Технологическая схема производства керамзита пластическим способом

Сланцы - обширная группа метаморфических пород разного состава с характерной сланцеватой текстурой, обусловленной параллельным расположением чешуйчатых и таблитчатых минералов.

По минералогическому составу сланцы подразделяют на глинистые, кремнистые, хлоритовые, шунгитовые и др.

Аргиллиты- глины, затвердевшие в результате природного прессования, дегидратации, перекристаллизации и цементации.

Основную массу аргиллитовых пород составляют глинистые минералы - гидрослюда, монтмориллонит, каолинит, хлориты с примесью кварца, полевых шпатов, слюд и т. д. Они также содержат до 50-80% кремнезема, до 20% и более глинозема и незначительное количество щелочей.

Трепел - высокопористая, слабо сцементированная, рыхлая, осадочная порода. Основной оксид породы – SiO2 (70-90%).

Диатомиты - легкая, рыхлая, слабосцементированная порода, состоящая преимущественно из микроскопических кремнистых панцирей одноклеточных диатомитовых водорослей.

Опока - осадочная кремнистая горная порода с полураковым изломом, на 90% состоящая из мелкозернистого аморфного водного кремнезема с примесями глинистых веществ, карбонатов, кварца, полевого шпата, вулканического стекла, органических остатков и др.

Минералогический состав. Глинистые горные породы -механическая смесь различных глинообразующих минералов и сопутствующих примесей. Мономинеральные глины в природе встречаются редко. Поэтому минеральный тип глины обычно характеризуют преобладающим в рассматриваемой породе глинообразующим минералом.

С появлением новых методов исследования, главным образом рентгеноструктурного и термографического анализов, было установлено, что основу большинства глинистых пород составляют различные глинистые материалы, находящиеся не в аморфном, а в кристаллическом состоянии, и что именно эти минералы те или другие основные свойства глинистым породам. Наиболее распространенны минералы монтмориллонита, гидрослюд или иллита, хлорита, каолинита и вермикулита.

Гранулометрический состав. Все минералы, входящие в состав полиминеральных легкоплавких глин, можно подразделить на первичные и вторичные.

К первичным относят минералы, входившие в состав минеральных пород, подвергшихся выветриванию: кварц, полевые шпаты, слюды, роговые обманки, авгиты, граниты, эпидот, турмалин, рутил, циркон, апатит, кальцит, доломит, серпентин, ставролит, титанит, магнетит, бетит, ангидрит, амфиболы и многие др.

К вторичным - минералы, образовавшиеся в процессе выветривания, переотложения и преобразования различных пород, в первую очередь глинообразующие минералы группы монтмориллонита, гидрослюд, гидрохлорида, вермикулита, каолинита, а также водные оксиды алюминия, оксиды и гидроксиды железа, и многие другие.

Первичные материалы в глинах, как правило, более прочны и химически устойчивы, чем вторичные, что проявляется в том, что первичные минералы сосредотачиваются главным образом в более крупных фракциях глинистого сырья размером более 0,001мм, тогда как вторичные минералы составляют основу самых тонкодисперсных фракций.

Частицы крупнее 0,01мм представлены в глинах преимущественно кварцем при незначительном содержании слюды, полевых шпатов и некоторых других первичных минералов.

Химический состав легкоплавких пород обусловлен их минералогическим составом, количеством и составом примесей и так же разнообразен, как и минералогический состав.

В легкоплавких глинистых породах, как показали исследования, состав основных составляющих, определяемых химическим анализом, варьируется в весьма широких пределах: SiO2 - 48-80%; А12 O3 - 7-27%; Fе2 O3 и FeO - 0,5-13,5%; CaO- 0,5-20%; MgO- 0,3-12%; К2 О и Na2 О- 0,5-7,5%.

В ряде случаев природное глинистое сырье может быть улучшено введением добавок. Например коэффициент вспучивания

можно повысить, добавив в глину примерно 1% мазута, солярового масла и других органических веществ, железистые добавки, в частности отходы производства серной кислоты из спирта - пиритные огарки.

Если золы и шлаки вводятся в больших дозах, сопоставимых с расходом глинистого сырья, то получаемый керамзит обычно называют глинозольным или глиношлаковым. Чаще всего добавки вводятся в сравнительно небольших дозах, и основным сырьем для производства керамзитового гравия остаются глинистые породы.

