МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ, БЕТОНОВ И СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ

Курсовой проект

Тема: Производство керамзитового гравия марки 500

Пояснительная записка

Руководитель: канд. техн. наук, доц.

Шляхова Елена Альбертовна

Разработал студент: группы ПСМ-382

Егоров Евгений

Дата ________________ Оценка _______________

г. Ростов - на - Дону

2006 г.

Содержание пояснительной записки:

Введение

1Общие положения.

1.1 Характеристика выпускаемой продукции.

1.2 Характеристика сырьевых материалов.

1.3 Состав предприятия.

2 Технологическая часть.

2.1 Выбор и технико-экономическое обоснование технологии производства.

2.2 Технологическая схема производства.

2.3 Режим работы цеха (завода).

2.4.технология производства заполнителя.

2.5 Расчет производительности и потребности в сырье, топливе и электроэнергии.

2.6 Подбор и расчет технологического оборудования.

2.7 Контроль технологических процессов и качества продукции.

3 Охрана труда, техника безопасности и охрана окружающей среды.

Список использованной литературы.

Введение

Материалы керамзитовой структуры являются но­вой группой керамических строительных материалов. При производстве всех изделий классическими методами керамической технологии стремятся в обжиге достичь той или иной степени спекания керамического черепка, а материалы керамзитового типа получают вспучиванием при обжиге глиняной массы.

В с п у ч и в а н и е — это увеличение материала в объеме за счет образования внутренней, преимущественно замкнутой пористости. В изломе вспученный материал имеет структуру застыв­шей пены. Таким образом, керамзитовыми материалами мы будем называть такие, которые получают вспучива­нием глинистых пород при их обжиге.

В производстве искусственных пористых заполнителей наибольший объем приходится на керамзитовый гравий, выпуск которого организован более чем на 300 предприятиях. При этом доминирующим является пластический способ переработки сырья. Для обжига больше половины предприятий используют барабанные печи 02,5x40 м. Из других видов печей наибольшее применение получил обжиговый агрегат CMC—197.

Экономичностью и относительной простотой отличается производство шунгизита, позволившее расширить сырьевую базу искусственных пористых заполнителей.

Количество керамзитового песка окатанной формы, получаемого при про­изводстве керамзитового гравия, составляет от 5 до 10%, т.е. не позволяет да­же приблизится к приемлемому зерновому составу для легких бетонов. Поэто­му вопрос о технологии и организации производства легких пористых песков, в частности керамзитового, остается актуальным.

Обширный производственный опыт позволил разработать нормы техноло­гического проектирования предприятий по производству керамзитовых запол­нителей (ОНТП 11—86). Они использованы в технологических расчетах в предлагаемых примерах.

Зерна гравия снаружи имеют плотную корочку темно-охристого цвета, а внутри — ячеистую структуру почти черного цвета — результат вспучивания.

Вспучивание глины при обжиге связано с двумя процессами: газовыделени­ем и переходом глины в пиропластическое состояние.

Источниками газовыделения являются реакции восстановления оксидов железа при их взаимодействии с органическими примесями, окисления этих примесей, дегидратации гидрослюд и других водосодержащих глинистых ми­нералов. Однако не все глины вспучиваются при обжиге, поэтому сырье для произ­водства керамзита обладает специфическими свойствами.

Материалами керамзитового типа являются керамзи­товый гравий, керамзитовый песок и штучный керамзит. Последний известен также под названием ячеистой ке­рамики и пенокералита. Наибольшее развитие получило производство керамзитового гравия, который обычно именуют просто керамзитом. Керамзитовый гравий был запатентован Стефаном Хейдом (США, 1918 г.) и изве­стен в США под названием «хайдита», а в западно-евро­пейских странах — под фирменным названием «лека». В СССР опытные работы по керамзитовому гравию бы­ли начаты в 20-х гг., а в 1939 г. было организовано опытно-промышленное его производство. В широких масштабах промышленное производство керамзита в СССР началось в 50-х гг. и уже к 1970 г. превысило 11 млн. м³.

