Проектирование технологической линии производства керамзитового гравия

Механизмы 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 ней составляющие, влага и добавки, тем интенсивнее протекают физико-химические процессы при обжиге, равномернее поризация материала, мельче образующиеся поры, ниже плотность и выше прочность керамзита, меньше разброс качественных показателей готового продукта. Опыт показывает, что улучшением переработки глинистого сырья можно достигнуть снижения плотности керамзита, получаемого из ряда 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. Она начинается еще на карьере при добыче и кончается  при  формировании гранулированного  сырца.

Прототипом упрощенного специального оборудования для переработки и грануляции глинистых пород по пластическому способу являются перерабатывающие и формующие дырчатые вальцы — вальцы тонкого помола с расстоянием между валками до 1 мм — и глиномешалки.

В комплект механизмов для переработки и приготовления гранулированного полуфабриката в основном входят: для неоднородного по составу пластичного, рыхлого сырья — ящичный подаватель, вальцы грубого помола, глиномешалка, кирпичеделательный пресс или дырчатые вальцы; для неоднородного вязкого пластичного сырья - ящичный  подаватель,  вальцы  грубого  помола, вальцы тонкого помола, глиномешалка, кирпичеделательный пресс или дырчатые вальцы. Если глинистое сырье из-за неоднородности состава, высокой вязкости, плотности и плохой размокаемости требует более тщательной переработки, гомогенизации, то дополнительно применяют глиномешалку или  перерабатывающие дырчатые вальцы.      

Порошковый способ. Порошковый способ применяют при специальном технико-экономическом обосновании, поскольку он требует повышенных расходов топлива. Данный способ может оказаться эффективным при переработке отходов камнеподобных глинистых пород, применении пород с большим содержанием карбонатных включений, организации производства специальных видов заполнителей: жаростойких, кислото- и щелочестойких.

Процесс переработки глинистого сырья по порошковому способу состоит из двух операций: грубого измельчения, которое в зависимости от прочности породы может осуществляться в щековой, валково-зубчатой дробилках или в глинорыхлителях, и тонкого измельчения в молотковых шахтных или в шаровых мельницах. Перед тонким измельчением крошку высушивают в сушильных агрегатах (сушильных барабанах, аэрожелобах и др.). При применении молотковых мельниц типа ММТ, оборудованных подтопками, операция подсушки совмещается с тонким измельчением.

Порошок крупностью менее 1 мм в дальнейшем замачивается водой в глиномешалках, специальных замачивающих шнеках. Практика показывает, что воду в порошок нужно вводить порциями в несколько последовательно установленных агрегатов (две-три глиномешалки). 
           Шликерный способ. Принципиальная технологическая схема производства керамзита по шликерному способу включает следующие производственные операции: добычу глинистого сырья, приготовление глинистого шлама (пульпы) необходимой густоты; обжиг шлама со вспучиванием на керамзит, охлаждение керамзита, сортировку и корректировку зернового состава заполнителя, складирование и выдачу готового продукта.  
     Шликерный способ целесообразно применять при использовании хорошо размокаемых и заболоченных глин с высокой склонностью к вспучиванию. При слабой и средней вспучиваемости исходное сырье обязательно подвергают обогащению эффективными добавками.  
     Ввиду высокого расхода топлива производство керамзита по шликерному способу может быть организовано только после тщательных технико-экономических обоснований.

В данном курсовом проекте было принято решение, что керамзитовый гравий будет производиться пластическим способом, так как будет использоваться широко распространенное в нашей стране рыхлое неоднородное глинистое сырье.

2.Технологическая часть.

2.1. Режим работы предприятия.

 

Для операций дробления, помола, сушки принимаем работу по 5-ти дневной недели в 1 смену – 252 дней (365 календарных дней – 106 выходных, 7 праздничных). Для операций обжига и транспортировки принимаем режим работы по 7-ти дневной рабочей неделе в 3 смены – 365 дней. Принимаем 8-ми часовую смену.

Таблица 2.

 

№ п/п	Наименование цехов, отделений, операций	Количество рабочих дней в году, Дн	Количество смен в сутки, См	Продолжительность рабочей смены, Тсм, час	Минимальный годовой фонд рабочего времени, Фн, час	Коэффициент технического использования оборудования, Кти	Коэффициент использования рабочего времени, Ксм	Годовой фонд рабочего времени, Фч, час
1 2 3 4 5	Сушка Формование Гравиесортировка Обжиг Транспортировка	252 252 252 365 365	1 1 1 3 3	8 8 8 8 8	2016 2016 2016 8760 8760	0,95 0,95 0,95 0,95 0,95	0,9 0,9 0,9 0,95 0,95	1723,68 1723,68 1723,68 7905,9 7073,7

 

Номинальный годовой фонд рабочего времени определяется по формуле:

Фн = Дн × См × Тсм .

Годовой фонд чистого рабочего времени составляет:

Фч = Фн × Кти × Ксм .

Коэффициент технического использования оборудования определяется с учетом времени простоя оборудования за год. Ориентировочно Кти = 0,95.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Расчет производительности предприятия.

 

При расчете производительности следует учитывать возможный брак и другие производственные потери. Для заводов по производству вяжущих веществ средние величины возможных производственных потерь обычно принимаются 1-3%.

Производительность цеха по готовой продукции определяется по формулам:

Псут=Пгод/Ср,

где Пгод – заданная годовая производительность цеха

Ср – расчетное кол-во рабочих суток в году.

Псмен=Пгод/Ср*n,

где n – число смен.

Пчас=Пгод/Вр,

где Вр – расчетный годовой фонд рабочего времени, в час.