Для расширения температурного интервала вспучивания используют такой прием, как опудривание сырцовых глиняных гранул порошком огнеупорной глины, мелким кварцевым песком или иным тугоплавким порошком, что позволяет повысить температуру обжига и при этом избежать оплавление гранул.

Химический, минералогический и гранулометрический составы легкоплавких глинистых пород в решающей степени влияют на их вспучивание и образование ячеистой структуры керамзита.

Химический состав глинистых пород оказывает значительное влияние на процесс вспучивания главным образом потому, что он обуславливает образование пиропластической массы при обжиге с оптимальной для порообразования вязкостью в пределах определенного интервала температур (50-200°).

Однако, каким бы благоприятным не было сочетание химических составляющих, создающих необходимые

реологические условия для порообразования размягченной массы, этого не достаточно, чтобы произошло само вспучивание.

Химический состав вспучивающихся глинистых пород колеблется в широких пределах. Поэтому важно установить пределы содержания каждого из компонентов и их соотношения для вспучивающегося и невспучивающегося глинистого сырья, а для сырья, обладающего различной вспучиваемостью.

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор и обоснование  технологии производства.

Основное оборудование керамзитовых предприятий оборудование для обжига. В настоящие время наиболее распространен метод обжига керамзитового гравия в одно- и двухбарабанных вращающихся печах; кроме того, осваивается промышленное производство керамзитового гравия и песка в печах кипящего слоя.

Достоинство вращающихся печей как аппаратов для 
вспучивания глинистых пород - возможность получать заполнителей, зерновой состав, которого в основном соответствует нормативным требованиям.

Другое важное достоинство вращающихся печей состоит в том, что зерна материала в них вспучиваются в свободном объеме, не ограниченном стенками или неподвижной массой таких же зерен. Поэтому процесс может быть очень интенсивным, что позволяет получать 500 кг/м3 при коэффициенте выхода 2-3.

К недостаткам вращающихся печей помимо их низкой тепловой экономичности относится трудность обжига в них слабо- и средневспучивающихся глинистых пород с малым интервалом вспучивания.

При обжиге керамзитового гравия во вращающихся печах важнейшим признаком для типизации керамзитового производства служат применяемые способы переработки сырья и приготовление полуфабриката. Опыт показал, что какого-либо универсального метода переработки глин и их грануляции в полуфабрикатах, пригодный для вспучивания, не существует. Более того способы изготовления полуфабриката, его размеры, форма, влажность и другие параметры могут и должны изменятся в зависимости от свойств употребляемого сырья.

Решающее значение при выборе способов изготовления полуфабриката имеют физические, главным образом структурно-механические свойства глинистых пород: плотность, однородность, влажность, пластичность, структура и т.д.

Выбор способа переработки сырья определяется свойствами исходного сырья, а качество заполнителя зависит от режима термической обработки, при котором создаются оптимальные условия вспучивания подготовленных сырцовых гранул (зерен).

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

В своей курсовой работе я принимаю производство керамзита пластическим способом, потому, что он допускает использование широко встречающегося рыхлого глинистого сырья, корректирующих добавок и позволяет получать керамзит с различной гаммой свойств.

Классификация способов производства и добавок разработаны достаточно детально, однако обобщающей работы по систематизации достигнутых технологических решений пластическим способом пока нет.

Пластический способ подготовки сырья и приготовления полуфабриката применяют при использовании увлажненных пластичных и рыхлых глинистых пород как однородного, так и неоднородного состава.

 

 

 

 

4. Описание принятой  технологии производства.

Пластический способ подготовки сырья и приготовления полуфабриката применяют при использовании увлажненных пластичных и рыхлых глинистых пород как однородного, так и неоднородного состава. При пластическом способе производства керамзита в глиняную массу могут вводиться добавки, повышающие склонность к вспучиванию исходного сырья, тогда как при сухом способе, когда полуфабрикат получают непосредственно из природной породы, это исключается.

При переработке по пластическому способу вспучиваются, однородные глинистые породы гранулируются в полуфабрикат определенной формы размером 7-15мм в поперечнике. Более тщательной переработки такому сырью не требуется, так как оно уже самой природой гомогенизировано, и химико-минералогические составляющие в нем распределены равномерно. Это обстоятельство значительно упрощает изготовление гранулированного материала из подобного сырья.

