книги из ГПНТБ / Элинзон, М. П. Производство искусственных заполнителей

3. Технология производства аглопоритового щебня и песка 13 1

углеобогатительной фабрики подают в бункер, снабжен­ ный решеткой для отделения крупных кусков. Из бун­ кера ленточный конвейер подает его для рассева на виб­ рационный грохот. Зерна размером менее 5 мм направ­ ляют непосредственно в расходный бункер, а более круп­ ные, в зависимости от размера кусков исходного сырья, предварительно дробят на валковых или щековых дро­ билках.

Отход и воду подают в смесительный агрегат равно­ мерно*. Воду распыляют форсунками, расположенными в трех-четырех местах по длине смесителя. В зависимо­ сти от производительности установки используют серий­ но выпускаемые двухвальные смесители или специаль­ ные горизонтальные шихтосмесители (лопастные двух­ вальные, шнековые одновальные).

Смесительный агрегат должен обеспечивать хорошее смешивание исходного сырья с водой и частичное окомкование его пылеватой части. Приготовленная шихта должна быть рыхлой и обладать необходимой газопро­ ницаемостью.

С ы р ь е в т о р о й г р у п п ы (на примере рыхлого суглинка). Суглинок поступает со склада в ящичный пи­ татель, где дозируется и частично разрыхляется. При за ­ сорении камневидными включениями суглинок из ящич­ ного питателя направляют на камневыделительные, ли­ бо дезинтеграторные вальцы. Технологическое топливо (уголь или топливосодержащий материал) дробят на молотковой или валковой дробилке и подают в расход­ ный бункер. При использовании опилок от них предва­ рительно отделяют щепу и стружки.

Суглинок, технологическое топливо и другие добав­ ки (в случае их применения) дозируют объемными или весовыми дозаторами, после чего подают в смеситель.

Дозирование составляющих шихты должно обеспечивать . не только постоянство заданного соотношения основных компонентов шихты, но и равномерность их распределе­ ния в шихте. Для этого отдозированныс составляющие подают послойно на один общий или два коротких кон­

* При применении беетопливиого сырья (сланцевые камневид­ ные глинистые породы) в смесительный агрегат подают также топ­ ливо или топливосодержащий материал, доведенный до требуемой крупности.

9»

132 Глава III. Производство аглопорита

вейера, движущихся навстречу друг другу. Это обеспе­ чивает постоянство соотношения основных компонентов шихты по всему объему дозируемых материалов. Приго­ товленную рыхлую шихту направляют для грануляции в шихтоприготовительный агрегат.

Для получения гранул предложен ряд механизмов, которые по принципу действия можно разделить на гра­ нулирующие, разрыхляющие и формующие.

К гранулирующим механизмам относятся лотковый, тарельчатый и барабанный грануляторы. Шихта в них увлажняется и благодаря окатыванию образуются гра­ нулы правильной формы. Их размеры регулируют изме­ нением количества подаваемой воды, углом наклона и частотой вращения гранулятора. Общий недостаток пе­ речисленных видов грануляторов заключается в том, что в них можно перерабатывать сухое или подсушенное сырье.

К разрыхляющим механизмам относят шихтоприго­ товительные машины (конструктивно заимствованные из металлургической промышленности). Так, в Минске на агломерационной установке был опробован землеразрыхлитель, на ленте которого укреплены металлические гребенки. Материал, попадая на ленту, разбивается ме­ таллическими гребенками на отдельные мелкие зерна (гранулы). Сотрудниками Гомельского комбината стро­ ительных материалов разработана конструкция валко­ вого разрыхлителя, состоящего из короткого конвейера и валка с зубьями. Перед разрыхлителем дополнитель­ но установлен короткий шнековый пресс, который уплот­ няет перемешанную шихту, обеспечивая более эффектив­ ную работу разрыхлителя. Валковый разрыхлитель на­ дежен при использовании сырья многих видов.

Основное преимущество разрыхляющих механизмов заключается в том, что они могут работать на сырье карьерной влажности, однако получаемая шихта не всег­ да обладает высокой газопроницаемостью. Использова­ ние таких механизмов для грануляции пластичных гли­ нистых пород вообще затруднено.

К формующим относятся механизмы, работающие по принципу продавливания, а в отдельных случаях собст­ венно формования гранул. Наиболее производительным агрегатом подобного рода являются дырчатые вальцы,

134 Глава III. Производство аглопорита

ния органической части шихты, контактного спекания отдельных ее зерен и образуются изолированные цент­ ры (очаги) горения в шихте.

