Производство керамзитового гравия

Различают четыре основные технологические схемы подготовки сырцовых гранул, или четыре способа производства керамзита: сухой, пластический, порошково-пластический и мокрый.

Сухой способ используют при наличии камнеподобного глинистого сырья (плотные сухие глинистые породы, глинистые сланцы). Он наиболее прост: сырье дробится и направляется во вращающуюся печь. Предварительно необходимо отсеять мелочь и слишком крупные куски, направив последние на дополнительное дробление. Этот способ оправдывает себя, если исходная порода однородна, не содержит вредных включений и характеризуется достаточно высоким коэффициентом вспучивания. Влажность сырцовой крошки не должна превышать 9%.

Наибольшее распространение получил пластический способ. Наибольшее распространение получил пластический способ. Рыхлое глинистое сырье перерабатывается в увлажненном состоянии в вальцах, глиномешалках, затем на прессах формуют сырцовые гранулы в виде цилиндров, которые при дальнейшей транспортировке окатываются. Размер гранулам задается исходя из требуемой крупности гравия. Гранулы подсушиваются в сушильном барабане и подаются в печь для обжига. Таким образом, производство керамзита по пластическому способу сложнее, чем по сухому, более энергоемко, требует значительных капиталовложений. Однако переработка глинистого сырья с разрушением его естественной структуры, усреднение, гомогенизация, а также возможность улучшения его добавками позволяют увеличить коэффициент вспучивания.

Порошково-пластический способ отличается от пластического тем, что вначале, помолом сухого глинистого сырья получают порошок, а потом из этого порошка при добавлении воды получают пластичную глиномассу, из которой формуют гранулы, как описано выше. Необходимость помола связана с дополнительными затратами. Кроме того, если сырье недостаточно сухое, требуется его сушка перед помолом. Но в ряде случаев этот способ подготовки сырья целесообразен: если сырье неоднородно по составу, то в порошкообразном состоянии его легче перемешать и гомогенизировать; если требуется вводить добавки, то при помоле их легче равномерно распределить; если в сырье есть вредные включения зерен известняка, гипса, то в размолотом и распределенном по всему объему состоянии они уже не опасны; если такая тщательная переработка сырья приводит к улучшению вспучивания, то повышенный выход керамзита и его более высокое качество оправдывают произведенные затраты.

Мокрый (шликерный) способ заключается в разведении глины в воде в специальных больших емкостях — глиноболтушках. Влажность получаемой пульпы (шликера, шлама)—примерно 50%. Пульпа насосами подается в шламбассейны и оттуда — во вращающиеся печи. В этом случае в части вращающейся печи устраивается завеса из подвешенных цепей. Цепи служат теплообменником: они нагреваются уходящими из печи газами и подсушивают пульпу, затем разбивают подсыхающую «кашу» на гранулы, которые окатываются, окончательно высыхают, нагреваются и вспучиваются. Недостаток этого способа — повышенный расход топлива, связанный с большой начальной влажностью шликера. Преимуществами являются достижение однородности сырьевой пульпы, возможность и простота введения и тщательного распределения добавок, простота удаления из сырья каменистых включений и -зерен известняка. Этот способ рекомендуется при высокой карьерной влажности глины, когда она выше формовочной (при пластическом формовании гранул с перевозкой автотранспортом.

Из четырёх способов производства керамзита для получения выпускаемой продукции выбран пластический способ.

Технологический процесс производства выпускаемой продукции осуществляется в соответствующей блок схеме представленной на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1−блок схема технологического процесса производства керамзитового гравия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Описание схемы технологического процесса

 

Разработку месторождений глинистых пород производят открытым способом. Для добычи глинистого сырья используют одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, ведущие разработку в карьере по всей высоте уступа, без выделения отдельных пластов материала. При разработке камнеподобных глинистых горных пород (глинистых сланцев, аргиллитов) перед экскавацией сырья производят буровзрывные работы. Сырье перевозят с помощью автосамосвалов. Для обеспечения непрерывной работы заводов устраивают глинозапасники вместимостью до полугодового запаса сырья с предохранением его от промерзания. Запасы глины также хранят в промежуточных конусах, где она вылеживается в течение нескольких месяцев на открытом воздухе. В результате температурных воздействий, особенно мороза, переменного увлажнения и высушивания происходит предварительное разрушение естественной структуры сырья, значительно облегчающее ее последующую переработку в однородную формовочную массу. После этого грейферный кран из глинозапасника подаёт сырьё в производство.

