ЗАПОЛНЯЮЩИЕ КОМПОНЕНТЫ В КОНГЛОМЕРАТАХ И ДОБАВКИ, ВВОДИМЫЕ В СМЕСИ

 

Заполнители (и наполнители) классифицируют по составу — не­органические и органические, происхождению — природные и ис­кусственные, внешнему виду и форме частиц — зернистые (крупно-, средне- и мелкозернистые), порошкообразные, фиброволокнистые, стержневые и др., средней плотности — тяжелые и легкие, плотные и пористые, по взаимодействию с вяжущим веществом — высокоак­тивные, активные, малоактивные и неактивные.

Заполнители (и наполнители) получают либо непосредственно из пород, либо с помощью химической переработки сырья. Их изго­товляют в производственных условиях в результате выполнения определенных технологических операций: измельчение и помол сы­рья, фракционирование, промывка, обезвоживание, сушка и, при необходимости, нагревание, обжиг и вспучивание, обогащение, хи­мическая и физико-химическая обработка и др. Дробление грубо­зернистых заполнителей (щебня, гравия, древесной дробленки и др.) производят с целью получения крупных частиц необходимых разме­ров, повышенной однородности и плотности. Помол мелкозерни­стых материалов применяют для повышения их активности, увели­чения удельной и суммарной поверхности минеральных порошко­образных продуктов. В табл. 9.3 приведены вид и степень измельче­ния материала.

Таблица 9.3. Степень измельчения материала при дроблении

 

 

Вид измельчения материала	Средний размер, мм	Степень измельчения D/d
кусков до измельчения D	зерен или частиц после измельчения, d
Крупное дробление Среднее дробление Мелкое дробление Тонкое измельчение Сверхтонкое измельчение	300—1500 100—300 20—50 2—10 0,075—2	100—300 10—50 2—10 0,075—2 0,0001—0,075	2—6 5—10 10—50 50—100

 

Материалы измельчают в дробилках, камнекрошилках и мель­ницах тонкого и сверхтонкого измельчения. Для повышения насып­ной плотности (уменьшения пустотности) заполнителей их разделя­ют на фракции (фракционируют) с разной крупностью зерен, а из получаемых фракций составляют нужные смеси заполнителей. Фракционирование часто совмещают с измельчением. Порошкооб­разные наполнители фракционируют сепарацией, причем получае­мые крупные частицы доизмельчаются повторно. Одним из важных свойств порошкообразного наполнителя служит плотность, зависи­мая от зернового состава. Степень дисперсности порошкообразного наполнителя ограничивается. При очень высокой дисперсности час­тицы спонтанно агрегируются (слипаются) с уменьшением удельной поверхности агрегатов, комкованием и повышением неоднородно­сти. Необходимую степень дисперсности порошкообразного напол­нителя определяют экспериментально, учитывая, что при длитель­ном хранении высокодисперсного наполнителя происходит частич­ная потеря его активности вследствие адсорбции и хемосорбции ве­ществ из окружающей среды.

Важная роль отводится промывке водой зернистых заполнителей (песка, гравия, щебня) для освобождения от загрязняющих глинистых, илистых, пылевидных и других примесей. Эти примеси ухудшают ка­чество ИСК, уменьшают их однородность и прочность, препятствуют сцеплению заполнителя с вяжущим веществом. Промывку заполните­лей водой часто совмещают с их фракционированием.

После промывки заполнитель обезвоживают механическим спо­собом (отстаиванием, фильтрацией, отжимом, грохочением, центри­фугированием, гидроклассификацией) или искусственной сушкой в карьерах и на заводах с помощью различных источников теплоты (газом, инфракрасными лучами, электрическим током высокой час­тоты и др.). Введение гидрофобных (водоотталкивающих) поверх­ностно-активных веществ при промывке способствует соскальзыва­нию с поверхности частиц водяных капель. В некоторых случаях заполнители промывают частью воды затворения, например при приготовлении бетонной смеси, и тогда загрязняющие примеси, входящие в водную суспензию, выполняют функции высокодисперс­ных наполнителей.

Очищение заполнителей возможно также сухими способами — с помощью плоских вибрационных или барабанных грохотов, пуль­сирующих обеспыливателей, методом рентгеносепарации и др.

В зимнее время заполнители не только сушат, но нередко еще на­гревают до определенной температуры. Обычно это осуществляется в одном аппарате — сушильном барабане, на колосниковой решет­ке и др. Нагревают заполнители для придания им необходимого ка­чества, например лучшей смешиваемости с вяжущим веществом. Легкие заполнители получают из горных пород (пемзы, туфов и др.), но в большей мере путем обжига вспучивающихся глин, перли-тов, вермикулита, обсидиана, шунгита и других видов природного сырья, а также из побочных продуктов — шлаков, зол. С целью при­дания заполнителям большей однородности по зерновому составу или плотности их обогащают путем отделения механически слабых и неморозостойких включений.

В процессе подготовки некоторые заполнители подвергают хи­мической и физико-химической обработке с целью повышения их активности при взаимодействии с другими компонентами ИСК, со­здания более благоприятных условий их производства, повышения плотности и прочности конгломерата и др. При такой обработке к заполнителям добавляют специальные вещества. Так, при производ­стве арболита и фибролита в органические заполнители (древесную стружку, древесную дробленку, льняную и конопляную костру и т. п.) вводят добавки минерализаторов для повышения химиче­ской стойкости смешиваемых с заполнителями минеральных вяжу­щих веществ. При производстве асфальтобетона и дегтебетона в ми­неральные наполнители вводят гидрофовизирующие добавки с целью повышения адгезии органического вяжущего вещества к ми­неральным заполнителям.

Химическую и физико-химическую обработку заполнителей иногда совмещают с механической обработкой, например помолом. При этом с поверхности зерен заполнителя удаляются недостаточно активные адсорбированные слои, благодаря чему поверхность об­новляется, становится более активной при взаимодействии с вяжу­щими веществами.

При транспортировании принимают меры против загрязнения промытых и непромытых заполнителей, увлажнения высушенных и охлаждения нагретых заполнителей, поэтому транспортирование оказывает как бы некоторое косвенное влияние на структурообразование ИСК.

Важное значение для бесперебойного, устойчивого производст­ва имеет хранение заполнителей и наполнителей в бункерах и других хранилищах. От правильного хранения зависят однородность этих материалов, а следовательно, структура и качество ИСК. При хранении заполнителей и особенно мелкофракционных наполните­лей, например, в бункерах иногда образуются своды и зависания, вследствие чего самопроизвольно прекращается их истечение из от­верстия. Это ухудшает условия дозировки заполнителей, вызывает простои оборудования, понижает производительность труда, отра­жается на структуре и качестве ИСК. Образование сводов и зависа­ний является сложным процессом, зависящим от многих факторов. Для их предотвращения применяют обрушающие устройства, кото­рые устанавливают в бункерах или снаружи.

Заполнители и наполнители дозируют по массе или по объему, причем эти операции на многих заводах автоматизированы. Боль­шое значение имеют точность и своевременность дозирования.

Важной операцией, влияющей на качество ИСК, является пред­варительное сухое перемешивание заполнителей, а при необходимо­сти — и наполнителей. При перемешивании разрушаются начальные связи между частицами, вследствие чего повышается их подвижность, что способствует, в свою очередь, заполнению меж­зерновых пустот более мелкими фракциями и.в итоге — равномер­ному распределению частиц. Перемешивание сухих (нагретых или холодных) заполнителей и наполнителей сопровождается переходом теплоты от более нагретых к менее теплым равномерным распреде­лением частиц и теплоты по объему.