В л а ж н о с т ь ш и х т ы — один из важнейших тех­ нологических факторов производства аглопорита: увлажнение шихты, способствующее агрегированию ее пылевидных частиц, а следовательно, уменьшению сум­ марной удельной поверхности зерен и увеличению меж­ зерновой пустотности шихты, — основной метод регули­ рования ее зернового состава, газопроницаемости, раз­ мера и формы зерен.

Установлено, что по мере увлажнения сырьевой сме­ си зерновой состав шихты изменяется, объемная насып­ ная масса постепенно снижается, а затем повышается. Экспериментально выявлено, что для сырья многих ви­ дов количество воды, обеспечивающее получение мини­ мальной объемной насыпной массы шихты, примерно соответствует ее максимальной газопроницаемости. Для отдельных видов сырья оптимальная влажность шихты, обычно определяемая опытным путем, на 2—3% выше влажности, соответствующей минимальной объемной на­ сыпной массе (рис. 18). В соответствии с видом приме­ няемого сырья оптимальная влажность шихты, как бы­ ло указано, колеблется в пределах от 10— 16 (сланце­

ния шихты. Недостаток топлива приводит к снижению температуры в спекаемом слое, к образованию очагов горения в шихте в виде отдельных гнезд, к ограничению количества расплава, а следовательно, к резкому сниже­ нию выхода готового продукта (иногда к прекращению горения в слое шихты).

Избыток топлива приводит к чрезмерному повыше­ нию температуры спекания и увеличению количества расплава, что вызывает образование в спекаемой шихте сквозных каналов, крупных пор и каверн, куда устрем­ ляются газы. Избыток топлива, кроме того, способству­ ет замедлению перемещения зоны горения (увеличива­ ет продолжительность процесса) и приводит к получе­ нию аглопорита повышенной объемной массы. Опти­ мальное содержание топлива различных видов, как бы­

3. Технология производства аглопоритового щебня и песка 13 5

ло показано, составляет 6—12% массы шихты в пере­ счете на условное при предельной крупности его зерен около 3 мм. Вместе с тем наши исследования показали, что при использовании топливосодержащего сырья (зо­ лы ТЭС и отходов углеобогащения) некоторое увеличе­ ние содержания топлива против оптимального может оказаться технически оправданным и экономически це-

Рис. 18. Характер из­ менения объемной на­ сыпной массы шихты в зависимости от ее влажности

1 — глина Парсуковско-

го месторождения; 2 — суглинок Бескудников­

ского месторождения

лесообразным. Предельный размер зерен топлива, вво­ димого в шихту, должен быть значительно меньше пре­ дельного размера зерен шихты. Укрупнение частиц топ­ лива приводит к получению аглопоритового щебня с ноздреватой структурой, большим количеством каверн и стекловидной фазы и нарушению теплового режима процесса.

Приготовленную тем или иным способом шихту укла­ дывают на решетку агломерационной машины непре­ рывного или периодического действия.

На установках с агломерационными стационарными или переносными чашами, производительность которых не более 25 тыс. м3 аглопорита в год, шихту подают в передвижной расходный бункер, представляющий собой самоходный шихтораздатчик. Конструкция его обеспе­ чивает равномерное заполнение каждой чаши шихтой. Обычно на раме шихтораздатчика монтируют и зажига­ тельное устройство. В отдельных случаях (при исполь­ зовании переносных агломерационных чаш) приготов­

136 Глава III. Производство аглопорита

ленную шихту подают в агломерационную чашу специ­ альным лотком.

На предприятиях с агломерационными ленточными машинами непрерывного действия шихту укладывают следующим образом. Шихта поступает в приемный бун­ кер агломерационной машины, откуда она питателем не­ прерывно и равномерно подается на агломерационную решетку в направлении, противоположном движению ко­ лосников машин. Это обеспечивает равномерную уклад­ ку шихты по всей ширине решетки. Известны вибролотковый и челночный питатели, последний обеспечивает более равномерную загрузку шихты на решетку. Во из­ бежание сегрегации и разрушения зерен шихты перепад высот между разгрузочным устройством шихтопригото­ вительного агрегата и агломерационной решеткой дол­ жен быть не более 1 м.

На решетке шихту дополнительно разравнивают плужковым устройством, при этом высота слоя шихты у бортов палет становится на 30—40 мм выше, чем в средней части (в некоторых случаях увеличение высоты слоя обеспечивается самим питателем). При дальней­ шем движении колосников слои шихты у бортов попада­ ют под специальные гладилки, которые уплотняют эту часть шихты и выравнивают слой по всему сечению ко­ лосниковой решетки.

