WO2018111141A1 - Method for producing structural expanded clay gravel - Google Patents

Method for producing structural expanded clay gravel Download PDF

Info

Publication number
WO2018111141A1
WO2018111141A1 PCT/RU2017/000118 RU2017000118W WO2018111141A1 WO 2018111141 A1 WO2018111141 A1 WO 2018111141A1 RU 2017000118 W RU2017000118 W RU 2017000118W WO 2018111141 A1 WO2018111141 A1 WO 2018111141A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
granules
expanded clay
furnace
zone
temperature
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000118
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Елена Васильевна Панкратова
Владимир Артемьевич ФЁДОРОВ
Original Assignee
Елена Васильевна Панкратова
ВИБЕ, Алексей Зигфридович
Владимир Артемьевич ФЁДОРОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Елена Васильевна Панкратова, ВИБЕ, Алексей Зигфридович, Владимир Артемьевич ФЁДОРОВ filed Critical Елена Васильевна Панкратова
Publication of WO2018111141A1 publication Critical patent/WO2018111141A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/10Clay
    • C04B14/12Expanded clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02Treatment
    • C04B20/04Heat treatment
    • C04B20/06Expanding clay, perlite, vermiculite or like granular materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02Treatment
    • C04B20/04Heat treatment
    • C04B20/06Expanding clay, perlite, vermiculite or like granular materials
    • C04B20/061Expanding clay, perlite, vermiculite or like granular materials in rotary kilns
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/02Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/04Clay; Kaolin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/30Drying methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635Compounding ingredients
    • C04B38/064Natural expanding materials, e.g. clay

