11.2. Вспученный вермикулит: сырье, получение, свойства, применение.

Вермикулиты – это минералы из группы гидрослюд.

Практическое значение имеют вермикулиты образовавшиеся из магниево-железных слюд, например – биотита. Их структурная формула следующая:

4,5H₂O-Mg_0.3…0.4 (Al₂Si₆)(Mg,Fe,Al)₆O₂₀(OH)₄.

Крупнейшие запасы вермикулита находятся в Мурманской обл., на Урале, Дальнем Востоке, в Сибири, есть они и у нас на Украине.

При нагреве вермикулит расщепляется на отдельные пластинки, лишь частично скрепленные между собой. При этом пары воды выделяются перпендикулярно плоскости спайности и раздвигают слюдяные пластинки. Коэффициент вспучивания вермикулита составляет около 6.

Вспученный вермикулит характеризуется объемной массой (средней плотностью) 80…200 кг/м³, низкой теплопроводностью – 0,056…0,07 Вт/(v*⁰C), высоким звукопоглощением, огнестойкостью, невысокой гигроскопичностью и биостойкостью.

Вспученный вермикулит выпускают трех фракций: 5…10, 0,6…5 и <0,6мм. По объемной массе его разделяют на три марки: 100, 150 и 200.

Вспучивается вермикулит в несколько стадий. Межпакетная вода начинает удалятся при 170…200⁰С, наибольшая ее часть уходит при 270…290⁰С, а окончательное удаление происходит при 700…800⁰С. При 850…880⁰С удаляется кристаллизационная вода, что сопровождается разрушением слюдяной структуры.

Технология получения вспученного вермикулита состоит из операций по добыче породы, ее обогащения, дробления и обжига в шахтных или трубных мельницах.

В шахтных печах сырье подается в загрузочную воронку в верхней части печи. Проходя через поток восходящих газов, вермикулит вспучивается и через наклонный под (днище) печи поступает в бункер.

Более качественную продукцию получают в трубных печах. Печь состоит из футерованной огнеупором горизонтальной неподвижной трубы, работающей на газообразном или жидком топливе, и вращающегося барабана для сушки сырья отходящими газами, смонтированного над неподвижной трубой.

Подогретое сырье подается в горящий факел горизонтальной трубы, где быстро вспучивается и потоками газов и воздуха выносится в осадительную камеру, а мелкие частицы осаждаются в циклоне. Печь работает по принципу прямотока, поэтому мелкие частицы быстро вспучиваются и выносятся из печи, а крупные и менее гидратированные задерживаются до вспучивания в печи дольше, после чего они выносятся из печи потоком воздуха.

Вспученный вермикулит применяется как теплоизоляционная засыпка, на его основе и различных вяжущих можно получать жесткие формованные теплоизоляционные изделия (плиты, полуцилиндры, сегменты), предназначенные для теплоизоляции стройконструкций, трубопроводов, оборудования.

11.3. Основы технологии, свойства и применение теплоизоляционных изделий на основе вспученных перлита и вермикулита.

Технология производства теплоизоляционных изделий на основе вспученных перлита и вермикулита аналогична. На их основе и различных связующих выпускают изделия двух видов:

безообжиговые – битумоперлит (битумовермикулит), цементоперлит (цементовермикулит), пластоперлит (пластовермикулит), стеклоперлит (стекловермикулит), гипсоперлит (гипсовермикулит);

обжиговые – керамоперлит (керамовермикулит), керамоперлитофосфат (керамовермикулитофосфат), перлитофосфат (вермикулитофосфат).

Для безообжиговых изделий в качестве связующих используют цемент, гипс, жидкое стекло, известь, битум, синтетические смолы.

Для обжиговых изделий применяют глиняное и фосфатное связующие, а также легкоплавкие связующие (жидкое стекло, буру, борную кислоту).

Изделия на основе битума получают путем смешивания вспученных перлита или вермикулита, расплавленного битума марок БН-IV и БН-V, либо их смесей. Соотношение между вспученными материалами и битумом по объему для получения объемной массы изделий в пределах 300…450 кг/м³ должно быть 10:1. После остывания изделие готово к применению. Их применяют для утепления и гидроизоляции кровель, промышленных холодильников, теплотрасс и др.

Пластоперлит (пластовермикулит) получают смешиванием вспученного песка и синтетических смол (инденкумароновых, мочевиноформальдегидных, фенолоформальдегидных). Изделие формуют методом уплотнения. Твердеют изделия в процессе тепловой обработки в сушильных камерах при температуре 140…150⁰С. Расход смол на 1м³ изделий составляет 40…70 кг. Изделия характеризуются высокой прочностью и сравнительно высокой водостойкостью. Применяют их в качестве утеплителя трехслойных панелей, для утепления кровли, в холодильниках.

Изделия на основе цемента изготавливают из смеси вспученного песка, портландцемента марки не ниже 400 и распушенного асбеста V…VI сортов. Ориентировочный расход материалов на 1м³ материала: 125…135 кг цемента и 35 кг асбеста.

Основные физико-механические свойства изделий на основе вспученных перлита и вермикулита приведены в табл.

Изделие	Температура применения, ^0С	Объемная масса, кг/м^3	Теплопроводность Вт/(м*^0С)	Прочность, Мпа при
				Сжатии	изгибе
Битумоперлит	-50…60	250-450	0,07-0,10	-	0,15-0,20
Битумовермикулит	-50…60	250-310	0,08-0,85	-	0,20-0,25
Пластоперлит	До 200	120-300	0,05-0,08	0,6-0,4	0,15-0,30
Перлитоцемент	До 1200	250-350	0,07-0,08	-	0,20-0,30
Стеклопорлит	До 700	180-300	0,06-0,09	0,3-1,2	0,20-0,70
Селикаатоперлит	До 800	350-600	0,08-0,1	1,0-2,5	-
Керамоперлит	До 900	250-400	0,07-0,1	0,3-1,2	-
Керамовермикулит	До 900	300-400	0,07-0,09	0,5-1,0	0,20-0,50
Керамоперлитофосфат	До 1200	250-400	0,07-0,09	0,5-1,5	-