Технология производства керамзита. Сухой способ, технологическая схема

Технология производства керамзита. Сухой способ, технологическая схема.

ПОДРОБНОСТИ

Производство керамзита основано на тех же принципах, что и производство ранее рассмотренных керамических материалов и изделий: добыча и обработка сырья, его обогащение и подготовка; изготовление, сушка и обжиг сырца; фракционирование или дробление и фракционирование керамзита; хранение керамзита.

В зависимости от свойств исходного сырья различают следующие способы подготовки его и полуфабриката, а соответственно и способы производства керамзита: сухой (9,7% всех предприятий), пластический (89,4%) и мокрый (шликерный) (0,9%).

Сухой способ подготовки применяется в случаях однородных по составу и строению плотных или камнеподобных глинистых пород, имеющих низкую карьерную влажность и хорошую вспучиваемость.

Исходные материалы дробятся до наибольшей крупности зерен 5-20 мм, после чего обжигаются по фракционно. Это необходимо потому, что в смешанном по фракциям сырье мелкие зерна прогреваются до размягчения быстрее и вызывают образование свара. Расход сырья при этом способе производства определяется с учетом производственных потерь.

В среднем производственные потери составляют около 35%, из них до 20% на мелочь. По нормам технологического проектирования на 1 м3 керамзита требуется 0,36 м3, или 0,58 т, дробленых глинистых пород.

В природе встречаюгся плотные, но с большой вязкостью глины. Они не дробятся и плохо распускаются в воде. Поэтому если такие глины удовлетворяют всем требованиями к сырью на керамзит, то это сырье перерабатывают на особых зубчатых вальцах, которыми оно разрывается на мелкие куски, представляющие собой полуфабрикат. Общие производственные потери при данном способе составляют в среднем около 45%. Выход керамзита из 1 м3 такого сырья при объемном весе в плотном теле 1800 кг/м3 около 1000 кг.

Технологическая схема производства керамзита по сухому способу показана на рисунке выше. При сухом способе производства, с сухой подготовкой сырья, формующих агрегатов не требуется. Требуются только дробилки (преимущественно щековые и валковые, иногдамолотковые) для приготовления полуфабриката с формой зерен, приближающейся к кубической.

Полуфабрикатом является фракционированная крошка (1-5, 5-10, 10-20 мм, а иногда и крупнее), которую раздельно направляют в промежуточные бункера барабаннных печей. При этом создается запас крошки не менее чем на 12 ч работы печей. Дозировка из бункеров осуществляется при помощи наклонных элеваторов, ленточных дозаторов или тарельчатых питателей.

После обжига охлажденный в слоевом, барабанном или каком-либо другом холодильнике керамзит сортируется, а часть его подвергается дроблению с последующей сортировкой на требуемые фракции. Ввиду особенностей сырьевой базы по этому способу работает большинство (65-70%) американских предприятий.

Верхний предел влажности глинистых пород, при которой возможно нормальное дробление и рассев на фракции, составляет для пород средней пластичности 10-12%, а для высокопластичных 16-18%. Если при сухом способе используется хорошо вспучивающееся сырье, то оно является лучшим для приготовления керамзитового песка путем обжига фракций по- луфабриката с размером зерен от 1 до 5 мм, полученных при подготовке сырья к обжигу на керамзитовый гравии Ростовским-на-Дону инженероно-строительном институтом и Ростовским ДСК был проведен опыт промышленного получения керамзитового песка из аргиллитов Кызбурунского месторождения КБССР.

Для этого были использованы мелкие фракции (до 5 мм), полученные при подготовке сырья к обжигу на керамзитовый гравий. От общей массы полученной мелочи отсеяли фракции меньше 1 мм, после чего остальная масса полуфабриката была рассеяна на две фракции - 1-2,5 и 2,5-5 мм и раздельно обожжена во вращающейся двухбарабаннои печи с локальным распространением пламени.