Definitions

  • the invention relates to the building materials industry and can be used for the production of structural expanded clay gravel of increased strength and lightweight structural concrete based on it.
  • the known and most common method for producing traditional expanded clay gravel with a specific density of 200-500 kg / m 3 is the method, the first stage of which is plastic processing, which consists in mixing raw clay on special clay mixers, molding raw granules from it, which are further processed, giving them a spherical shape. Dusting of raw granules with refractory powders may be used. Then the granules are dried in a tumble dryer.
  • the dried granules are sent to a furnace made in the form of a rotating drum with a certain angle of inclination, where first the granules are dried by gradually heating to 200 ... 600 ° C, then when firing at about 1200 ° C, clay swells and the surface layer of the molded granule is melted .
  • a furnace made in the form of a rotating drum with a certain angle of inclination where first the granules are dried by gradually heating to 200 ... 600 ° C, then when firing at about 1200 ° C, clay swells and the surface layer of the molded granule is melted .
  • the technical result of the present invention which allows to solve this problem, is to obtain structural expanded clay granules (expanded clay gravel) with a solid microporous shell and a dense core, with high mechanical strength at a density in the range of 600-800 kg / m 3 .
  • the technical result is achieved by the method of producing expanded clay gravel, which consists in the fact that the dried raw granules are fed into a rotary kiln, the granules are dried in the successive zones of the kiln and fired when the granules move from one end of the kiln to the other and when the temperature rises along the kiln and then expanded clay granules they are cooled, and in the first zone of the furnace the granules are dried at a temperature increase up to 450-500 ° ⁇ , then in the second zone preparatory firing is carried out at a temperature increase from 500 to 1000 ° and at a higher temperature increase rate than in drying the pellets, and in the third zone of the furnace is carried out final annealing at 1050-1100 ° C. In addition, before drying the granules, they are dusted with a modified zeolite.
  • the expanded clay granules are intensively cooled to 60 ° C with a stream of cold air while the hot air is taken out with an additional smoke exhauster
  • the formation of the complex morphological structure of the expanded clay granule occurs due to the fact that its solid carbonaceous core interferes with gas formation processes, thus preventing the process of active expansion in the center of the granule.
  • a method of obtaining structural expanded clay gravel is as follows.
  • Raw granules are produced using known technology.
  • Clay raw materials from the developed quarry enter the territory of the site by truck and are unloaded in the clay reserve, where it is fed with a bulldozer to the clay-ripper, where primary grinding takes place. Further, the raw materials are dosed in accordance with the parameters of the technological regulations and through the box feeder and conveyor belt, is fed to the stone extraction rollers, where the clay is ground to the required size and removed stony inclusions. Then, through a conveyor belt, the crushed clay enters the twin-shaft paddle mixer, where it is further crushed and moistened with water to form moisture. Additives to the base material are also fed into the mixer when adjusting the mineralogical and chemical composition is required through the additive dispenser.
  • the prepared material After the mixer, the prepared material enters the forming rollers, where it granulates. Then, through a conveyor belt, the material enters the dryer drum, where the granules are dried to the required humidity.
  • the temperature in the dryer drum is set according to the curve of firing in a rotary kiln 450 ° C at the entrance to the dryer drum and 150 ° C at the exit of the dryer drum.
  • the material after the drying process has a moisture content of 8-12%. Pellets from the dryer drum through a conveyor belt enter the hopper of the technological stock of granules, having previously gone through the process of dusting with modified zeolite.
  • Zeolite is a natural material, aqueous aluminosilicate, an igneous-sedimentary rock with a rigid framework. Zeolite undergoes two stages of modification - mechanical activation and thermal activation. Dusting is carried out through a hopper with a dispenser.
  • the furnace is divided into technological zones: a drying zone, a preparation-softening zone for granules, a boiling-roasting zone and a pre-cooling zone.
  • the firing curve is adjusted and the length of the technological zones is changed due to the operation of the exhaust fan and burner.
  • the rotary kiln works according to the counterflow principle: raw granules move towards the flow of hot gases.
  • the average residence time of the granules in the oven is 50 - 70 minutes. Firing is carried out according to a given temperature curve.
  • Dried raw granules enter the furnace at a temperature in the furnace of 350-450 ° C, four zones of the furnace pass.
  • the first zone is the granule drying zone, the temperature of the granules in this zone gradually rises to 450-500 ° C.
  • the second zone passes - the preparation zone, with a sharp increase in temperature from 500 to 1000 ° C.
  • This is the main zone in which the formation of the active shell and the formation of a carbonaceous core inside the granule occurs - the effect of a black apple, which gives strength to the expanded clay granule.
  • This process should proceed in a high-speed mode, on the surface of the granule Fe 2 0 3 prevails over FeO, and in the middle, on the contrary, this contributes to the formation of a porous structure on the surface.
  • a temperature of 950 ° ⁇ clay shrinkage begins, and oxygen access to the center of the granule becomes more difficult, unburned carbon (carbonaceous) remains in the center balance).
  • the preparation zone by technological methods is reduced, and the area of the explosion is increased.
  • the formation of a black apple interferes with the processes of gas formation and prevents the process of bloating.
  • the core is sealed, while the outer shell remains porous.
  • the thickness of the outer shell is 225-250 microns.
  • the whole process takes place in an oxidizing environment, which is created by supplying excess air.
  • Ferrous impurities are present in clays in the form of oxide compounds.
  • oxide compounds are intensively reduced to sour, contributing to compaction.
  • a black core remains inside the granules, which indicates the reduction of ferrous oxides to a metallic state. All these processes take place in the preparation zone. With the classical method of producing expanded clay, the preparation zone is not reduced, but lengthened.
  • firing occurs at a temperature of 1050-1 100 ° C, at which the outer shell of the granules swells.
  • expanded clay enters the layered refrigerator, where the material is cooled to 60 ° C at a certain speed. Cooling occurs due to the supply of a cold air stream using a blower fan and an additionally installed smoke exhauster, which performs the selection of hot exhaust air. Then, through the conveyor belt, the calcined and cooled material along the bucket elevator enters the fractionation section. Then, through gravel sorting, a capacity of 300 m each is distributed into fractions in silo banks. Then, through the metering devices, a high-strength ceramic porous aggregate with an active shell is loaded into vehicles or containers (big bags). The whole technological process is controlled by ACS.
  • the proposed method is characterized by a longer drying period to a lower temperature, after which the heating rate of the granules increases sharply and preparatory firing takes place.
  • the length of the preparation zone and the preparation time of the granules is reduced, the preparation process occurs with a sharper rise in temperature, and the temperature of the main firing and its time are reduced in comparison with the known method. This ensures the formation of granules with a dense core.
  • a feature of the proposed method is to change the classical mode of expanded clay firing, which leads to a decrease in gas consumption and an increase in productivity.
  • This technology can be used on clays that contain a lot of organic matter, with early onset of the liquid phase and with a low expansion temperature range, the difference between the maximum possible firing temperature and the start temperature of expansion of this raw material is called.
  • the temperature at which swelling begins is taken to be the temperature at which expanded clay with a granule density of 0.95 g / cm3 is already obtained.
  • the maximum possible firing temperature is the temperature of the beginning of the fusion of the surface of the granules.
  • the obtained expanded clay granules have a spherical or oval shape, the diameter across is 10-20 mm with a porous shell 250-290 microns thick.
  • the resulting expanded clay gravel has a density of 600-800 kg / m and is characterized by a strength that is 50-70% higher than the strength of traditional expanded clay gravel.
  • the resulting structural expanded clay gravel along with high strength has a number of competitive operational characteristics, such as low water absorption

Abstract

The invention relates to the structural materials industry and can be used for producing increased-strength structural expanded clay gravel and lightweight structural concretes based thereon. A method for producing expanded clay gravel comprises feeding partially dried raw granules into a rotary furnace; in consecutive zones of the furnace, subjecting the granules to drying and calcining until expansion thereof while moving the granules from one end of the furnace to the other; and finally cooling the expanded clay granules. The characterizing feature of the method is that, in a first zone of the furnace, granules are dried while the temperature is increased to 450-500°C; then, in a second zone, preliminary calcining is performed while the temperature is increased from 500 to 1000°C at a higher rate than during drying; and in a third zone of the furnace, final calcining is performed at a temperature of 1050-1100°C. The process is conducted in an oxidizing medium. Following final calcining, the expanded clay granules are subjected to intensive cooling to 60°C by a stream of cold air. The method makes it possible to produce structural expanded clay gravel comprised of granules with a microporous outer layer and a solid core, and having a high mechanical strength and a density ranging from 600 to 800 kg/m3.

