Процесс вспучивания вермикулита, свойства продукта

Вспученный вермикулит — сыпучий теплоизоляционный материал со слоистой сообщающейся пористостью, зерна которого состоят из пакетов деформированных слюдяных пластин, имеющих золотисто-латунный цвет.

Хотя в сырьевом вермикулите содержится вода, имеющая различные формы связи (химически связанная, межпакетная, адсорбированная на плоскостях спайности, цеолитная, гигроскопическая), главную роль при вспучивании играет уход межпакетной и химически связанной воды в интервале температур 200—1000°С.

Вспучивание происходит главным образом за счет механического воздействия упругого водяного пара, мгновенно образующегося при термической обработке зерен вермикулита. При этом расщепляются и раздвигаются пластины слюды в направлении, перпендикулярном плоскости спайности, с увеличением объема зерен в 15 и более раз.

По аналогии с перлитом качество вспучивания вермикулита оценивают коэффициентом вспучивания, численное значение которого 4—10.

Уменьшение размера зерен вспученного вермикулита увеличивает его среднюю плотность (рис. 3.94). Оптимальным является время обжига 2—3 мин при температуре 900—1100°С. Увеличение продолжительности обжига при этих температурах хотя и несколько снижает среднюю плотность, однако вызывает резкое возрастание хрупкости продукта (рис. 3.95). На вспучивание направляют частицы не более 15 мм. Обжиг может производиться в шахтных и трубчатых печах во взвешенном состоянии.

В шахтных печах частицы сырья, подаваемые сверху через загрузочные воронки, попадают в восходящий поток горячих газов, вспучиваются и падают в бункер по наклонному поду печи. Обязательным требованием в данном случае является однородность сырья по фракционному составу и степени гидратации. В противном случае более крупные или менее гидратированные частицы не успеют полностью вспучиться.

Трубчатая печь (комбайн) лишена таких ограничений в технологии и позволяет использовать полифракционное сырье с различным содержанием воды. Печь (рис. 3.96) состоит из верхнего вращающегося барабана, где сырье сушится отходящими газами, и нижней неподвижной трубы, где и происходит вспучивание сырья. Вспученный продукт собирается в циклонной камере.

Агрегат работает на жидком и газообразном топливе по принципу прямотока, что позволяет применять сырье разной гранулометрии, так как мелкие частицы, быстрее вспучиваясь, раньше уносятся из печи, а более крупные задерживаются до полного вспучивания и затем тоже уносятся потоком газов. Таким образом, осуществляется саморегулирование времени пребывания частиц в зоне обжига.

По нормативным документам вспученный вермикулит по средней плотности делят на три марки — 100, 150, 200, а по фракционному составу соответственно — на крупный (размер зерен 5—10 мм), средний (0,6—5 мм) и мелкий (менее 0,6 мм).

Тепропроводность материала составляет 0,056—0,07 Вт/(м·°С) и зависит от средней плотности, размера зерен и температуры эксплуатации.

Повышение хрупкости вермикулита, полученного при высоких температурах, отрицательно сказывается на его теплоэксплуатационных характеристиках за счет измельчения при транспортировании и укладке.

Вспученный вермикулит обладает высокой термостойкостью, что позволяет использовать его для высокотемпературной изоляции до 1100°С. Водопоглощение его высокое за счет практически полностью открытой пористости. Он биостоек, малогигроскопичен, в отличие от перлита обладает упругостью, т. е. способностью частично восстанавливать свой объем после снятия нагрузки.