Объемный вес полученного керамзитового песка 350-450 кг/м3, прочность при испытании в стандартном цилиндре 16-20 кГ/см2, водопоглощение 6-6,5%. По разработанном но ВНИИстроме технологии керамзитовый песок можно получить из зерен сырца размером до,3 мм, и с влажностью массы 8-9% после предварительной термической подготовки при 300° в течение 10-12 мин. Зерна сырца приготовляются по технологии, аналогичной применяемой при подготовке глины для полусухого прессования кирпича с предварительной подсушкой и последующим дроблением.

Институтом Гипростром (Москва) разработаны и находятся в действии следующие проекты предприятий по производству керамзита, утвержденные Госстроем СССР как типовые: а) цех керамзита производительностью 100 тыс. м3 в год по сухому способу. В проекте предусмотрены варианты с дроблением сырья на карьере и в цехе; б) цех керамзита производительностью 200 тыс. м3 в год по сухому способу.

Пластический способ производства керамзита. Технологическая схема, параметры, печи, оборудование.

ПОДРОБНОСТИ

Создано 12.05.2012 16:30

Обновлено 02.06.2012 00:44

Автор: Admin

Пластический способ применяется в случае использования наиболее широко распространенных пластичных, рыхлых глин и суглинков, содержащих свыше 30% частиц менее 0,001 мм, однородных или недостаточно однородных по качеству, имеющих малую и среднюю карьерную влажность, но размокающих в воде и имеющих хорошую вспучиваемость.

Исходное сырье обрабатывается в глиномялках или глиномешалках. В это время могут вводиться различные добавки, после чего с помощью дырчатых вальцов или ленточного пресса из полученной массы формуются гранулы, которые затем обжигаются. На 1 м3 керамзита расход глины в плотном теле принимается равным 0,44 м3, или 0,80 т (с учетом потерь в производстве).

Если применяются неоднородные трудно размокаемые в воде глинистые породы, имеющие малый коэффициент вспучивания и поэтому требующие введения в состав шихты органических или других добавок, то исходные сырьевые материалы сушат, дробят, тонко измельчают, дозируют и смешивают в порошкообразном состоянии до однородной по составу смеси, после чего увлажняют, гранулируют и дальше гранулы поступают или на сушку, или непосредственно в обжиговую печь.

При пластическом способе производства (рисунок выше) и качестве формующих машин используются дырчатые формующие или прессующие вальцы, ленточные прессы, оборудованные 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.

Подсушку гранул производят в сушильном барабане, для обогрева которого используют отходящие из обжиговой печи газы. Часто сушильный барабан совмещают с обжиговым в один тепловой агрегат - двухбарабанную вращающуюся печь.

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. В советский период их изготавливали Куйбышевский завод "Строммашина", Первомайский механический завод, Свердловский завод "Уралхиммаш".

Обжиг полуфабриката является общей технологической операцией для всех способов производства и осуществляется в основном в одно- или двухбарабанных вращающихся печах длиной обычно не более 50 м при наружном диаметре до 3,5 м.

Конструкция вращающейся печи показана на рисунке выше.Обжиговые печи желательно иметь с тремя диапазонами скорости вращения. В зоне обжига рекомендуется устраивать ребристую футеровку из шамотного кирпича класса А.

В результате многочисленных исследований С. П. Онацким предложена принципиальная кривая обжига показанная ниже.   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 200-600° - протекает в различное время (15-30 мин) в зависимости от вида сырья и конструкции печи. Например, после реконструкции печи на Безымянском керамзитовом заводе Куйбышевской обл., выразившейся в установке перевального порога в виде кольца на расстоянии 8 м от горячего конца, время пребывания материала в зоне подсушки и предварительного подогрева составляет до 40 мин.  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 2-5 мин. За это время материал нагревается до температуры вспучивания. Очень быстро в двухбарабанной печи или в печи типа Безымянского завода 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 5-10 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.

Характеристики некоторых вращающихся печей и холодильников к ним приведена в таблице ниже. Наклон корпуса печей 3,5°.

 

 

В производстве керамзита наряду со стремлением повысить вспучиваемость сырья следует уделить внимание также повышению производительности печи и автоматизации контроля за ее работой, так как от этих показателей зависит экономичность работы предприятия в целом.