Description

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННОГО  METHOD FOR PRODUCING A STRUCTURAL
КЕРАМЗИТОВОГО ГРАВИЯ CERAMZITE GRAVEL
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства конструкционного керамзитового гравия повышенной прочности и облегченных конструкционных бетонов на его основе.  The invention relates to the building materials industry and can be used for the production of structural expanded clay gravel of increased strength and lightweight structural concrete based on it.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ  BACKGROUND
Известным и наиболее распространенным способом получения традиционного керамзитового гравия с удельной плотностью 200-500 кг/м3является способ, первой стадией которого является пластической обработка, которая состоит в замешивании на специальных глиномешалках сырьевой глины, формовании из нее сырцовых гранул, которые подвергаются дальнейшей обработке, придающей им сферическую форму. Может быть использовано опудривание сырцовых гранул огнеупорными порошками. Затем гранулы подсушивают в сушильном барабане. The known and most common method for producing traditional expanded clay gravel with a specific density of 200-500 kg / m 3 is the method, the first stage of which is plastic processing, which consists in mixing raw clay on special clay mixers, molding raw granules from it, which are further processed, giving them a spherical shape. Dusting of raw granules with refractory powders may be used. Then the granules are dried in a tumble dryer.
Подсушенные гранулы направляют в печь, выполненную в виде вращающегося барабана с определенным углом наклона, где сначала происходит досушка гранул при постепенном нагреве до 200...600°С, затем при обжиге примерно при 1200°С происходит вспучивание глины и оплавление поверхностного слоя сформованной гранулы. В результате последующего охлаждения образуются легкие керамзитовые гранулы с высокой степенью объемной пористости (С. М. Ицкович, Л. Д. Чумаков, Ю. М. Баженов. ТЕХНОЛОГИЯ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ БЕТОНА. М: «Высшая школа», 1991, глава 8, «Технология производства керамзита». http://bibliotekar.ru/ spravochnik-98-beton/72.htm ) Несмотря на широкое применение легких керамзитов, их механические характеристики являются не высокими (прочность на сжатие в цилиндре не превышает 1.5 МПа). Поэтому весьма актуальной проблемой является их упрочнение. The dried granules are sent to a furnace made in the form of a rotating drum with a certain angle of inclination, where first the granules are dried by gradually heating to 200 ... 600 ° C, then when firing at about 1200 ° C, clay swells and the surface layer of the molded granule is melted . As a result of subsequent cooling, light expanded clay granules with a high degree of bulk porosity are formed (S. M. Itskovich, L. D. Chumakov, Yu. M. Bazhenov. CONCRETE FILLERS TECHNOLOGY. M: Higher School, 1991, chapter 8, “Technology expanded clay production. ”http://bibliotekar.ru/ spravochnik-98-beton / 72.htm) Despite the widespread use of lightweight expanded clay, their mechanical characteristics are not high (compressive strength in the cylinder does not exceed 1.5 MPa). Therefore, a very urgent problem is their hardening.
Решение этой технической проблемы позволит расширить области применения керамзитового гравия в строительстве различных сооружений и дорог, требующих, наряду с другими полезными свойствами, повышенных прочностных характеристик.  The solution to this technical problem will expand the scope of expanded clay gravel in the construction of various structures and roads, requiring, along with other useful properties, high strength characteristics.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ  SUMMARY OF THE INVENTION
Техническим результатом настоящего изобретения, позволяющим решить указанную проблему, является получение конструкционных керамзитовых гранул (керамзитового гравия) с твердой микропористой оболочкой и плотным ядром, обладающих высокой механической прочностью при плотности в интервале 600- 800 кг/м3. The technical result of the present invention, which allows to solve this problem, is to obtain structural expanded clay granules (expanded clay gravel) with a solid microporous shell and a dense core, with high mechanical strength at a density in the range of 600-800 kg / m 3 .
Технический результат достигается способом получения керамзитового гравия, заключающимся в том, что подсушенные сырцовые гранулы подают во вращающуюся печь, подвергают гранулы в последовательно расположенных зонах печи сушке и обжигу при перемещении гранул от одного конца печи к другому и при росте температуры вдоль печи и затем керамзитовые гранулы охлаждают, причем в первой зоне печи осуществляют сушку гранул при росте температуры до 450-500 °С, затем во второй зоне осуществляют подготовительный обжиг при росте температуры от 500 до 1000 °С и при скорости роста температуры большей, чем при сушке гранул, и в третьей зоне печи осуществляют окончательный обжиг при 1050-1100 °С. Кроме того, перед сушкой гранул их опудривают модифицированным цеолитом. The technical result is achieved by the method of producing expanded clay gravel, which consists in the fact that the dried raw granules are fed into a rotary kiln, the granules are dried in the successive zones of the kiln and fired when the granules move from one end of the kiln to the other and when the temperature rises along the kiln and then expanded clay granules they are cooled, and in the first zone of the furnace the granules are dried at a temperature increase up to 450-500 ° С, then in the second zone preparatory firing is carried out at a temperature increase from 500 to 1000 ° and at a higher temperature increase rate than in drying the pellets, and in the third zone of the furnace is carried out final annealing at 1050-1100 ° C. In addition, before drying the granules, they are dusted with a modified zeolite.
Кроме того, после окончательного обжига осуществляют интенсивное охлаждение керамзитовых гранул до 60 °С потоком холодного воздуха при одновременном отборе горячего воздуха дополнительным дымососом  In addition, after the final firing, the expanded clay granules are intensively cooled to 60 ° C with a stream of cold air while the hot air is taken out with an additional smoke exhauster
Формирование сложной морфологической структуры керамзитовой гранулы происходит вследствие того, что ее твердое углистое ядро препятствует процессам газообразования, предотвращая, таким образом, процесс активного вспучивания в центре гранулы.  The formation of the complex morphological structure of the expanded clay granule occurs due to the fact that its solid carbonaceous core interferes with gas formation processes, thus preventing the process of active expansion in the center of the granule.
