Высушенные изделия направляют на склад готовой продукции и укладывают в штабеля.
4. Контроль технологических процессов
4.1 Цеховой контроль
4.1.1 Обжиг вермикулита
Как уже говорилось выше, при нагревании зерна слюд вспучиваются, причем особенно значительно увеличиваются в объеме зерна вермикулита. Вспучивание слюд обычно начинается при температурах 160—200°С и заканчивается при 700—900°С (иногда до 1100°С).
Дальнейшее повышение температуры обычно ведет к некоторому увеличению объемного веса вспучиваемого вермикулита.
Первый эндотермический эффект обнаруживается у всех образцов при температурах 150—250°С (по другим данным, 100—200°С), причем у вермикулитов раньше, у слюд позже. По-видимому, этот эффект соответствует потере сорбционной воды, поскольку его можно и не получить, если образцы предварительно подвергнуть длительной сушке при температурах 105—110°С. Это обстоятельство вместе с тем свидетельствует о больших силах адсорбции воды на поверхностях листочков слюд.
Второй эндотермический эффект у вермикулита и гидрослюд наблюдается при температурах 240—280°С, причем у вермикулитов при этих же температурах происходит интенсивное вспучивание.
Следует предполагать, что в этом случае выделяется вода, связанная с обменными ионами (межпакетная), о чем свидетельствует скачкообразная потеря в весе образцов в данном интервале температур. Характерно, что у других видов слюд этот эффект отсутствует.
Третий четко выраженный эндотермический эффект появляется при температурах 710—840°С как у вермикулита, так и у слюд (по другим данным до 900°С). Этот эффект соответствует выделению кристаллизационной воды.
Причиной вспучивания зерен слюд, гидрослюд и вермикулитов, по-видимому, является механическое воздействие упругого водяного пара, мгновенно образующегося в процессе дегидратации слюд при интенсивном нагревании. образованием внутризерновых пустот — каналов, по которым пар удаляется в атмосферу.
Возможно, что наряду с механическим воздействием упругого водяного пара вспучивание зерен слюд вызывается также внутренними изменениями, происходящими в структурной решетке слюды вследствие удаления цеолитной и гидратной воды, приводящими к потере плоскостной формы частиц слюды (короблению). В результате этого происходит отрыв листочков слюды по большей части их площади с сохранением связи на выпуклостях деформированных листочков.
Процесс вспучивания зерен вермикулита приводит к тому, что в результате обжига вермикулита-сырца получается весьма легкий рыхлый (зернистый) материал — вспученный вермикулит с объемным насыпным весом в пределах 75—400 кг/м3. Последний зависит от:
а) химического состава сырья, его структуры, влажности;
б) размера зерен вермикулита-сырца, предназначенного для вспучивания (толщина, диаметр, зерновой состав);
в) режима обжига вермикулита (температура, продолжительность) .Зависимости характеристик вспучиваемости вермикулита от раз мера зерен, режима обжига, влажности и других факторов были изучены в ЛИСИ и ВНИИ Теплопроект.
В табл. 5 приведены объемные веса вспученного вермикулита Булдымского месторождения, образцы которого обжигались при различных температурах и различной продолжительности обжига. Приведенные данные показывают, что более легкий вермикулит получается при кратковременном (2—3 мин) воздействии на сырец температуры 900—1 Ю0°С. Увеличение продолжительности обжига хотя и приводит к дальнейшему некоторому понижению объемного веса продукта, но вермикулит при этом становится более хрупким и при укладке его в конструкции, а также в производстве формованных теплоизоляционных изделий объемный вес его возрастает вследствие поломки зерен.