1. Общие положения.

1.1.Характеристика выпускаемой продукции.

Керамзитовый гравий М500:

Зерновой состав: получают три фракции:5-10;10-20;и 20-40мм. Керамзит, полученный зёрнами крупностью менее 5 мм относят к керамзитовому песку.

Плотность: Насыпная плотность керамзитового гравия соответствует марке, т.е. не менее 500кг/м3.

Прочность: в кгс/см3(в МПа) для классов А и Б соответственно равны 20(2) и 15(1,5).

Отпускная влажность керамзитового гравия должна быть не более 2%.

По морозостойкости керамзит должен выдерживать не менее 15 теплосмен с потерей в весе не более8%.

Потеря в весе после 4 часов кипячения не должна превышать 5%.

Содержание в гравии расколотых зёрен не должно превышать по массе 15%.

Керамзитовый гравий применяется в качестве заполнителя для легких бетонов. Такие батоны обладают более высокими теплозащитными свойствами, что даёт возможность уменьшить толщину и вес наружных стен, а это является одной из предпосылок обусловливающих возможность индустриализации строительства.

Плотность бетонов на керамзитовом гравии получается 1200-1400кг/м3, это значение в два раза меньше чем плотность тяжелых бетонов, что является существенным источником снижения себестоимости строительства.

Оп­тимальные мощности цехов керамзитового гравия и песка составляет 100. ..200 тыс. м³ в год, заводов — от 200 до 400 тыс. м³ в год. При проектировании производства основными критериями оценки эффективно­сти применяемых технологий служат показатели ресурсо - и энергозатрат, а также показатели стабильности качества выпускаемых искусственных порис­тых заполнителей.

1.2. Характеристика сырьевых материалов.

Глинистые сланцы – Камнеподобные глинистые породы не размокающие в воде, с чётко выраженной слоистостью.

Вспучиваются такие породы при температуре не более 1250° С и имеющие интервал вспучивания (разница между предельной температурой обжига и температурой вспучивания) не менее 30...50°С.

Конечный продукт обработки таких пород может стать керамзитовый гравий и песок, либо аглопоритовый щебень и песок.

Такие горные породы имеют следующий химический состав в %:

SiO₂ 65-73;А1₂0₃ 10-15;FeO + Fe₂O₃ 3-5;СаО до3;MgO до 4;R₂O 1-4;

Органич. Вещества 1,0-1,5.

Средняя плотность зёрен pk-0,85-1,35 г/см3.

Средняя насыпная плотность pн =550-850кг/м3

Вспучиваемость сырья характеризуют коэффициентом вспучивания Кв:

Kв=Vk/Vc=pc/pk(1-nnn/100),

где V_K и pk — объем и плотность зерен керамзита; V_c и р_с — объем и плотность сухой сырцовой гранулы; п.п.п. — потеря массы сырцовой гранулы при про­каливании.

1.3.Состав предприятия.

Перечень основных цехов предприятия:

-Цех помола

-Цех формовки

-Цех сушки

-Цех обжига

-Цех охлаждения

2.Технологическая часть.

2.1. Выбор и технико-экономическое обоснование технологии производства.

Технологический процесс производства керамзито­вого гравия складывается из следующих операций: карьерные работы — обработка глины–формование гранул — их сушка — обжиг — охлаждение и сортиров­ка керамзита.

Карьерные работы в производстве керамзита не име­ют какой-либо специфики. Можно лишь отметить, что для производства керамзита вопросы усреднения соста­ва глины путем ее промежуточной экскавации имеют еще большее значение, чем в производстве стеновой ке­рамики. Практика некоторых заводов показывает, что переход от непосредственной подачи в производство карьерной глины на работу с промежуточным ее выле­живанием в открытых штабелях позволяет снизить на­сыпную объемную массу керамзита па 100—150 кг/м³.

