить схему обжига для данной породы.

3. Определить режим термоподготовки для получе­ния перлитовой породы с заданным количеством оста­точной воды.

4. Произвести вспучивание образцов по заданным режимам обжига.

5. Определить насыпную плотность вспученного по заданному режиму перли-та и вычислить коэффициент вспучивания. Варианты заданий для выполнения работы 1 даны в табл. 23.

Таблица 23

6. Произвести обработку полученных всеми брига­дами результатов и установить оптимальные параметры тепловой обработки данной перлитовой породы, а также влияние этих параметров на среднюю плотность вспучен­ного перлита.

При указании продолжительности обжига препода­ватель исходит из вида породы.

Работу рекомендуется выполнять в следующем по-' рядке: а. Отсеять от имеющейся в лаборатории перли-| товой породы фракции 0,5—3 мм. б. Всем бригадам, взяв по одной пробе и пользуясь методикой, изложенной в ч. I, гл. I, § 3, определить насыпную плотность отсеян­ных фракций породы и по результатам, полученным' пятью бригадами, вычислить ее среднее значение, в. Всем бригадам, пользуясь методикой, изложенной в ч. I практикума, гл. I, § 4, произвести определение со- держания воды в данной породе (определить величинуГ п. п. п.) и по результатам пяти определений (пяти; бригад) вычислить среднюю ее величину, г. Пользуясь!' методикой, приведенной в ч. I, гл. II, § 3, подобрать" режим термоподготовки, обеспечивающий получение перлитовой породы с заданным для данной бригады содержанием остаточной воды. После этого произвести термоподготовку по этому режиму 10 проб по 10 г каж­дая. д. Каждой бригаде произвести вспучивание пяти навесок материала при заданных пяти температурах (табл. 23), используя для этого методику, изложенную в гл. II, § 3. По полученным результатам (по насыпной плотности вспученного материала или по коэффициенту вспучивания) установить оптимальную температуру обжига, е. Обжечь следующие пять навесок при най­денной оптимальной температуре, изменяя время вспу­чивания, пределы которого указываются преподавателем в соответствии с видом исследуемой породы. По полу­ченным результатам установить оптимальную продол­жительность обжига для данной породы при данном со­держании остаточной воды.

Произведя перечисленные выше опыты, каждая бригада устанавливает оптимальные параметры тепло­вой обработки перлитовой породы с заданным остаточ­ным количеством воды. Запись результатов рекоменду­ется производить по формам, приведенным в I части практикума (гл. И, § 3).

Определение оптимального содержания остаточной воды производит вся подгруппа под руководством пре­подавателя, используя для этого оптимальные резуль­таты, полученные бригадами, и строя график зависимо­сти «количество остаточной воды — коэффициент вспу­чивания (насыпная плотность) вспученного материала».

Лабораторное оборудование и приборы: 1. Лабора­торные печи, обеспечивающие температуру обжига до 1300° С. 2. Керамические поддоны с бортиками для обжига перлитового песка. 3. Весы технические (Т-200). 4. Мерная посуда. 5. Секундомер.

Работа 2. Исследование влияния насыпной плотности перлита и его количества в шихте на физико-механические свойства перлитокерамических изделий

Перлитокерамические изделия являются эффектив­ным теплоизоляционным материалом, который приме­няют для изоляции горячих поверхностей с темпёрату-. рой до 800—1050° С.

Сырьем для изготовления иерлитокерамических из­делий служат: перлитовый песок с насыпной плотностью не более 200 кг/м3 и с крупностью зерен не более 3 мм, пластичная огнеупорная глина с числом пластичности более 25 и показателем огнеупорности свыше 1580° С.

Показатели свойств перлитокерамических изделий приведены в табл. 24.

Таблица 24

Свойства перлитокерамических изделий в основном зависят от качества перлита, от его средней плотности и гранулометрического состава, а также от качества применяемой глины.

Чем выше связующая способность глины, тем боль­ше перлита можно ввести в шихту, тем, следовательно, меньше будет средняя плотность изделий при доста­точно высокой их прочности.

Данная лабораторная работа имеет целью исследо­вать зависимость свойств перлитокерамических изделий от насыпной плотности вспученного перлита и его со­держания в шихте (в формовочной массе).

Работа выполняется шестью бригадами студентов, объединенными в две подгруппы (по три бригады). Ва­рианты заданий приведены в табл. 25.