Высота слоя шихты влияет на ее сопротивление про­ сасываемым газам. Как показали исследования, эта за­ висимость носит линейный характер: уменьшение высо­ ты слоя спекаемой шихты (на 50 мм) против оптималь­ ной приводит к увеличению ее газопроницаемости и вер­ тикальной скорости спекания, однако незначительное увеличение высоты слоя резко снижает ее более чем на 40%. Практика показала, что высота слоя шихты в за ­ висимости от вида исходного сырья, метода ее подготов­ ки и разрежения под колосниковой решеткой должна на­ ходиться в пределах 200—300 мм.

Термическая обработка шихты

При применении чаш периодического действия уло­ женную шихту зажигают при помощи передвижного за ­ жигательного горна, работающего на газе или жидком топливе. При отсутствии специального устройства для

3. Технология производства аглопоритового щебня и песка 137

зажигания на поверхности шихты укладывают слой дре­ весных отходов толщиной 20—30 мм, который зажигают факелом. В момент зажигания под колосниковой решет­ кой чаши создают разрежение, обеспечивающее просос воздуха через шихту, в результате чего раскаленные га­ зы из зажигательного устройства проникают в верхний слой шихты. После зажигания верхнего слоя разреже­ ние под колосниковой решеткой увеличивают, что ин­ тенсифицирует процесс спекания шихты. Спекание счи­ тается законченным, когда горение шихты доходит до колосниковой решетки, что соответствует наибольшей температуре отходящих газов. В этот момент сердцеви­ на спекшейся глыбы (бруса) имеет в изломе темно-крас­ ный цвет.

При применении ленточных агломерационных машин шихту зажигают в стационарном горне, представляю­ щем собой камеру, футерованную огнеупорным кирпи­ чом, в которую с боковых сторон вмонтированы горел­ ки. Горн работает на газообразном или жидком топли­ ве. Под колосниками машины расположены вакуумные камеры, которые при помощи коллектора подключаются к одному или нескольким эксгаустерам. Каждая вакуум­ ная камера имеет дроссельную заслонку для регулиро­ вания количества просасываемого газа.

В вакуумной камере, находящейся под зажигатель­ ным горном, поддерживается относительно малое разре­ жение— 800— 1500 Па, а в остальных камерах создает­ ся более высокое разрежение — 2—4 кПа (в зависимо­ сти от вида спекаемого сырья).

Разрежение под колосниками агломерационной ма­ шины оказывает существенное влияние на вертикальную скорость спекания и производительность машины. Раз­ режение в период зажигания верхнего слоя шихты и в период ее спекания различно. В период зажигания ших­ ты большое разрежение приводит к увеличению сопро­ тивления слоя из-за его осадки, а при низком разреже­ нии оказывается недостаточно воздуха для возгорания нижележащих слоев. Опыты показали, что разрежение в период зажигания в зависимости от группы исходного сырья рекомендуется поддерживать в пределах 800— 1500 Па, а в период спекания — 2—4 кПа при соответ­ ствующем удельном расходе воздуха на 1 м2 площади

138 Глава ///. Производство аглопорита

живого сечения решетки от 0,3 до 1,1 м3/с. Воздуходув­ ными устройствами служат серийно выпускаемые эксгаустеры высокого и среднего давления. По мере дви­ жения колосников зона горения топлива в шихте пере­ мещается сверху вниз и при правильно отрегулирован­ ном процессе доходит до колосников в момент прохож­ дения их над предпоследней вакуум-камерой.

При соблюдении необходимых условий подготовки и укладки шихты на агломерационную машину качество аглопорита и технико-экономические показатели его производства зависят от режима термической обработ­ ки шихты.

Технологические и теплотехнические параметры спе­ кания сырья на решетках агломерационных машин, за ­ висящие от применяемого сырья, приведены в табл. 18.

Зажигательные горны ленточных агломерационных машин различных типов характеризуются следующими основными показателями:

Режим охлаждения аглопоритового щебня влияет на структуру и фазовый состав готового продукта. Он за ­ висит от вида применяемого сырья и назначения запол­ нителя. Материал с высокими показателями физико-ме­ ханических свойств можно получить при медленном охлаждении спекшейся глыбы или ее отжиге.

Чтобы выяснить влияние режима охлаждения на ка­ чество аглопоритового щебня под нашим руководством в производственных условиях были проверены четыре метода охлаждения спекшегося бруса: быстрое охлаж­ дение водой, во вращающемся барабане без принуди­ тельной циркуляции воздуха, естественное (на воздухе)

иотжиг в муфельной печи. Затем в отобранных образ­ цах были определены фазовый состав, степень кристал­ лизации, структура, плотность твердой фазы, пористость

ипрочность. Исследования показали, что аглопоритовый