Устаткування для виробництва в’яжучих матеріалів

6.1. Устаткування потокових технологічних ліній для виробництва гіпсу

Гіпсові в'яжучі матеріали отримують термічною обробкою гіпсового каме­ню. Низьковипалювальні гіпсові в'я­жучі матеріали (будівельний, формуваль­ний, високоміцний, медичний гіпс) діста­ють випалюванням каменю за температу­ри 120... 160 °С чи обробленням парою за надлишкового тиску 0,13... 0,7 МПа. Ви-соковипалювальні гіпсові в'яжучі мате­ріали (ангідритовий цемент, високовипа-лювальний гіпс, оздоблювальний гіпсовий цемент) отримують випалюванням каме­ню за температури понад 600 °С.

Залежно від виду і призначення низьковипалювального в'яжучого матеріалу розрізняють кілька схем виробництва, що відрізняються технологічними параметра­ми й устаткуванням для реалізації про­цесу.

Основним технологічним агрегатом є випалювальний. Найбільшу кількість гіпсового в'яжучого матеріалу одержують термічною обробкою (варінням) гіпсово­го каменю в гіпсоварильних котлах. Від­повідно до цієї схеми гіпсовий камінь після видобутку дроблять, подрібнюють до порошкоподібного стану і в такому вигляді обробляють у котлі, внаслідок чого отримують гіпсовий в'яжучий мате­ріал. За такою схемою випускають близь­ко 65 % загального обсягу гіпсу.

Поширена також схема, за якою камінь зазнає термічної обробки в сушильних ба­рабанах. При цьому гіпсовий камінь після дроблення обробляють (дегідратують) у сушильному барабані, а потім обпалений продукт розмелюють, отримуючи гіпсовий в'яжучий матеріал. За такою схемою ви­пускають близько 35 % гіпсу.

Для отримання високоміцного гіпсово­го в'яжучого матеріалу застосовують схе­ми, що передбачають термічну обробку дробленого гіпсового каменю в автокла­вах (демпферах) за надлишкового тиску з наступним помелом.

Витрати палива й електроенергії при випалюванні в різних агрегатах наведе­но в табл. 6.1.

Для видобутку і подрібнення гіпсово­го каменю використовують технологічне устаткування, аналогічне устаткуванню, що застосовується при переробці твердих карбонатних порід.

Будівельний гіпс виробляють за такою схемою (рис. 6.1). Гіпсовий камінь із бун­кера подається пластинчастим живильни­ком 1 у щокову дробарку 2, а потім на вторинне дроблення в молоткову дробар­ку 3_- Із дробильного відділення гіпсовий щебінь транспортується елеватором 4 у бункер 5, звідки по лотоку через тарілчас­тий живильник 7 подається в шахтовий млин 8. У днищі бункера 5 влаштований рейковий затвор 6.

Шахтовий млин 8 є молотковою дро­баркою. У ній сировина подрібнюється й одночасно сушиться гарячими газами, що відходять від гіпсоварильного котла 23 і подаються в млин по газоводу 13 із топ­ки млина.

Таблиця 6. 1. Питомі витрати палива і електро­енергії на 1 т гіпсового в'яжучого матеріалу за основними видами випалювального устатку­вання

Із шахтового млина гіпсове борошно захоплюється газовим потоком і спрямо­вується в установку, що сепарує. Ця уста­новка складається зі здвоєного циклона 9, повітроводу 10, батарейних циклонів 11 і рукавного фільтра 18. Газовий потік ра­зом з частинками гіпсового борошна, що перебуває у ньому в завислому стані, про­ходить здвоєний циклон 9. У ньому круп­ніші частинки борошна осаджуються і зсипаються в бункер 12. Дрібніші частин­ки гіпсового борошна з газами виносять­ся в батарейні циклони 11, а потім у рукав­ний фільтр 18, в яких практично цілком виділяються з газового потоку.

Мелений гіпс із усіх трьох пилоосаджувальних пристроїв збирається в загаль­ний бункер 12, з якого елеватором 14 і шнеком 19 транспортується в бункер 20, установлений над гіпсоварильним котлом. Із бункера 20 мелений гіпс періодично завантажується шнеками 21 і 22 у гіпсоварильний котел 23. Котел призначений для часткової дегідратації гіпсу, тобто для отримання готового (напівводіюго) гіпсу. Котел обігрівається топкою 24. Пара, що утворюється під час варіння гіпсу, відво­диться у пилоосаджувальну камеру че­рез газовід 26.

Після закінчення варіння гарячий гіпс із котла вивантажується самопливом у бункер 17 томління, звідки шнеком 15, елеватором 16 і шнеком 28 транспортуєть­ся в силос ЗО для збереження і відванта­ження споживачеві.

Паливо (вугілля) у топку 24 гіпсоварильного котла подається стрічковим конвеєром 29, елеватором 27через проміжний бункер 25.

Для варіння меленого гіпсу застосову­ють гіпсоварильні котли безперервної періодичної дії.