В результате осуществления предложенного способа происходит формирование сферических гранул керамзитового гравия, имеющих твердое, механически прочное ядро и микропористую оболочку, что существенно отличает их морфологию от гранул, получаемых известными методами.  As a result of the implementation of the proposed method, the formation of spherical granules of expanded clay gravel having a solid, mechanically strong core and microporous shell, which significantly distinguishes their morphology from granules obtained by known methods.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ  MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Способ получения конструкционного керамзитового гравия осуществляется следующим образом.  A method of obtaining structural expanded clay gravel is as follows.
Получение сырцовых гранул осуществляется по известной технологии. Глинистое сырье с разрабатываемого карьера поступает на территорию участка автотранспортом и разгружается в глинозапаснике, где с помощью бульдозера подается в глинорыхлитель, где происходит первичное измельчение. Далее сырье дозируется в соответствии с параметрами технологического регламента и через ящичный подаватель и по ленточному транспортеру, подается на камневыделительные вальцы, где происходит измельчение глины до необходимых размеров и удаление каменистых включений. Затем по ленточному конвейеру измельченная глина поступает в смеситель двухвальный лопастной, где дополнительно измельчается и увлажняется водой до формующей влажности. Также в смеситель подаются добавки к основному материалу, когда требуется корректировка минералогического и химического состава, через дозатор добавок. После смесителя подготовленный материал поступает на формующие вальцы, где происходит его гранулирование. Затем по ленточному конвейеру материал поступает в сушильный барабан, где происходит сушка гранул до требуемой влажности. Температура в сушильном барабане устанавливается согласно кривой обжига во вращающейся печи 450°С на входе в сушильный барабан и 150°С на выходе из сушильного барабана. Материал после процесса сушки имеет влажность 8-12 %. Гранулы из сушильного барабана по ленточному транспортеру поступают в бункер технологического запаса гранул, предварительно пройдя процесс опудривания цеолитом модифицированным. Цеолит - это природный материал водный алюмосиликат извержено- осадочная порода, имеющая жесткий каркас. Цеолит проходит две стадии модификации - механическую активацию и термическую активацию. Опудривание осуществляется через бункер с дозатором. Raw granules are produced using known technology. Clay raw materials from the developed quarry enter the territory of the site by truck and are unloaded in the clay reserve, where it is fed with a bulldozer to the clay-ripper, where primary grinding takes place. Further, the raw materials are dosed in accordance with the parameters of the technological regulations and through the box feeder and conveyor belt, is fed to the stone extraction rollers, where the clay is ground to the required size and removed stony inclusions. Then, through a conveyor belt, the crushed clay enters the twin-shaft paddle mixer, where it is further crushed and moistened with water to form moisture. Additives to the base material are also fed into the mixer when adjusting the mineralogical and chemical composition is required through the additive dispenser. After the mixer, the prepared material enters the forming rollers, where it granulates. Then, through a conveyor belt, the material enters the dryer drum, where the granules are dried to the required humidity. The temperature in the dryer drum is set according to the curve of firing in a rotary kiln 450 ° C at the entrance to the dryer drum and 150 ° C at the exit of the dryer drum. The material after the drying process has a moisture content of 8-12%. Pellets from the dryer drum through a conveyor belt enter the hopper of the technological stock of granules, having previously gone through the process of dusting with modified zeolite. Zeolite is a natural material, aqueous aluminosilicate, an igneous-sedimentary rock with a rigid framework. Zeolite undergoes two stages of modification - mechanical activation and thermal activation. Dusting is carried out through a hopper with a dispenser.
Опудренные гранулы из бункера запаса через дозирующее устройство - тарельчатый питатель поступают в печь вращающуюся, где происходит технологический обжиг. Обжиг осуществляется во вращающейся печи, представляющих собой цилиндрический металлические барабан диаметром 2,5 м и длиной до 40 м, футерованные изнутри огнеупорным кирпичом. Печь устанавливается с уклоном 3% и вращается вокруг своей оси. Благодаря этому сырцовые гранулы, подаваемые в верхний конец печи, при ее вращении постепенно передвигаются к другому концу печи, где установлена специальная горелка с регулируемыми параметрами: длина факела, мощность подаваемого воздушного потока на горение, отбор горячего воздуха - все это достигается регулировкой воздушных потоков подаваемого и отбираемого воздуха и работой дутьевых вентиляторов, и дымососом. При помощи дымососа печь разделяется на технологические зоны: зона сушки, зона подготовки- размягчения гранул, зона взвара-обжига и зона предварительного охлаждения. Регулировка кривой обжига и изменение длины технологических зон производится за счет работы дымососа и горелки. Вращающаяся печь работает по принципу противотока: сырцовые гранулы перемещаются навстречу потоку горячих газов. Среднее время пребывания гранул в печи 50 - 70 мин. Обжиг проводят по заданной температурной кривой.Powdered granules from the stock hopper through a metering device - a plate feeder enter the rotary kiln, where technological firing takes place. Firing is carried out in a rotary kiln, which is a cylindrical metal drum with a diameter of 2.5 m and a length of 40 m, lined with fireproof bricks from the inside. The furnace is installed with a slope of 3% and rotates around its axis. Due to this, raw granules fed to the upper end of the furnace, when rotation gradually move to the other end of the furnace, where a special burner with adjustable parameters is installed: torch length, power of the supplied air flow for combustion, selection of hot air - all this is achieved by adjusting the air flows of the supplied and drawn air and the operation of the blower fans, and the smoke exhaust. With the help of a smoke exhauster, the furnace is divided into technological zones: a drying zone, a preparation-softening zone for granules, a boiling-roasting zone and a pre-cooling zone. The firing curve is adjusted and the length of the technological zones is changed due to the operation of the exhaust fan and burner. The rotary kiln works according to the counterflow principle: raw granules move towards the flow of hot gases. The average residence time of the granules in the oven is 50 - 70 minutes. Firing is carried out according to a given temperature curve.