 

Производительность по готовой продукции:

 

П сут = 20000/365=54,79 т

П смен = 20000/365*3=18,26 т

Пчас = 20000/8322=2,40 т

 

Расчет производительности для каждого технологического передела производится по формуле:

Пр = По /( 1 – Б / 100),

где: Пр – производительность рассчитываемого передела;

По - производительность передела, следующего

(по технологическому потоку) за рассчитываемым;

Б - производственные отходы и потери от брака, %.

Таблица 3

 

№ п/п	Наименование передела	Величина производственных отходов  и потерь, %	Производительность, т
			год	сутки		смену		час
1	Склад готовой продукции	1,5	20000	54,79		18,26		2,40
2	Гравиесортировка	1,5	20300	80,56		80,56		10,07
3	Обжиг гранул	1,5	20604	56,45		18,81		2,35
4	Сушка гранул	1,5	20911	82,98		82,98		10,37
5	Формование гранул	1,5	21224	84,22		84,22		10,52
6	Добыча сырья	1,5	21542	85,48		85,48		10,68
№ п/п	Наименование передела	Величина производственных отходов  и потерь, %	Производительность, куб.м
			год		сутки		смену		час
1	Склад готовой продукции	1,5	50000		136,9		45,6		5,7
2	Гравиесортировка	1,5	50750		201,4		201,4		25,2
3	Обжиг гранул	1,5	51510		141,1		47,03		5,8
4	Сушка гранул	1,5	52277		207,4		207,4		25,9
5	Формование гранул	1,5	53060		210,5		210,5		26,3
6	Добыча сырья	1,5	53855		213,7		213,7		26,7

 

 

 

2.3. Подбор состава сырьевой смеси.

 

Сырьевыми материалами для производства керамзита является  глина.

Химический состав глины, используемой для получения керамзита с плотностью 400 кг/м³

 

 SiO2=52,8%

 Al2O3=24,11%

 Fe2O3=6,41%

 CaO= 0,82%

 прим.=1,54%

 ППП=14,32%

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Расчет потребности предприятия  в сырьевых материалах.

Таблица 4. Потребность в сырье на 1 т

готовой продукции.

 

Перечень технологических операций	Приход, кг	Потери, %	Выход, кг
Склад готовой продукции	1000	0	1000
Транспортировка на склад готовой продукции	1010	1	1000
Гравиесортировка	1020,1	1	1010
Транспортировка на гравиесортировку	1025,2	0,5	1020,1
Обжиг гранул	1045,7	2	1025,2
Транспортировка на обжиг	1050,9	0,5	1045,7
Сушка гранул	1061,4	1	1050,9
Транспортировка на сушку	1066,7	0,5	1061,4
Формование гранул	1077,4	1	1066,7
Транспортировка на формование	1082,8	0,5	1077,4
Транспортировка на склад	1088,2	0,5	1082,8
Добыча сырья	1088,2	0	1088,2

 

 

Таблица. 5. Потребность предприятия в сырье.

№ п/п	Наименование сырья	Расходы, т.
		В час	В смену	В сутки	В год
1	Глина	1,088	8,704	26,112	9530,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. Выбор потребного количества  технологического оборудования.

 

Пм =

,

где:  Пм - количество машин, подлежащих установке;

Пт  - требуемая часовая производительность по данному технологическому переделу (принимается по табл. 2);

Пп - часовая производительность машин выбранного типоразмера;

Квн – нормативный коэффициент использования оборудования по времени, принимается обычно равным 0,8 … 0,9 (для автоклавов может быть принят 1,0).

 

Обжиг ( вращающаяся печь)

Пм = = 0,426/(0,42*0,9) ≈ 1

Сушка:

Пм = = 0,444/(0,41*0,9) ≈ 1

Формование:

Пм = = 0,438/(0,8*0,9) ≈ 2

 

2.6. Расчет складов сырьевых материалов.

 

V (складов сырья) = (Псут. * число дней запаса) / (ρнас. * Кзаполнения)

 

Vглина = 26,112*20/1,300*0,7 = 281,2 (м3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7. Разработка технологии производства.

 

Технологическая схема производства керамзита с пластическим способом подготовки сырья на заводе, показана на рис. 6. Глина, поступающая на завод из карьера, попадает в рыхлительную машину 1, где она разбивается на куски размером не более 100 мм. Куски такого размера необходимы для того, чтобы создать равномерное питание стоящего за рыхлительной машиной ящичного питателя 2, размер ячеек приемной решетки которого 100X100 мм.

Равномерно дозируемый питателем материал направляется на ленточный конвейер 3, который передает его в камневыделительные вальцы 4. После пропуска через вальцы глина приобретает мелкозернистую структуру, подготовленную для дальнейшей переработки. От вальцов глина направляется конвейером 5 к глиномешалкам 6 и 7. Глиномешалка 6 предназначена для первичного перемешивания увлажненного материала с одновременным его прогревом. Прогрев материала особенно необходим в зимнее время, когда из карьера поступает глина, смешанная с кусками льда и снега. В таких условиях качество перемешивания глины будет неудовлетворительным, если ее не разогреть. После прогрева, увлажнения и предварительного перемешивания глина поступает на глиномешалку 7, где она перемешивается более тщательно.

Перемешанный и увлажненный материал поступает на дырчатые вальцы 8, предназначенные для формования глиняных гранул. Размер гранул, получаемых на вальцах, определяется размерами ячеек, через которые продавливается глина при прохождении между барабанами.

После вальцов глиняные гранулы поступают на сушку и частичное обкатывание. Гранулы получаются в сушильном барабане 9,  устанавливаемом за  вальцами.