В зависимости от методов обработки глины и приго­товления гранул различают три способа производства керамзита: сухой, пластический и шликерный. Решаю­щее значение на выбор способа производства оказывают свойства сырья.

Способ сухого изготовления гранул. При этом спосо­бе глиняные гранулы не формуются, а образуются дроб­лением и рассевом карьерной глины. Его можно и целе­сообразно применять при работе с камнеподобными хрупкими глинистыми породами (глинистые сланцы, ар­гиллиты), трудно размокающими в воде. При дроблении такие глины должны давать объемную крошку с относи­тельно небольшим выходом мелочи — до 15%- Если глины обладают ярко выраженной спайностью и при дроблении дают большое количество «лещади»—тонких пластинок, то для производства керамзита они не при­годны, так как лещадь практически не вспучивается. Кроме того, при этом способе подготовки гранул порода не должна содержать включений известняка, ибо при этом способе удалить их из глины невозможно.

Гранулы подсушивают при карьерной влажности глины более 8%, в связи с чем сушильный барабан раз­мещают с возможностью его обхода, что на схеме пока­зано пунктирными линиями. При грохочении дробленой глины необходим ее рассев по фракциям с тем чтобы в последующем каждую фракцию обжигать в отдельной печи, ибо режим обжига должен быть дифференциро­ванным в зависимости от крупности фракции. Фракцию с размером зерен более 20 мм возвращают на додрабливание, а фракция менее 5 мм может быть использова­на для обжига па песок. Совместный обжиг мелкой фракции с крупной может принести к свариванию об­жигаемых гранул в конгломерат.

Компоновка оборудования значительно упрощается при использовании для дробления и сортировки гранул дробильно-сортировочной установки СМ-739/740.

Сухой способ наиболее экономичен по капиталовложениям­ и эксплуатационным затратам. Однако возмож­ность его применения ограничена, так как месторожде­ния камнеподобных высоковспучивающихся глин встре­чаются в нашей стране сравнительно редко, а повышать вспучиваемость глин введением добавок при этом спо­собе невозможно. В США месторождения сланцевых глин широко распространены, и потому там сухой спо­соб получил преимущественное применение.

В последние годы по технологии сухого способа про­изводства керамзита в СССР освоен выпуск шунгизита, сырьем для которого являются шунгитовые сланцы, до­бываемые в Карельской АССР

Способ пластического формования гранул. При этом способе их формуют из пластичной глиняной массы. Его целесообразно применять для глин с рыхлой и плотной структурой, намокающих в воде, когда их карьерная влажность равна или ниже нормальной формовочной влажности'» Содержание каменистых включений в глине не должно превышать 10%, а включения известняка должны иметь размер не более 1 мм…

Типичная схема подготовки гранул при этом способе такова (см. стр. 96—97). Эта схема представляет собой наиболее развитый вариант технологического процесса подготовки гранул по пластическому способу. В действи­тельности отдельные заводы работают с различными упрощениями и видоизменениями этой схемы.

Предпочтительно иметь крытый механизированный глинозапасник, который обеспечивает стабильную влаж­ность глины, поступающей в производство, исключает перебои в работе оборудования из-за транспортных трудностей и погодных условий и дает возможность экс­плуатировать карьер в одну смену при трехсменной ра­боте остального оборудования. При его отсутствии от­крытый склад глины все же обеспечивает лучшие усло­вия эксплуатации оборудования, чем при работе с непо­средственной подачей в производство карьерной глины. Наличие двух глиномялок встречается довольно ред­ко, хотя двойная переработка глины в глиномешалках заметно улучшает качество керамзита.

На многих действующих заводах установлены одни дырчатые вальцы, которые одновременно являются и пе­рерабатывающими, и формующими. Однако практика показала, что в этом случае гранулы получаются с по­сеченной поверхностью и как следствие более тяжелыми и пониженной прочности. Производительность дырчатых вальцов зависит от диаметра формуемых гранул и из­меняется от 8 м³/ч при d=7 мм до 25 м³/ч при d—18 мм.