Таки образом, технология обработки однородных глин сводится к их грануляции на упрощенных механизмах типа дырчатых и прессующих вальцов. При этом куски материала можно направлять непосредственно во вращающуюся печь на обжиг или сначала сушить в отдельных сушильных установках. Следует, однако, иметь в виду, что однородное керамзитовое сырье встречается весьма редко. Переработка глинистых пород неоднородного состава по пластическому способу имеет целью разрушение природной структуры сырья, его гомогенизацию и изготовление полуфабриката с размером зерен в пределах примерно 7-15 мм в поперечнике, пригодного для обжига со вспучиванием во вращающихся печах.

Механизм и оборудование для переработки и грануляции сырья выбирают в зависимости от склонности к вспучиванию и физико-механических свойств исходного сырья: влажности, плотности, вязкости, пластичности, однородности состава и т.д. При этом необходимо учитывать, что основная задача переработки неоднородного глинистого сырья по пластическому способу -тщательная его гомогенизация в целях разрушения природной структуры, равномерного распределения по всей массе химических и минералогических составляющих, влаги, а также твердых и жидких добавок, применяемых для интенсификации процессов образования керамзита и улучшения его качества.

Степень переработки глинистого сырья оказывает исключительно большое влияние на качественные показатели заполнителя - его плотность, прочность, водопоглощение, морозостойкость и т.д. Чем однороднее глинистая масса и равномернее распределены в не составляющие, влага и добавки, тем интенсивнее протекают физико-химические процессы при обжиге, равномернее поризация материала, мельче образующие поры, ниже плотность и выше прочность керамзита, меньше разброс качественных показателей готового продукта. Опыт показывает, что улучшением переработки глинистого сырья можно достигнуть снижение плотности керамзита, получаемого из рада неоднородных по составу, особенно трудно перерабатываемых, уплотненных, плохо размокаемых глин, в 1,5-2 раза и настолько же повысить его относительную прочность.

Переработка глинистого сырья - мероприятие комплексное. Оно начинается еще на карьере при добыче и кончается при формировании гранулированного сырца.

Глина подается автосамосвалами непосредственно из карьера в 
пластичный ящичный подаватель. Над решеткой бункера ящичного 
подавателя установлена рыхлительная машина. Ящичным 
подавателем и ленточным конвейером глина подается в 
камневыделительные вальцы типа СМ-416А (производительность 
35,5 м3 /ч). После камневыделительных вальцов второй ленточный 
конвейер транспортирует глину в подготовительное отделение, где 
она обрабатывается на установленных друг за другом 
глиномешалке и дырчатых вальцах. Двухвальная глиномешалка с 
пароувлажнением перемешивает глину и подогревает и оттаивает 
ее в зимний период. В случае применения средневспучивающихся 
глинистых пород в глиномешалку подают жидкие органические 
добавки, а при необходимости доувлажнения ( например, в летнее 
время) - воду. Производительность мешалки 8-22 м3 /ч. Гранулы 
формуются в дырчатых вальцах типа СМ-369А

производительностью 40 м/ч. Сырьевые гранулы из дырчатых вальцов опудривают порошком огнеупорной глины, затем они поступают в загрузочную камеру сушильного барабана, который установлен на нулевой отметке параллельно вращающейся печи. Подсушенные гранулы транспортируются ленточным конвейером в промежуточную емкость. Равномерная подача сухих гранул во вращающуюся печь из бункера промежуточной емкости

осуществляется тарельчатым питателем диаметром 1700 мм. Гранулы обжигают во вращающейся печи длиной 40 и диаметром 2,5м. Обожженные гранулы керамзита охлаждаются в холодильнике шахтного типа, из которого керамзит подается пневмотранспортом в силосный склад.

Для получения фракционированного продукта керамзит рассевают на четыре фракции с размером зерен до 5, 5-10, 10-20, 20-40мм распределяют по силосам двумя ленточными конвейерами. Склад керамзита состоит из девяти силосов по 200т каждый. Из силосов керамзит выдают в автомашины или железнодорожные вагоны.

 

5. Организация контроля технологического процесса и качества готовой продукции.