Подсушенные сырцовые гранулы входят в печь при температуре в печи 350-450°С, проходят четыре зоны печи. Первая зона - зона сушки гранул, температура гранул в данной зоне постепенно поднимается до 450-500°С. Далее проходят вторую зону - зону подготовки, при резком росте температуры от 500 до 1000°С. Это основная зона, в которой происходит образование активной оболочки и формирование внутри гранулы углистого ядра - эффект черного яблока, что придает прочность керамзитовой грануле. Этот процесс должен протекать в скоростном режиме, на поверхности гранулы Fe203 преобладает над FeO, а в середине, наоборот, это способствует образованию пористой структуры на поверхности. При температуре 950°С начинается усадка глины, и доступ кислорода к центру гранулы затрудняется, в центре остается невыгоревший углерод (углистый остаток). Зона подготовки технологическими приемами сокращается, а зона взвара увеличивается. Образование черного яблока препятствует процессам газообразования и предотвращает процесс вспучивания. Сердцевина уплотнена, а наружная оболочка при этом остается пористой. Толщина наружной оболочки составляет 225-250 мкм. Весь процесс происходит в окислительной среде, которая создается путем подачи избыточного количества воздуха. Железистые примеси присутствуют в глинах в виде окисных соединений. При температуре 950°С, окисные соединения, интенсивно восстанавливаются в закисные, способствуя уплотнению. Внутри гранул в этом случае остается черная сердцевина, которая свидетельствует о восстановлении железистых окислов до металлического состояния. Все эти процессы протекают в зоне подготовки. При классическом способе получения керамзита зону подготовки не сокращают, а удлиняют. Dried raw granules enter the furnace at a temperature in the furnace of 350-450 ° C, four zones of the furnace pass. The first zone is the granule drying zone, the temperature of the granules in this zone gradually rises to 450-500 ° C. Then the second zone passes - the preparation zone, with a sharp increase in temperature from 500 to 1000 ° C. This is the main zone in which the formation of the active shell and the formation of a carbonaceous core inside the granule occurs - the effect of a black apple, which gives strength to the expanded clay granule. This process should proceed in a high-speed mode, on the surface of the granule Fe 2 0 3 prevails over FeO, and in the middle, on the contrary, this contributes to the formation of a porous structure on the surface. At a temperature of 950 ° С, clay shrinkage begins, and oxygen access to the center of the granule becomes more difficult, unburned carbon (carbonaceous) remains in the center balance). The preparation zone by technological methods is reduced, and the area of the explosion is increased. The formation of a black apple interferes with the processes of gas formation and prevents the process of bloating. The core is sealed, while the outer shell remains porous. The thickness of the outer shell is 225-250 microns. The whole process takes place in an oxidizing environment, which is created by supplying excess air. Ferrous impurities are present in clays in the form of oxide compounds. At a temperature of 950 ° C, oxide compounds are intensively reduced to sour, contributing to compaction. In this case, a black core remains inside the granules, which indicates the reduction of ferrous oxides to a metallic state. All these processes take place in the preparation zone. With the classical method of producing expanded clay, the preparation zone is not reduced, but lengthened.
Далее в третьей зоне - зоне взвара происходит обжиг при температуре 1050-1 100°С, при которой происходит вспучивание наружной оболочки гранул.  Further, in the third zone - the zone of the blasting, firing occurs at a temperature of 1050-1 100 ° C, at which the outer shell of the granules swells.
Далее в четвертой зоне печи идет процесс интенсивного охлаждения - снижение температуры с 1 100 до 800°С.  Then in the fourth zone of the furnace there is a process of intensive cooling - a decrease in temperature from 1,100 to 800 ° C.
Затем керамзит поступает в холодильник слоевой, где происходит охлаждение материала до 60°С с определенной скоростью. Охлаждение происходит за счет подачи холодного воздушного потока при помощи дутьевого вентилятора и дополнительно установленного дымососа, осуществляющего отбор горячего отработанного воздуха. Затем по ленточному транспортеру обожженный и охлажденный материал по ковшовому элеватору поступает на участок разделения на фракции. Далее через гравиесортировку распределяется по фракциям в силосные банки емкость 300 м каждая. Затем через дозирующие устройства высокопрочный керамический пористый заполнитель с активной оболочкой загружается в автотранспорт или в тару (биг-бэги). Весь технологический процесс управляется АСУ. Then expanded clay enters the layered refrigerator, where the material is cooled to 60 ° C at a certain speed. Cooling occurs due to the supply of a cold air stream using a blower fan and an additionally installed smoke exhauster, which performs the selection of hot exhaust air. Then, through the conveyor belt, the calcined and cooled material along the bucket elevator enters the fractionation section. Then, through gravel sorting, a capacity of 300 m each is distributed into fractions in silo banks. Then, through the metering devices, a high-strength ceramic porous aggregate with an active shell is loaded into vehicles or containers (big bags). The whole technological process is controlled by ACS.
По сравнению с известным способ предложенный способ характеризуется более длинным периодом сушки до более низкой температуры, после чего резко повышается скорость нагрева гранул и проходит подготовительный обжиг. Длина зоны подготовки и время подготовки гранул сокращается, процесс подготовки происходит при более резком подъеме температуры, а температура основного обжига и его время сокращено по сравнению с известным способом. Это обеспечивает формирование гранул с плотной сердцевиной. Compared with the known method, the proposed method is characterized by a longer drying period to a lower temperature, after which the heating rate of the granules increases sharply and preparatory firing takes place. The length of the preparation zone and the preparation time of the granules is reduced, the preparation process occurs with a sharper rise in temperature, and the temperature of the main firing and its time are reduced in comparison with the known method. This ensures the formation of granules with a dense core.