Первые керамзитовые предприятия в нашей стране в качестве формующей машины применяли не дырчатые вальцы, а ленточные прессы. Некоторые из них работают так и до сего времени. Замена ленточных прессов дырчатыми вальцами была вызвана тем, что при наличии в глине включений перфорированная решетка пресса часто засорялась. Кроме того, дырчатые вальцы являются машиной более компактной и легкой. Их можно монтировать на этажерках и пере­крытиях этажей, в то время как для ленточных прессов необходим массивный фундамент. Однако в настоящее время выявился и суще­ственный недостаток дырчатых вальцов как формующей машины — в них длина гранул образуется стихийно и ее нельзя регулировать. Как правило, они дают гранулы с большим значением коэффициента формы, понижающим прочность керамзита. Ленточные прессы обла­дают в этом отношении определенным преимуществом — на них мо­жно получать гранулы заданной длины и тем самым регулировать коэффициент формы керамзита. Однако в связи с тем, что в ГОСТ 9759—61 величина коэффициента формы не регламентировалась, большинство керамзитовых предприятий продолжает работать с формованием гранул на дырчатых вальцах. Кроме того, ленточные прессы обеспечивают более интенсивную проработку глины, в ре­зультате которой получается легкий керамзит. Некоторые заводы заменили дырчатые вальцы ленточными прессами, улучшив при этом качество выпускаемого керамзита [38.]

При назначении диаметра формуемых гранул следу­ет учитывать, что кривая зависимости объемной массы вспученной гранулы от ее диаметра в сырце имеет экстремальный характер и, следовательно, каждой глине соответствует некоторый диаметр сырцовых гранул, да­ющий керамзит с минимальной объемной массой.

Перед обжигом гранулы сушат не всегда. В некото­рых случаях отмечается повышенная вспучиваемость гранул при их поступлении в печь непосредственно с формовочной машины без предварительной сушки. Однако такая схема применима только при высокой трещиностойкости глин в сушке и высокой их вспучиваемости. В последнем случае, если гранулы в печи даже разрушаются, то их осколки все равно будут вспучивать­ся, давая легкий керамзит. Осколки же гранул из сред­не- и слабовспучивающихся глин в обжиге почти не вспу­чиваются и заметно утяжеляют керамзит.

Работа без предварительной сушки гранул неудобна еще и тем, что в этом случае формовочное отделение должно работать в три смены, а перебои в работе формовочного оборудо­вания немедленно вызывают нарушения в работе печь. Но даже при отсутствии видимых перебоев в работе глиноперерабатывающего оборудования колебания в пи­тании печи полуфабрикатом в условиях отсутствия буферного запаса сухих гранул довольно велики из-за неравномерной работы ящичного подавателя. Колебания его производительности по исследованиям НИИ керам­зита составляют (в %): суточные ±19, часовые ±70, минутные ±100 при допустимых для нормальной работы печи ±7,5. Поэтому наличие сушильного барабана и бу­ферного запаса гранул является важнейшей предпосыл­кой для нормальной работы печи.

Влажность выходящих из сушильного барабана гра­нул составляет 12—14%. Бункера запаса высушенных гранул надежно работают лишь при наличии приточно-вытяжной вентиляции для эвакуации водяных паров, выделяющихся из горячих гранул. При отсутствии такой вентиляции происходит зависание гранул в бункерах.

Добавки подготовляют и вводят следующим образом: опилки и уголь просевают для отделения крупных фрак­ций и дозируют ленточным или тарельчатым питателем на конвейер или глиномешалку (прямой ввод). Более эффективен ступенчатый ввод по схеме рис. 36.

Низковязкие жидкие добавки специальной подготов­ке не требуют; их вводят в глиномешалку, распиливая механическими, предварительно тарированными форсун­ками. Высоковязкие добавки подогревают в специаль­ных паровых теплообменниках до 80—100° С и затем также вводят распылением.

