Перлит это горная вулканическая порода ( вулканическое стекло) содержащая от 4 до 6 % воды и способная при нагревании вспучиваться.
По химическому составу перлит представляет собой алюмосиликатный материал со значительным содержанием щелочей. Химический состав перлита различных месторождений колеблется в следующих пределах(% по массе):
69…75 SiO2,
11…16 Al2O3;
0,2…3 Fe2O3;
0,5…3 CaO;
0,3…0,5 MgO;
2,5…8(Na2O + K2O);
0…0,5 SO3;
2,5…6,5 H2O(структурная).
В зависимости от содержания в породе воды и газов, оставшихся при застывании лавы, различают две группы вулканических стекол : обсидиан с содержанием воды до 1 % и перлит с содержанием воды до 4…6 %. Цвет перлита зависит от сопутствующих примесей и изменяется от светло-серого до черного с зеленоватым или красноватым оттенком. Средняя плотность породы в куске колеблется от 1700 до 2350 кг/м³, а в измельченном состоянии -от 850 …1400 кг/м³. При нагревании до температуры 850…1200 °С, перлит размягчается и вспучивается парами воды и газами, при этом увеличиваясь в объеме от 3 до 5 раз в зависимости от месторождения перлита и крупности исходного продукта.
Перлит применяется для производства вспученного перлита (ГОСТ 10832-83). Для производства вспученного перлита, применяемого для тепловой изоляции и изготовления теплоизоляционных изделий используют перлит, коэффициентом вспучивания которого не менее 5 а температура вспучивания ниже 1050 °С. Процесс обжига перлита (нагрев) для получения вспученного перлита должен вестись таким образом, чтобы основная масса воды испарялась в момент размягчения породы.
Следует учесть, что при медленном нагревании породы вся вода может испариться до перехода материала в размягченное состоянии. А при очень быстром нагревании перлита , пары могут вызвать растрескивание материала и образование рыхлой структуры без существенного увеличения объема. Перлит содержащийся в некоторых горных породах вулканического происхождения как сырье, требует специальной термической подготовки перед обжигом ( нагрев до температуры 250…500°С. При такой температуре удаляется часть воды, что уменьшает растрескивание зерен перлита в процессе обжига и способствует более равномерному вспучиванию и улучшает его качество. Такой процесс тепловой обработки перлитовой породы называется двухступенчатым.
Техническая характеристика перлитовых пород некоторых месторождений приводится в таблицу-1.
Таблица-1. Физические свойства перлитовых пород
Вспученный перлит
Вспученный перлит (ГОСТ 10832-83) является пористым материалом получаемый термической обработкой из дробленных вулканических водосодержащих пород. После обжига вспученный перлит в зависимости от размера зерен разделяется на песок-зерна размером менее 5 мм и щебень-зерна которого имеют размеры 5…20 мм.
Вспученный перлитовый песок различают: рядовой -с зернами любых фракций размером менее 5 мм, крупный -с зернами размером 1,25…5 мм, мелкий (порошок) с зернами 0,14 …1,25 мм, пудру- с зернами размером менее 0,14 мм. Средняя плотность вспученного перлитового песка составляет 75…500 кг/м³, а теплопроводность его составляет 0,0047 …0,093 Вт/(м·°С).
Вспученный перлитовый щебень делят на две фракции : 5…10 и 10…20 мм. Вспученный перлитовый песок применяют в качестве заполнителя при изготовлении теплоизоляционных изделий и бетонов (жаростойкие перлитобетоны), огнестойких штукатурных растворов а также для теплоизоляционных засыпок при температуре изолируемых поверхностей — от 200 до +875 °С. Перлитовый порошок и пудру используют для засыпной изоляции замкнутых полостей двухстенных резервуаров, в которых хранят сжиженные газы.
Перлитовый щебень служит в качестве заполнителя в бетонах различного назначения. Показатели физико-механических свойств вспученного перлитового щебня приведены в таблицу-2.
Таблица-2. Физико-механических свойства вспученного перлитового щебня
Влажность готового продукта не должна превышать 1,5 %.Для получения теплоизоляционных изделий рекомендуется применять перлитовый песок со средней плотностью не более 100 кг/м³.
Перлитовый песок
Вспученный перлит (ГОСТ 10832-83) является пористым материалом получаемый термической обработкой из дробленных вулканических водосодержащих пород. После обжига вспученный перлит в зависимости от размера зерен разделяется на песок-зерна размером менее 5 мм и щебень-зерна которого имеют размеры 5…20 мм.
Вспученный перлитовый песок различают: рядовой -с зернами любых фракций размером менее 5 мм, крупный -с зернами размером 1,25…5 мм, мелкий (порошок) с зернами 0,14 …1,25 мм, пудру- с зернами размером менее 0,14 мм. Средняя плотность вспученного перлитового песка составляет 75…500 кг/м³, а теплопроводность его составляет 0,0047 …0,093 Вт/(м·°С).