Особенность предложенного способа состоит в изменении классического режима обжига керамзита, что приводит к снижению расхода газа и увеличению производительности. Данную технологию можно применять на глинах, имеющих в своем составе много органики, с ранними сроками наступления жидкой фазы и с низким температурным интервалом вспучивания, так называют разницу между предельно возможной температурой обжига и температурой начала вспучивания данного сырья. За температуру начала вспучивания принимают ту температуру, при которой уже получается керамзит с плотностью гранулы 0,95 г/смЗ. Предельно возможной температурой обжига считается температура начала оплавления поверхности гранул. Состав глинистого сырья, его влажность на входе в печь обжиги, опудривание цеолитом модифицированным, изменение режимов обжига, перестройка зон печи, создание эффекта черного яблока внутри каждой гранулы, по аналогии с керамическим кирпичом, поддержание окислительной среды в зоне подготовки, установка дополнительного оборудования - дымососа, производящего отбор горячего влажного отработанного воздуха из слоевого холодильника, применение горелочного устройства с регулируемыми параметрами - все это дает возможность получить керамический заполнитель с активной оболочкой. В стандартной классической технологии эти приемы отсутствуют. A feature of the proposed method is to change the classical mode of expanded clay firing, which leads to a decrease in gas consumption and an increase in productivity. This technology can be used on clays that contain a lot of organic matter, with early onset of the liquid phase and with a low expansion temperature range, the difference between the maximum possible firing temperature and the start temperature of expansion of this raw material is called. The temperature at which swelling begins is taken to be the temperature at which expanded clay with a granule density of 0.95 g / cm3 is already obtained. The maximum possible firing temperature is the temperature of the beginning of the fusion of the surface of the granules. The composition of the clay raw material, its moisture at the entrance to the kiln, dusting with modified zeolite, changing the kiln regimes, rebuilding the kiln zones, creating a black apple effect inside each granule, by analogy with ceramic bricks, maintaining an oxidizing environment in the preparation zone, installing additional equipment - a smoke exhauster selecting hot humid exhaust air from a layered refrigerator, using a burner device with adjustable parameters - all this makes it possible to obtain ceramic s filling with an active coating. In standard classical technology, these techniques are absent.
Полученные керамзитовые гранулы имеют сферическую или овальную форму, диаметр в поперечнике составляет 10-20 мм с пористой оболочкой толщиной 250-290 мкм. Получаемый керамзитовый гравий имеет плотность 600-800 кг/м и характеризуется прочностью, на 50-70% превосходящую прочность традиционного керамзитового гравия.  The obtained expanded clay granules have a spherical or oval shape, the diameter across is 10-20 mm with a porous shell 250-290 microns thick. The resulting expanded clay gravel has a density of 600-800 kg / m and is characterized by a strength that is 50-70% higher than the strength of traditional expanded clay gravel.
Полученный конструкционный керамзитовый гравий наряду с высокой прочностью обладает рядом конкурентных эксплуатационных характеристик, таких как, низкое водопоглощение The resulting structural expanded clay gravel along with high strength has a number of competitive operational characteristics, such as low water absorption
(5-10%), высокая тепло-и звукоизолирующая способность, водо- и морозостойкость, а также негорючесть. (5-10%), high heat and sound insulating ability, water and frost resistance, as well as incombustibility.
Показано, что конструкционный керамзитобетон, в котором в качестве заполнителя использован полученный предложенным способ гравий, класса по прочности В25-В50 обладает повышенной по сравнению с тяжелыми бетонами на щебне высокими показателями ударной вязкости, морозостойкостью, трещино- и сейсмостойкостью, способностью выдерживать большие изгибные нагрузки, хорошими показателями по истираемости. Эти конкурентные характеристики обусловлены близкими значениями коэффициентов термического расширения керамзита и бетонной матрицы, хорошей межфазной адгезией (из-за близкого химического сродства компонентов смеси). В результате достигается повышенная эксплуатационная надежность и долговечность бетонных конструкций. It is shown that structural expanded clay concrete, in which gravel obtained by the proposed method is used as a filler, strength class B25-B50 has high impact strength, frost resistance, crack and seismic resistance compared to heavy concrete on crushed stone ability to withstand large bending loads, good abrasion performance. These competitive characteristics are due to close values of the coefficients of thermal expansion of expanded clay and concrete matrix, good interfacial adhesion (due to the close chemical affinity of the components of the mixture). The result is increased operational reliability and durability of concrete structures.
Помимо вышеуказанных преимуществ, применение конструкционного керамзитового гравия (взамен гранитного щебня) в бетонных конструкциях позволяет значительно снизить их вес, расход закладной арматуры и, тем самым, уменьшить нагрузки на фундамент и другие несущие конструкции.  In addition to the above advantages, the use of structural expanded clay gravel (instead of crushed granite) in concrete structures can significantly reduce their weight, consumption of embedded reinforcement and, thereby, reduce the load on the foundation and other supporting structures.
Разработка и включение в линию инновационных видов современного оборудования, приспособлений и специальных нестандартных устройств, а также изменения стандартного технологического процесса обжига и охлаждения позволяет добиться получения видоизмененного керамзитового гравия, обладающего другими физико-механическими свойствами.  The development and inclusion in the line of innovative types of modern equipment, devices and special non-standard devices, as well as changes in the standard technological process of firing and cooling, allows to obtain modified expanded clay gravel with other physical and mechanical properties.