Производство керамзита связано с одновременным уменьшением удельного расхода топливно-энергетических ресурсов на его производство. Основные пути для решения этой задачи следующие: совершенствование структуры производства; рост производительности труда, на 24—26 % для получения за этот счет примерно 90 % общего прироста продукции; более эффективное использование сырья, топлива, электрической энергии, а также производственных мощностей и основных фондов; повышение рентабельности работы предприятия. Для этого необходимо создавать и внедрять принципиально новые орудия труда и технологические процессы, превосходящие по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и мировые достижения. Общественная производительность труда определяется затратами как живого труда на данном предприятии, так и овеществленного в материалах, машинах, зданиях и сооружениях, используемых при производстве той или иной продукции. Обобщающим показателем общественной производительности труда является себестоимость продукции. На лучших предприятиях годовая выработка на одного рабочего достигает 3000 т при затратах труда менее 1 чел.·ч/т. По этому показателю передовые заводы стоят на уровне лучших достижений мировой техники. Такой большой подъем производительности труда, общей эффективности производства и качества цемента достигается комплексом организационно- технических мероприятий, направленных на модернизацию оборудования и перевооружение предприятий новой высокопроизводительной техникой. При этом основное внимание уделяется увеличению выпуска цемента за счет реконструкции и расширения действующих заводов. Сооружение новых предприятий предусматривается преимущественно в районах, где нет аналогичных заводов. Это должно способствовать ликвидации перевозок керамзита на большие расстояния. Новые предприятия строятся с годовой мощностью 2,4— 3,6 млн. т и более. Такая концентрация производства способствует большому повышению эффективности производства. При этом является обязательным определение оптимальной мощности нового предприятия на основе технико-экономических расчетов с учетом конкретных условий производства и потребления керамзита в намеченном месте строительства завода. Структура средней себестоимости кекрамзита слагается из следующих элементов (%): Основные и вспомогательные материалы .........  23—24 Топливо........................ 24—26 Электроэнергия  .........................................13 Зарплата с начислениями................. 4—5 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.....  24—26 Прочие расходы......................   8—10 Анализ структуры себестоимости приводит к выводу, что для дальнейшего снижения себестоимости необходимо принять все меры, обеспечивающие экономию прошлого труда наряду с сокращением живого труда. В первую очередь это может быть достигнуто за счет резкого сокращения расхода топлива, в частности благодаря широкому внедрению сухого способа производства цемента, а также более полного использования теплоты отходящих газов печей. Значительные возможности снижения себестоимости имеются в дальнейшей рационализации использования основных и вспомогательных материалов. Здесь целесообразно и широкое применение вместо природного сырья различных дешевых промышленных отходов (шлаков, зол, нефелинового шлама и т. п.), и внедрение мельниц самоизмельчения, сокращающих расход электроэнергии и мелющих тел. Особое внимание должно быть уделено мероприятиям по резкому сокращению потерь исходного сырья и готового материала на всех стадиях производства. Требуется дальнейшее совершенствование методов и устройства для пылеулавливания и оснащение последними всех пылевыделяющих установок. Необходимость внедрения высокоэффективных установок для очистки промышленных выбросов диктуется причинами социального и экономического порядка. Она непосредственно связана со здоровьем людей и охраной окружающей среды от пылегазовых выбросов в атмосферу. Экономическую сторону проблемы хорошо иллюстрируют следующие данные А. Я. Овчаренко. Ущерб, обусловленный безвозвратным уносом сырья и готового продукта с отходящими газами и аспирационным воздухом, а также отсутствием утилизации уловленной пыли, оценивается примерно в 17—18 млн. руб. в год. Ущерб, вызываемый отрицательным действием пылевого фактора на основные фонды предприятия (сверхнормативная замена оборудования вследствие его ускоренного износа, дополнительный его ремонт, потери производства вследствие более частого выхода оборудования из работы и др.), оценивается приблизительно в 1,5 раза больше. Потери вследствие неудовлетворительных условий труда и загрязнения воздушной среды на предприятиях (повышенная заболеваемость, снижение производительности труда и эффективности использования оборудования, текучесть кадров и др.) оценивается приблизительно в 2 раза больше. В целом это составляет около 100 млн. руб. в год (или 6—7 % общих издержек на изготовление). Но загрязнение атмосферы наносит ущерб в размере примерно 2 руб. на 1 т и сопряженным отраслям, а не только производствам. Приведенные данные в полной мере подчеркивают важность проблемы организации на предприятиях тщательной очистки всех пылегазовых выбросов в атмосферу. Можно также отметить, что фондоотдача обеспыливающих аппаратов приблизительно в два раза выше соответствующего показателя основных фондов производства. Эффективность труда рабочих основного производства цемента значительно снижается в связи с наличием большого числа обслуживающего персонала, связанного с