Таблица 5
Влияние температуры и продолжительности обжига на объемный вес (в кг/м3) вспученного вермикулита
| Продолжительность обжига в мин | Температура | ||||||||
| 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | |
| 1 | 405 | 295 | 275 | 240 | 225 | 190 | 175 | 189 | 188 |
| 2 | 331 | 282 | 268 | 242 | 212 | 136 | 162 | 184 | 180 |
| 3 | 303 | 262 | 273 | 231 | 214 | 182 | 158 | 170 | 180 |
| 4 | 302 | 271 | 255 | 219 | 195 | 183 | 158 | 169 | 177 |
| 5 | 334 | 295 | 245 | 220 | 195 | 182 | 150 | 168 | 180 |
| 10 | 342 | 276 | 225 | 215 | 198 | 180 | 153 | 170 | 208 |
| 15 | 330 | 275 | 226 | 215 | 183 | 181 | 156 | 181 | 200 |
| 20 | 296 | 265 | 224 | 202 | 179 | 178 | 168 | 186 | 210 |
Приведена зависимость объемного насыпного веса вспученного вермикулита от размера зерен. Из графика следует, что объемный насыпной вес вспученного вермикулита значительно возрастает с уменьшением размера зерен. Увеличивается при этом также и коэффициент теплопроводности. Но при использовании вспученного вермикулита в виде засыпки для высокотемпературной изоляции следует учитывать, что коэффициент теплопроводности такой засыпки с повышением температуры медленнее возрастает у мелкозернистого вермикулита, нежели у крупнозернистого, поскольку с повышением температуры у такого вермикулита существенно увеличивается конвективный теплообмен в межзерновых пустотах. Из этого следует, что для высокотемпературной тепловой изоляции в качестве засыпки следует применять вспученный вермикулит с мелкими и средними размерами зерен, а при наличии крупнозернистого вермикулита — добавлять к нему мелкозернистый в количестве 40—60% (по весу).
Что касается оптимальной формы зерен вспученного вермикулита (соотношение толщины и диаметра зерна), при использовании его в теплоизоляционных засыпках, наименьший объемный вес засыпки имеют при пластинчатой форме зерен (толщина меньше диаметра). В производстве формованных теплоизоляционных изделий, наоборот, изделия меньшего объемного веса получаются при применении вермикулита с зернами кубической или параллелепипедной формы (толщина равна или больше диаметра). Кубическая или параллелепипедная форма зерен вспученного вермикулита образуется, если при дроблении вермикулита-сырца измельчать зерна до толщины не меньше 0,2—0,25 мм.
Вспученный вермикулит в зависимости от объемного насыпного веса и размеров частиц зерен сырца можно характеризовать маркой, например: 150—10, 200—2,5 и т. п., в которой первая цифра обозначает объемный вес вспученного вермикулита (не более), а вторая — размер фракции вермикулита до обжига (размер ячеек сита, через которые данная фракция прошла и задержалась на следующем, более мелком сите, т. е. при цифре 10 — фракция 5—10 и т. п.).
Коэффициент теплопроводности вспученного вермикулита, уплотненного удельной нагрузкой 0,1 кГ/см2 при средней температуре - 25°С, должен быть не более: для крупного вермикулита — 0,085, среднего— 0,1, мелкого и особо мелкого — 0,12 ккал/м • ч - град (соответственно: 0,1; 0,12 и 0,14 вт/м • град).
Сжимаемость вспученного вермикулита под удельной нагрузкой 0,1 кГ/см2 не должна превышать (в %): для крупного вермикулита— 16, для среднего—12, для мелкого—10 и для особо мелкого—8.
Влажность вспученного вермикулита не должна превышать 10%.
4.2 Лабораторный контроль
4.2.1. Для контрольной проверк качества вермикулита, а также соответствия его требованиям настоящего стандарта должны применяться правила отбора проб и методы испытаний, указанные ниже.
4.2.2. Зерновой состав вермикулита определяют путем рассева средней пробы в количестве 0,5 кг сквозь набор сит с размерами отверстий в свету 0,6; 5,0 и 10,0 мм. Просеивание сквозь сита производят последовательно, начиная с сита с большим размером отверстий. Рассев пробы производят небольшими порциями (частями пробы) механическим или ручным способом. Просеивание считают законченным, если при встряхивании сита не наблюдается падения зерен вермикулита. Продолжительность просеивания пробы не должны превышать 10 мин.
Результаты ситового анализа выражают полными остатками на указанных ситах в процентах по массе.
4.2.3. Контроль правильности геометрической формы.