Гіпсоварильний котел періодич­ної дії (рис. 6.2) має вигляд зварного циліндричного корпусу 9 зі сферичним днищем 21. Корпус 9 зовні омивається потоком гарячого газу. Для збільшення поверхні теплообміну через корпус кот­ла пропущені чотири димогарні труби 20. По осі корпусу розміщений вал 5 мішал­ки із закріпленими на ньому біля днища дугоподібними лопатями 1 і лопатями 2, розташованими між димогарними труба­ми. До лопатей нижнього ряду підвішені ланцюги, які поліпшують перемішування матеріалу й очищають днище котла. Мі­шалка змонтована на металоконструкції 10 і приводиться в обертання електродви­гуном 1 7 через редуктор 16 і конічну зуб­часту передачу 12.

Котел завантажується сирим гіпсом за допомогою двох шнеків 4, що приводять­ся в рух від горизонтального вала 13 че­рез ланцюгову передачу 14. Установлені на головному (горизонтальному) валу 13 і валу 11 завантажувальних шнеків ку­лачкові муфти 15 забезпечують автоном­ність пуску в разі зупинення обох шнеків. Розвантажується котел через люк 8, що перекривається спеціальним шибером 7, у бункер томління гіпсу.

Водяна пара виділяється через патру­бок 3, розміщений у кришці 18 котла.

Котел спирається на три чавунні литі опори. Нижня частина котла замурована в цегляну камеру 19 (топку), з якої гаря­чі гази надходять у проміжок між обму­руванням і обичайкою котла, а потім у димар.

Для чищення жарових труб і проміжку між котлом і обмуруванням у кожусі пе­редбачені дверцята, а в обмуруванні — вікна, які після чищення закладають фу­терувальною цеглою. Обмурування зовні посилене зварним сталевим корпусом 6. До нижньої частини циліндричного барабана 2 приварений опорний кутик / (рис. 6.3, а), на який спирається днище 3

Рис. 6.1. Технологічна схема виробництва гіпсу

Рис. 6.2. Гіпсоварильний котел періодичної дії

сферичної форми. Стик днища і бараба­на котла ущільнений азбестовим шнуром. Зверху днище затиснуте кутиком 4, що прикріплений гвинтами до корпусу котла. Димогарні труби 5 (рис. 6.3,б) прикріп­лені до стінок котла фланцями 6 із жаро­міцного чавуну.

Гіпсоварильні котлиперіодичної дії мають об'єм 2,5... 15 м³; температуру варіння гіпсу 453...473 К; тривалість варіння 60...120 хв; потужність електродвигунів приводу котла місткістю 2,5 м³— 2,8 кВт, а котла місткістю 15м³-20кВт.

Недоліком гіпсоварильних котлів цьо­го типу є періодичність роботи, що обме­жує їхню продуктивність, тому останнім часом поширені котли безперервної дії. Гіпсоварильний котел безперерв­ної дії (рис. 6.4) має зварний корпус 1, улаштований у стакані з вогнетривкої цегли. Порожнини між корпусом і стінка­ми стакана призначені для циркуляції топкових газів. Сферичне днище 2 котла набране за допомогою окремих елементів із жароміцного чавуну, стики між якими ущільнені азбестовим шнуром і проклад­ками.

У корпусі підвішений барабан 3 з по­двійними стінками, між якими циркулює

Рис. 6.3. Кріплення до циліндричного барабана котла

а - сферичного днища; 6 - димогарної труби

топковий газ, що надходить по патрубках. Усередині барабана 5 є порожнистий двозахідний перемішувальний шнек 4, що дістає обертання від електродвигунів 6 потужністю 10 кВт через редуктор 7. Крізь порожнистий шнек 4 пропущений вертикальний вал 8, у нижній частині яко­го змонтована чотирилопатева мішалка.

Рис. 6.4. Гіпсоварильний котел безперервної дії

До лопатей 9 на ланцюгах 10 прикріплені косинці 11, призначені для очищення дни­ща котла. Лопаті мішалки в середній ча­стині мають лопатки, що забезпечують напрям руху гіпсу в нижню конічну час­тину барабана 3 і створюють підпір, по­трібний для захоплення витками шнека гіпсу і його піднімання. Піднятий шне­ком 4 гіпс пересипається через обріз ба­рабана 3 і надходить знову у внутрішню порожнину корпусу. Завдяки інтенсивній циркуляції гіпс добре перемішується.

Сирий гіпс подається безперервно гвин­товим живильником 12 з регульованою швидкістю подачі, яка змінюється залеж­но від температури гіпсу, що виходить із котла.

Безперервність і температура варіння гіпсу підтримуються автоматично. Під час варіння гіпсового порошку відбувається дегідратація. При цьому зневоднений гіпс, що має меншу щільність, витісняється з нижньої зони сирим гіпсом, що надходить. Готовий гіпс піднімається до вікна у стінці корпусу котла, через нього надходить само­пливом у напрямну лійку 13 і далі в бун­кер томління.

Гіпсоварильний котел місткістю 4,4 м³ забезпечує продуктивність 5...б т/год гіпсу.

Розрахунок основних параметрів гіпсоварильного котла безперервної дії. Продуктивність вертикального шнека

П = 60Vpn,

де V — обсяг маси порошку, що запов­нює один виток шнека, V= St (S — корис­ний переріз витка шнека; t — відстань між двома сусідніми витками);  — коефі­цієнт фактичного заповнення; р — щіль­ність порошку, що транспортується; n — частота обертання вала шнека, об/хв.