Предварительное измельчение глина проходит в глинорыхлительной машине. Разрыхленная глина ленточным конвейером транспортируется в камневыделительные вальцы  СМ−1198, перед которыми на конвейере устанавливают железоотделитель, в ленточном шнековом прессе с камневыделительной приставкой, где масса перемешивается, из нее выделяются мелкие включения и наконец происходит тщательный помол с помощью вальцов тонкого помола, где зазор между валками 1−1,5 мм.

Затем сырьё обрабатывается в глиномешалке, чаще всего используют лопастную глиномешалку СМ−246 двухвальную. В это время вводятся такие добавки как: вода, опилки и пиритные агарки. Они служат для повышения вспучиваемости сырья. После приготовления шихты с помощью шнекового пресса, оборудованного вместо обычного мундштука мундштуком−плитой с большим количеством круглых отверстий, формующие из массы с влажностью 18-20% много глиняных жгутов, которые разрезаются на отдельные цилиндрики-гранулы с помощью специального приспособления, происходит изготовление сырцовых гранул.

Подсушку гранул производят в сушильном барабане, для обогрева которого используют отходящие из обжиговой печи газы. Сушильные агрегаты типа слоевых подготовителей, подготовителей псевдоожиженного слоя, в которых сырцовые гранулы высушивают до нулевой влажности и подогревают перед обжигом. Слоевой подготовитель выполнен в виде вертикальной конструкции высотой около 10 м, состоящей из приемного бункера, двух наклонных решеток, по которым самотеком перемещаются сырцовые гранулы, разгрузочного барабана и течки. Сушка осуществляется отходящими из печи горячими газами, движение которых в подготовителе показано стрелками. Газы сначала проходят через материал на нижней решетке, затем рециркуляционным дымососом направляются под верхнюю решетку, а часть их — возвращается вниз.

Часто сушильный барабан совмещают с обжиговым в один тепловой агрегат − СМС 197

В первом случае имеется возможность лучше регулировать процесс сушки и промежуточного бункерования гранул с односменной работой формовочного отделения, а во втором случае лучше решается компоновка цеха и упрощается эксплуатация агрегата, а также снижаются тепловые потери. Режим сушки устанавливается на основе лабораторных и полузаводских испытаний.

Применяются барабаны марок СМ-455, СОБУ-5, СМ-147А и др. Длина их 8-27 м, диаметр 1,6-3,5 м, объем от 16 до 260 м3. Скорость вращения регулируется в пределах от 2 до 4 об/мин.

Обжиг полуфабриката является общей технологической операцией для всех способов производства и осуществляется в основном в однобарабанной вращающейся печи длиной обычно 40 м при наружном диаметре до 2,5 м. Обжиговую печь желательно иметь с тремя диапазонами скорости вращения. Печь представляет собой цилиндрический металлический барабан, футерованный внутри огнеупорным кирпичом. Печи устанавливаются с уклоном примерно 3% и медленно вращаются вокруг своей оси. Благодаря этому сырцовые гранулы, подаваемые в верхний конец печи, при ее вращении постепенно передвигаются к другому концу барабана, где установлена газовая горелка или форсунка для сжигания газообразного или жидкого топлива. Таким образом, вращающаяся печь работает по принципу противотока: сырцовые гранулы перемещаются навстречу потоку горячих газов, подогреваются и, наконец, попав в зону непосредственного воздействия огненного факела форсунки, вспучиваются. Среднее время пребывания гранул в печи — около 1 ч. Весь процесс обжига можно разделить на три основные стадии, а печь − на три зоны.