Для поддержания постоянной температуры обжига лабораторией автоматики института КуйбышевНИИкерамзит разработана система автоматического регулирования процесса обжига глины на керамзит во вращающейся печи, работающей на газообразном топливе (рисунок ниже).  В свою очередь производительность печи зависит от природных свойств сырья, влияния введенных добавок, влажности сырца, рабочей температуры обжига.

Для поддержания постоянной температуры обжига лабораторией автоматики института КуйбышевНИИкерамзит разработана система автоматического регули- и размеров печи. Практика показала преимущество печей длиной 40 м, поэтому удельный вес их в керамзитовой промышленности увеличивается. Расчетная производительность печи может определяться по формуле, предложенной Е. И. Ходоровым:

 

 

где ум - насыпной вес материала, кг/м3; ? - коэффициент заполнения печи материалом (5-10%);wм - скорость движения материала по формуле:

где D - внутренний диаметр печи, м; i - наклон печи к горизонту, град; n - число оборотов печи в минуту.

 

 

 

 

Работа вращающихся печей для производства керамзита характеризуется данными, приведенными в таблице:

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. Подобные данные были получены П. П. Вудниковым, С. П. Онацким и др., которые проводили аналогичную работу с керамзитовым гравием, изготовляемым по пластическому способу.

Для охлаждения керамзитовый гравий из печи загружается в холодильник (барабанный, шахтный, в виде цепной колосниковой движущейся решетки). Наибольшее распространение получили барабанные холодильники. Однако в последнее время в качестве типового принят слоевой самотечный холодильник конструкции НИИкерамзит.

 

 

Он прошел испытания и заложен в новые типовые проекты керамзитовых предприятий, разрабатываемых Гипростромом (па 100 и 200 тыс. м3 в год). От холодильника готовый продукт транспортируется к грохоту, сортирующему керамзит па фракции, механическим транспортом (конвейеры), что более надежно в эксплуатации, или пневматическим. Выход керамзита по фракциям (мм) для расчетов принимается в следующем соотношении (%):

Институтом Гипростром в 1967 г. разработан проект цеха производства керамзита по пластическому способу производительностью 100 тыс. м3 в год, утвержденный Госстроем СССР как типовой.

Цех керамзита состоит из производственного комплекса, в который входят все технологические отделения, начиная от приема сырья до складирования готового продукта. Склад керамзита состоит из конвейерной галереи, шести типовых силосных банок и отделения дробления спеков и крупных фракций заполнителя на керамзитовый песок.

Проектом предусмотрена постройка цехов керамзита при кирпичном заводе, заводе железобетонных изделий или домостроительном комбинате. Технологический процесс производства керамзита по типовому проекту института Гипростром протекает следующим образом. Глина из карьера или штабеля запаса подается автосамосвалами в отделение приема сырья и поступает на глинорыхлительную машину СМ-1031 для разрыхления комьев. Далее глина поступает в ящичный подаватель СМ-664, а затем на ленточный конвейер, куда в случае надобности подается и твердая добавка (пиритные огарки и т п ). Ленточный конвейернаправляет глину в камневыделительные пальцы CM-150А, где происходит удаление каменных включений и предварительная ее переработка.

Отсюда глина поступает в двухвальную глиномешалку СМ-246, доувлажняется и направляется в дырчатые перерабатывающие вальцы CM-369A. При необходимости в глиномешалку из специального бачка подается жидкая добавка (соляровое масло, мазут, сульфитно-спиртовая барда и т. п.)

Затем глина поступает на формующие дырчатые вальцы СМ-927, где происходит формовка гранулированного сырца в виде цилиндров. Последние направляются в сушильный барабан размером 2,8?14 м, подсушиваются до остаточной влажности 10-15%, а затем последоватетьно ковшовым и ленточным конвейером направляются в бункера перед печами.

Емкость бункеров, равная 120 м3, обеспечивает трехсменную работу вращающейся печи при двухсменной работе отделения переработки сырья Из бункеров запаса маятниковыми питателями гранулы полуфабриката дозируются во вращающуюся печь для обжига. Обожженный и вспученный материал поступает в слоевой самотечный холодильник для охлаждения за счет нагнетаемого вентилятором атмосферного воздуха.