Производство вспученного перлитового песка (вспученного перлита) включает в себя : измельчение породы (перлита) предварительную тепловую обработку и вспучивание (смотри технологическую схему, рисунок-1). Добытая перлитовая порода должна храниться в условиях, исключающих ее увлажнение, однако часто влажность породы достигает 12% и даже выше. В этой связи необходима предварительная сушка перлита в сушильном барабане.
После этого порода дробиться в две стадии в щековой и молотковой дробилке-9 до необходимой крупности: для получения рядового вспученного песка -до 1,5 мм; для крупного песка-1,5…2,5 мм; для порошка -до 0,25 мм; для пудры -до 0,1 мм; для вспученного щебня -до зерен размером 3…12 мм. Дробленная порода разделяется на фракции на виброгрохотах-13.
Для удаления части влаги измельченная и высушенная порода перлита некоторых месторождений (смотри таблицу-1) подается во вращающуюся барабанную печь термоподготовки. Печь состоит из вращающегося барабана -21 длиной 6 м и внутренним диаметром 0,828 м, топки, загрузочной камеры и дутьевого вентилятора.
Тепловая обработка перлита производится в течении 3…5 минут по противоточному принципу: топочные горячие газы идут навстречу загружаемой перлитовой дробленной породе.При этом температура подогрева -300…400 °С. Обжиг (вспучивание перлита) производится в вертикальных шахтах или во вращающихся печах. Крупный перлитовый песок повышенной плотности и прочности а также перлитовый щебень применяемые для получения бетонов получают во вращающихся печах.
Перлитовый песок других фракций получают в вертикальных печах. Вспучивание перлита в вертикальных печах происходит во взвешенном состоянии при температуре 1000…1100 °С. Измельченный перлит подается в печь через загрузочную течку, находящуюся немного выше форсунки, вместе наибольшей температуры газов. Частицы перлита в потоке горячих газов вспучиваются в течение нескольких секунд и уносятся с выходящими потоками дымовых газов в циклоны классификаторы.
Рисунок-1. Технологическая схема производства вспученного перлита
1-приемочный бункер; 2-пластинчатый питатель; 3; 10; 16-ленточные конвейеры; 4-веерный конвейер; 5-приемная воронка; 6-мостовой кран; 7-пластинчатый конвейер; 8-колосниковая решетка; 9-дробилка (щековая или молотковая); 11-валиковая дробилка; 12; 17-элеваторы ; 13-грохот; 14-циклоны ; 15-барабанное сушило; 18-реверсивный конвейер; 19-вибропитатель; 20-бункера; 21-вращающаяся печь термоподготовки; 22-вертикальная печь вспучивания; 23-вентилятор; 24-силосы.
Перед циклонами дымовые газы с находящимися в них частицами вспученного перлита разбавляют холодным воздухом до температуры 300 °С. не осевшие в циклонах мельчайшие частицы перлита уносятся вместе с дымовыми газами в трубчатый аппарат -скруббер, где улавливаются мокрым способом при орошении водой. Оседание частиц в циклонах основано на вращательном движении потока по спирали. Частицы перлита, ударяясь о стенки цилиндра циклона , теряют свою скорость и подают вниз через пылеотводящий патрубок в бункер.
Производительность шахтной печи для обжига перлита составляет 15…22 м³/ч в зависимости от конструкции печи и вида перлитового сырья. Вспученный перлитовый песок из бункеров расходуется на производство теплоизоляционных изделий или упаковывается в бумажные или полиэтиленовые мешки и отправляется потребителю. Вспученный перлитовый песок необходимо тщательно оберегать от увлажнения, так как материал быстро впитывает воду и резко при этом теряет свои теплозащитные свойства.
Для получения вспученного перлитового щебня а также крупного перлитового песка используют агрегат для вспучивания перлита, состоящий из барабанной печи термоподготовки, аналогичной применяемой при производстве вспученного перлитового песка и печи обжига. Печь обжига представляет собой вращающийся барабан длиной 6 м. внутренним диаметром 0,77 мм. Вспучивание перлитового щебня происходит в процессе перемешивания его по раскаленной футеровки печи, омываемой факелом пламени от сгорания жидкого или газообразного топлива в топке.
Так как барабан вращающейся печи установлен под углом 6° в сторону камеры выгрузки, вспученные зерна перлита постепенно передвигаются от загрузочной камеры к выходу из печи. Мелкие частицы перлита уносятся вместе с дымовыми газами и улавливаются в циклонах. Из приемной камеры печи перлитовый щебень транспортируется в металлические бункера.
Производительность печи составляет 1200 кг/ч при температуре вспучивания 1000…1150 °С, частота вращения барабана печи 8,10 и 16 мин -1 . На печах следует работать в предохранительных темных очках, брезентовой специальной одежде и рукавицах. Контроль за производством перлитового песка в основном заключается в организации теплового контроля работы печей, от кторого зависит качество готовой продукции. Хранят перлитовый песок и перлитовый щебень раздельно по маркам и фракциям в условиях не допускающих его увлажнения и загрязнения.
Читай далее, продолжение статьи перлитовые плиты