Claims

ФОРМУЛА FORMULA
1. Способ получения керамзитового гравия, заключающийся в том, что подсушенные сырцовые гранулы подают во вращающуюся печь, подвергают гранулы в последовательно расположенных зонах печи сушке и обжигу при перемещении гранул от одного конца печи к другому и при росте температуры вдоль печи и затем керамзитовые гранулы охлаждают, отличающийся тем, что в первой зоне печи осуществляют сушку гранул при росте температуры до 450-500 °С, затем во второй зоне осуществляют подготовительный обжиг при росте температуры от 500 до 1000 °С и при скорости роста температуры большей, чем при сушке гранул, и в третьей зоне печи осуществляют окончательный обжиг при 1050-1100 °С.  1. The method of producing expanded clay gravel, which consists in the fact that the dried raw granules are fed into a rotary kiln, the granules are dried and calcined in successive zones of the kiln when the granules are moved from one end of the kiln to the other and the temperature increases along the kiln and then the expanded clay granules are cooled characterized in that in the first zone of the furnace the granules are dried at a temperature increase up to 450-500 ° С, then in the second zone preparatory firing is carried out at a temperature increase from 500 to 1000 ° С and at a growth rate temperatures higher than when drying granules, and in the third zone of the furnace carry out the final firing at 1050-1100 ° C.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед сушкой гранул их опудривают модифицированным цеолитом.  2. The method according to claim 1, characterized in that before drying the granules they are dusted with a modified zeolite.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после окончательного обжига осуществляют интенсивное охлаждение керамзитовых гранул до 60 °С потоком холодного воздуха при одновременном отборе горячего воздуха.  3. The method according to p. 1, characterized in that after the final firing, the expanded clay granules are intensively cooled to 60 ° C with a stream of cold air while the hot air is taken out.
PCT/RU2017/000118 2016-12-16 2017-03-07 Method for producing structural expanded clay gravel WO2018111141A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149595 2016-12-16
RU2016149595A RU2639010C1 (en) 2016-12-16 2016-12-16 Method for producing constructional keramzite gravel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018111141A1 true WO2018111141A1 (en) 2018-06-21