Таблица 25

В задачу каждой бригады входит: 1) приготовление формочной массы заданного состава; 2) формование трех образцов размером 7x7x7 см; 3) испытание образцов на среднюю плотность и прочность при сжа­тии и обработка полученных результатов.

1. Приготовление формовочной массы. Для изготов­ления трех образцов размером 7X7X7 см рекоменду­ется готовить 1,5—2 л формовочной массы. С этой целью берут молотую сухую глину в количестве Г = 2000^/100, где х — процентное содержание глины в шихте; вспу­ченный перлитовый песок в количестве 200 — х см3; от­меренное количество глины взвешивают С ТОЧНОСТЬЮ до 1 г и затворяют водой, количество которой берут в соот­ветствии с данными табл. 25. Глину тщательно переме­шивают с водой до получения однородного шликера, после чего при непрерывном перемешивании постепенно Добавляют перлит и продолжают перемешивание при­мерно 1—2 мин до получения однородной массы. Про­должительность перемешивания увеличивать не реко­мендуется, так как при этом происходит разрушение зе­рен перлита и повышение его средней плотности.

Пример расчета состава перлитокерамической фор­мовочной смеси. Допустим, что в качестве сырьевых ма­териалов - используются: вспученный перлит С рср = = 150 кг/м3, глина огнеупорная 4-1 с рср = 1,67 г/см3.

Заданный состав формовочной смеси: Г: Я =10:90 (по объему); влажность глиняного шликера №ш = 90%. Т = 2000-10/100 = 200 см3; Я=2000 — 200 = 1800 см3.

Допустим, что 200 см3 сухой молотой глины весят 334 г; тогда для приготовления шликера с влажностью 90% потребуется воды 5 = 334-0,9 = 300 мл.

2. Формование образцов осуществляют на вибропло­щадке следующим образом. Металлическую форму с тремя ячейками, предварительно очищенную и смазан­ную, жестко крепят к виброплощадке. В каждую ячейку формы укладывают приготовленную формовочную мас­су вровень с краями. Затем на форму надевают насадку и включают вибростол. По мере уплотнения массы и ее оседания в форму добавляют некоторое количество перлитоглиняной смеси так, чтобы ее уровень был вро­вень с краями формы. Вибрирование массы осуществ­ляют при амплитуде колебаний, равной 0,25—0,3 мм, в течение 120 с.

Отформованные образцы выдерживают в формах в течение 5—10 мин, а затем осторожно снимают борта формы, и образцы на поддонах оставляют сушить.

3. Тепловая обработка образцов производится под руководством преподавателя или заведующего лабора­торией.

Образцы сушат в течение 3—4 сут в естественных условиях (на специальных стеллажах в помещении ла­боратории или в подсобном помещении), а затем в су­шильном шкафу при температуре 100—120° С в течение 8—12 ч до остаточной влажности 4—5%. При этом подъем температуры до максимальной рекомендуется производить в течение 4—5 ч.

' Обжиг образцов производят в лабораторных печах по следующему режиму: подъем температуры до 850— 1000° С — 5—6 ч, выдерживание при максимальной тем­пературе 1 ч, после чего печь отключают. Образцы вы­нимают из печи после их охлаждения до температуры 40—50° С.

4. Испытание образцов на определение средней плот­ности и предела прочности при сжатии производят в следующее занятие по методике, изложенной в ч. I практикума, гл. I, § 4 и 6.

Полученные результаты 1, 2, 3 и 4, 5, 6-й бригад сводят в таблицы, которые рекомендуется составлять по ниже приведенной форме.

По данным таблицы, подгруппы строят графики за­висимостей: а) соотношение «глина — перлит (Г : П) — средняя плотность образцов»; б) «соотношение Г:П — предел прочности при сжатии образцов».

Анализируя данные таблицы и построенные графики, делают общие выводы по проведенной работе, в кото­рых отмечают также влияние насыпной плотности пер­лита на свойства изделий. Форма записи результатов проведенных опытов дана ниже.

Лабораторное оборудование и приборы: 1. Лабора­торная виброплощадка с регулируемой амплитудой. 2. Ручной виброграф ВР-1. 3. Сушильный шкаф или ла­бораторная сушилка с принудительной подачей тепло­носителя. 4. Лабораторные печи с температурой нагрева до 900° С. 5. Комплект трехячейковых форм с разме­ром ячеек 7X7X7 см. 6. Гидравлический пресс на 7,5 т. 7. Измерительный инструмент. 8. Весы техниче­ские Т-200. 9. Комплект сферических чаш для приго­товления формовочной массы. 10. Мерная посуда. 11. Секундомер.