выполнением погрузочно-разгрузочных и ремонтных работ, а также с контролем производства. Уменьшению этих диспропорций служит комплексная механизация и автоматизация производственных процессов и их контроля. Большому увеличению производительности труда и улучшению качества продукции способствует организация на предприятиях автоматических систем управления (АСУ) с применением ЭВМ. Последние обеспечивают получение, переработку и хранение больших объемов информации о производственной деятельности предприятия, выработку оптимальных управляющих воздействий и передачу их в виде рекомендаций соответствующим операторам. На предприятиях находят также применение автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) и производством (АСУП). Работы по автоматизации предприятий промышленности строительных материалов выполняет Всесоюзное научно-производственное объединение Союзавтоматстром, которое включает следующие подсистемы: оперативного управления участком приготовления сырьевой смеси оптимального состава по технологическому или экономическому критерию; контроля и управления процессом обжига с расчетом оптимальных затрат тепла, управления подачей топлива в печь, а также тягой и подачей сырья в печь; контроля и управления помолом; управления отделениями помола и отгрузки материала с выдачей оптимальных решений по отгрузке; автоматизации обработки нарядов на выдачу продукции и документов текущего планирования сбыта, потребности в железнодорожных вагонах, учета отгруженного материала. Производительность труда на предприятиях решающим образом зависит от правильного сочетания моральных и материальных стимулов труда, научной его организации (НОТ), а также от организации социалистического соревнования за экономное расходование материалов, топлива, энергии, за безупречное обслуживание механизмов и высокое качество продукции. В организации этой важной стороны деятельности предприятий, в разработке рациональных мероприятий по планированию производства и экономическому стимулированию трудящихся большую роль должен выполнять инженерно-технический персонал. В последние годы на предприятиях широко распространяется практика организации комплексных систем управления Качеством продукции, а также составления планов технико-экономического и социального развития коллективов. В них ставятся на разрешение к заданным срокам проблемы дальнейшего значительного повышения эффективности общественного производства, качества продукции, культурного и материального уровня жизни рабочих и служащих и улучшения их бытовых условий. Планы технико-экономического и социального развития составляются руководством и общественными организациями предприятий с самым широким привлечением всех членов коллектива. В планах предусматривается повышение технического и общеобразовательного уровня рабочих, инженерно-технического персонала и служащих, что непосредственно благоприятно отражается на производительности их труда. В планах уделяется большое внимание задачам НОТ, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, мероприятиям по охране труда и улучшению условий труда, промышленной санитарии и эстетики. В планы включаются мероприятия, связанные с улучшением жилищных и бытовых условий трудящихся (строительство жилых домов, яслей, клубов, физкультурных и санитарно-курортных комплексов и т. п.). Важно подчеркнуть, что мероприятия по планам технико-экономического и социального развития коллективов предприятий осуществляются преимущественно за счет фондов, образуемых в соответствии с системой планирования и экономического стимулирования. В повышение эффективности производства и применения керамзита в строительстве призвана внести свой большой вклад наука. В частности, должны быть продолжены исследования таких важнейших проблем, как разработка составов и технологии, обеспечивающих интенсивное твердение бетонов и достижение ими требуемой прочности при обычных температурах в течение 8-24 ч и возможность извлечения изделий из форм через 3-4 ч. Современное производство керамзита характеризуется большой капиталоемкостью, необходимостью возведения больших зданий и сооружений, а также высокими металло- и энергоемкостью и малой интенсивностью тепловых процессов в установках для обжига. Так, капиталовложения при организации современных предприятий достигают примерно 60 руб. на 1т готовой мощности. На 1 т получаемого по мокрому способу во вращающихся печах материала в течение 1 ч приходится 42—45 т массы печи. Приведенные показатели свидетельствуют о необходимости приложения больших усилий для резкого уменьшения затрат на эти составляющие общественного труда в себестоимости керамзита. Поэтому неотложной задачей является: 1. Развитие производства с применением двухбарабанных вращающихся печей. 2. Обжиг сырьевых смесей в топках циклонного типа, радиационно-химическим способом и т.п. 3. Снижения расхода топлива с помощью внедрения новых технологий производства 4. Осуществление технического перевооружения действующих предпрятий. 5. Уменьшение средней насыпной плотности керамзитового гравия до 400 кг/м3. 6. Улучшение использования основных производственных фондов и увеличение их отдачи в 1,5-2 раза. 7. Повышение уровня концентрации производства путем строительства новых предприятий с использованием автоматизированных технологических процессов мощностью 200 м3 в год и более. 8. Создание принципиально новых технологий и высокопроизводительных малогабаритных установок по обжигу и помолу сырья с резкой интенсификацией процессов измельчения.