Family

ID=60718724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000118 WO2018111141A1 (en) 2016-12-16 2017-03-07 Method for producing structural expanded clay gravel

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2639010C1 (en)
WO (1) WO2018111141A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111825430A (en) * 2019-04-15 2020-10-27 淮南东辰集团有限责任公司 High-strength coal gangue ceramsite and preparation method thereof
CN114560641A (en) * 2022-02-16 2022-05-31 北京蚯蚓科技有限公司 Method for preparing gravel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU718423A1 (en) * 1978-02-13 1980-02-29 Конструкторско-Технологический Институт Минпромстроя Ссср Method of producing porous clay filler
DE3908172A1 (en) * 1989-03-13 1990-09-20 Andreas Dipl Ing Gumbmann Porous mineral light-weight aggregate granulate and process for the production thereof
RU2491242C1 (en) * 2012-05-22 2013-08-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Method of making claydite gravel

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU675028A1 (en) * 1977-11-01 1979-07-25 Государственный Научно-Исследовательский Институт По Керамзиту Ниикерамзит Method of making light filler
SU1222652A1 (en) * 1984-11-19 1986-04-07 Северный Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института По Строительству Магистральных Трубопроводов Method of producing light-weight aggregate
RU2397963C2 (en) * 2008-12-02 2010-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Method of preparing expanded clay

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU718423A1 (en) * 1978-02-13 1980-02-29 Конструкторско-Технологический Институт Минпромстроя Ссср Method of producing porous clay filler
DE3908172A1 (en) * 1989-03-13 1990-09-20 Andreas Dipl Ing Gumbmann Porous mineral light-weight aggregate granulate and process for the production thereof
RU2491242C1 (en) * 2012-05-22 2013-08-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Method of making claydite gravel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ITSKOVICH SM. ET AL.: "Tekhnologia zapolnitelei betona", VYSSHAIA SHKOLA, vol. 176, 1991, Moskva, pages 178 - 183 , 189, 201 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111825430A (en) * 2019-04-15 2020-10-27 淮南东辰集团有限责任公司 High-strength coal gangue ceramsite and preparation method thereof
CN114560641A (en) * 2022-02-16 2022-05-31 北京蚯蚓科技有限公司 Method for preparing gravel
CN114560641B (en) * 2022-02-16 2023-06-06 北京蚯蚓科技有限公司 Method for preparing gravel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2639010C1 (en) 2017-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2676892A (en) Method for making unicellular spherulized clay particles and articles and composition thereof
Chen et al. Producing synthetic lightweight aggregates from reservoir sediments
Veyseh et al. The use of polystyrene in lightweight brick production
EA025034B1 (en) Clinker substitute based on calcined clay
CA2643069A1 (en) Production of secondary aggregates
US4472201A (en) Hydraulic heat-resisting material and premold product made of such hydraulic heat-resisting material
WO2009024826A1 (en) Production of secondary aggregates
RU2639010C1 (en) Method for producing constructional keramzite gravel
CN112521174A (en) Preparation method of coal gangue ceramsite, coal gangue ceramsite self-insulation wall and preparation method thereof
Gultekin et al. Effect of curing type on microstructure and compressive strength of geopolymer mortars
US5830394A (en) Process for making building products, production line, process for firing, apparatus for firing, batch, building product
US4102700A (en) Process for the production of a mixture to be utilized in the production of building materials and a device for carrying out the process
KR100591060B1 (en) composition of lightweight aggregate and menufacturing method of lightweight aggregate thereby
CN1793053A (en) Light thermal insulation fire-resistant pouring material by blast furnace slag and preparation process thereof
CN104402520B (en) A kind of production method of premixing light aggregate concrete heat-insulating material
US2627642A (en) Method of vesiculation
JP5114742B2 (en) Method for producing carbon-containing unfired pellets for blast furnace
US3702257A (en) Manufacture of lightweight aggregate
Goncharova et al. Refractory materials for steel-making equipment lining
GB2218412A (en) Lightweight aggregates
Sutar et al. Study and review of ordinary Portland cement
CN107162518A (en) Concrete solid brick and preparation method thereof
Nor et al. The effect Na2SiO3/NaOH ratio to specific gravity and water absorption of artifiticial geopolymer aggregate dolomite based
Bendary et al. Performance of Imported Granulated Blast-Furnace Slag (IGBFS) Rich Cement Against Fire Resistance
RU2452704C2 (en) Method to produce semi-finished product for manufacturing of building material

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17882243

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 28.11.2019)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17882243

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1