Эмульсионные добавки приготовляют тщательным перемешиванием в турбулентном диспергаторе предва­рительно разогретого мазута и глинистой суспензии (стабилизатора) до получения устойчивой тонкой дис­персии мазута в воде.

Равномерность распределения добавок в глине резко возрастает при обработке ее в вибрационной глиномял­ке, конструкция которой в настоящее время создается.

Опудривание сырых гранул огнеупорной глиной или каолином дает возможность обжигать гранулы при бо­лее высокой температуре и за счет этого понизить объ­емную массу керамзита и повысить объемную произво­дительность печи. Примерный расход опудривающего порошка составляет 3—5% массы сырцовых гранул. Опудривающий порошок можно приготовлять по схеме:

Ящичный подаватель

Дезинтеграторные вальцы

Шахтная мельница-----------Отходящие газы

Комбинированная установка из мультициклонов и рукавных фильтров

Бункер опудривающего порошка

Тонина помола опудривающего порошка должна со­ответствовать полному проходу через сито с отверстия­ми размером 0,315 мм. Опудривание производят в бара­бане, устанавливаемом после формовочной машины.

Пластический способ является более сложным и до­рогим, чем сухой, но зато он допускает использование глин более распространенных разновидностей и дает возможность вводить в глину добавки, повышающие ее вспучиваемость. В силу этого он получил в нашей стране преимущественное распространение.

Шликерный способ является бесформовочным. Во вращающуюся печь подают глиняный шликер, и грану­лы образуются самопроизвольно в самой печи. Этот спо­соб целесообразно применять, когда карьерная влаж­ность глин выше формовочной, а также для глин, при­родную структуру которых трудно разрушить способа­ми пластической переработки, при добавках высоковяз­ких глин и при значительном содержании каменистых включений в глине (более 10%).

Для первичного дробления глины можно применять дезинтеграторные вальцы, валково-зубчатые дробилки и дисковые глинорезки конструкции Обуховского ДСК [39].

Глиняный шликер приготовляют в глиноболтушках грабельного типа. Диаметр их достигает 12 м, а произ­водительность — 60 т по сухому весу. Достоинством их является безаварийная работа с глинами, засорены каменистыми включениями, в том числе и крупными кремневыми. Крупные каменистые включения задержи­ваются выпускной решеткой глиноболтушки, остаются в ней и периодически удаляются. Мелкие включения раз­мером 0,5—10 мм необходимо отделять на дуговом си­те, на которое шликер подается под давлением 0,2— 0,3 МПа. Приготовленный шликер, должен иметь теку­честь 10 сек и растекаемость 65—75 мм; ее определяют на приборе МХТИ-2 [40].

Для понижения влажности шликера в него вводят электролиты. Запас шликера храпят в специальных ем­костях— шлам-бассейнах. Они бывают вертикальные диаметром 8 м, вместимостью 1000 м³ с пневматическим перемешиванием, а также горизонтальные круглые диа­метром 35 м, вместимостью 6000 м³ с крановыми мешал­ками и пневматическим перемешиванием.

Шликерный способ обладает серьезными достоинст­вами: он является наиболее универсальным и позволяет использовать глины с более широким диапазоном свой­ств. Значительно упрощается при этом способе решение задачи очистки глины от каменистых и карбонатных включений. Глину можно размораживать в глинобол­тушках. Поэтому отпадает необходимость утеплять за­пас глины для работы в зимнее время. Керамзит полу­чается более легким и более мелким, чем при пластиче­ском способе.

К недостаткам этого способа следует отнести повы­шенный расход топлива и снижение производительности печи примерно на 25—30% в связи с необходимостью испарять большое количество влаги.

Промежуточным между пластическим и шликерным способом производства является бесформовочный способ, при котором в печь подают не жидкую, а вязкотекучую бесформенную глиняную массу с примерной влажностью 30—35%, предварительно обработанную на бегунах или гладких вальцах. Такая масса гранулируется в зоне подсушки печи под воздействием цепных завес. Этот способ получил распространение в странах Западной Европы.