Первая стадия − сушка и предварительный подогрев глинистого сырья до температур порядка от  200 до 600°С − протекает в различное время (15-30 мин) в зависимости от вида сырья и конструкции печи. Целью термической подготовки сырья на первой стадии является удаление из сырья излишних газообразных продуктов и придание гранулам способности не разрушаться при достижении области высоких температур.

Вторая стадия − обжиг длится всего от 2 до5 мин. За это время материал нагревается до температуры вспучивания. Очень быстро в двухбарабанной печи и несколько медленнее в однобарабанной печи. Высокая скорость обжига в этот период необходима во избежание полного выгорания органических примесей и протекания химических превращений окислов железа.

Третья стадия - кратковременный обжиг сырца (в течение от 5 до 10 мин) при температурах его вспучивания (обычно 1100-1200 о). Способность глинистых материалов вспучиваться, характер ячеистой структуры (размер и форма пор), механизм ее образования зависят от природы и количества газов, образующихся при обжиге сырья, от вязкости и поверхностного натяжения глинистой массы в период размягчения, от остаточной влажности, теплового режима, размера, формы и плотности гранул.

Обожженный в печи керамзит должен проходить медленное охлаждение. Охлаждение керамзита из глинистых сланцев при оптимальном режиме (температура 800°, время выдерживания 20 мин) повышает прочность готового продукта на 20-27%, а в отдельных случаях и более. Для охлаждения керамзитовый гравий из печи загружается в слоевой самоточечный холодильник. Он прошел испытания и заложен в новые типовые проекты керамзитовых предприятий, разрабатываемых Гипростромом.

Охлажденный керамзит транспортируют ленточными конвейерами на склад готовой продукции, где элеватором подают на рассев в гравиесортировку. Полученные фракции распределяют по силосным банкам ленточным конвеером. Их вместимость рассчитана на четырёхсуточный запас готовой продукции. Керамзитовый гравий должен храниться в закрытых складских помещениях или на открытой площадке под навесом раздельно по фракциям и маркам по насыпной плотности и прочности, песок – по маркам. При хранении пористых заполнителей должны быть обеспечены условия, исключающие их увлажнение, механическое разрушение, загрязнение посторонними материалами и потери продукции.

Пористые заполнители транспортируют в упакованном виде в бумажных многослойных мешках по ГОСТ 2226, в полипропиленовых и тканевых мешках по ГОСТ 30090 или навалом в крытых железнодорожных вагонах, автомобилях или судах (баржах). Транспортирование пористых заполнителей должно проводиться с соблюдением правил перевозки грузов, действующих на транспорте конкретного вида. Погрузка пористых заполнителей в транспортные средства, загрязненные остатками ранее перевозимых грузов, не допускается. При транспортировании пористых заполнителей должны быть обеспечены условия, исключающие их увлажнение, механическое разрушение, загрязнение посторонними материалами и потери продукции.

 

1.5 Режим работы проектируемого предприятия

 

Таблица 5− Режим работы проектируемого предприятия

Наименование цеха, участка, отделения	Количество Рабочих дней в году, С р	Количество смен в сутки, п	Длительность рабочей смены, г	Коэффициент использования оборудования, кн	Расчетный Годовой фонд времени работы оборудо-вания, В р
Добыча глины в карьере	260	2	8	0,94	3910,4
Доставка и складирование готовой продукции	260	2	8	0,94	3910,4
Первичное дробление	260	2	8	0,92	3827,2
Отделение подготовки добавок	260	2	8	0,92	3827,2
Отделение по переработке сырья, формовке гранул	365	3	8	0,92	8059,2
Сушильное отделение	365	3	8	0,92	8059,2
Печное отделение	365	3	8	0,92	8059,2
Охлаждение	365	3	8	0,92	8059,2
Складирование готовой продукции по загрузке по выдаче	260 260	2 2	8 8	0,90 0,90	3744 3744