книги / Производство керамзита
..pdfриал через патрубок 7 отводится в зону слоя 9, где ох лаждается воздухом, поступающим из паукообразного распределителя S, и отводится на транспортер.
На основе проведенных исследований осуществляет ся отработка технологических и электрических парамет ров установок полигонного и стационарного типов'.
5.5. Производство керамзита по ступенчатому способу в кольцевой печи с вращающимся подом 1
Отмечая известные, серьезные недостатки распрост раненных однобарабанных вращающихся печей для про изводства керамзита: нестабильность выпуска заполни теля по прочности и плотности; сложность обжига слабовспучивающихся с малым интервалом вспучивания глин; невозможность создания в них требуемого ступен чатого режима термообработки гранул на керамзит; большой унос мелочи и т. д.,— Р. Б. Оганесян, Н. А. Тетруашвили и В. А. Мещеряков предложили использовать для этих целей модернизированную кольцевую печь с вращающимся подом, широко распространенную в ме таллургической промышленности2.
В общем виде технологическая схема производства керамзита на указанной линии предусматривает формов ку сырцовых гранул на ленточном кирпичеделательном прессе, сушку в сушильном барабане с окаткой в нем гранул, подогрев полуфабриката в слоевом подогрева теле примерно до 200—250° С с последующим вспучива нием гранул в кольцевой печи на непрерывно вращаю щемся поде при однослойной его загрузке, охлаждение, сортировку и складирование заполнителя.
Обжиговый агрегат технологической линии включает слоевой подогреватель, кольцевую обжиговую печь и хо лодильник-аэрожелоб.
Кольцевая печь (рис. 77) состоит из стационарных стен толщиной 750 мм и свода с теплоизоляционной за-
1 Оганесян Р. Б., Тетруашвили К. А., Мещеряков В. А. Произ водство керамзита в кольцевой печи с вращающимся подом на Кольчугинском заводе ?КБИ.—М., 1978.—с. 12—13.— 1981.— с. 20— 23.— Промышленность стеновых материалов и пористых заполните лей: (Реф. инф. / ВНИИЭСМ, 1978, вып. 10; 1981, вып. 6).
2 Проект кольцевой печи разработан Гипростройматериалами. Опытно-промышленная технологическая линия построена на Коль чугинском заводе железобетонных изделий.
I _ труба дымовая; 2 —кладка печи; 3 —газооборудование; 4 —футеровка |
||||
кольцевого |
пода; 5 —выгружатель; 6—подготовитель слоевой; |
7 —венти |
||
ляционная |
установка слоевого подготовителя; 8 —автоматика; |
9 —установ |
||
ка дымовых вентиляторов и рекуператора; 10 —под |
кольцевой |
с |
приводом; |
|
II —каркас |
печи |
|
|
|
сыпкой — 700 мм, вращающегося пода |
(включая |
метал |
лическую платформу, футеровку толщиной 500 мм, коль цевой рольганг), гидрозатвора. Средний диаметр коль цевой печи 11,25, ширина 2,4, высота от поверхности пода до замка свода 0,81 м. Длина зоны обжига (от узла за грузки до узла выгрузки керамзита) 28 м, в том числе зоны расположения горелок— 19 м. Кольцевой канал заканчивается дымоотборной шахтой, из которой дымо вые газы по борову подаются в слоевой подогреватель и далее дымососом направляются в трубу. Часть дымо вых газов поступает в сушильный барабан.
На участках газопровода предусмотрены поворотные заслонки для автоматического регулирования расхода природного газа. Керамзит с поверхности футеровки по да удаляется выгружателем. Частота вращения пода пе чи изменяется плавно в широких пределах с помощью
регулируемого асинхронного электропривода. Конт и управление процессом обжига, управление рабе оборудования печи осуществляется со щита КИП.
Нельзя не отметить, что значительное число зерен, обжигаемых в монослое, имеет приплюснутую, а не округлую или гравелистую форму, что противоречит требованиям к размеру и форме легких заполнителей бетона.
Авторы все еще продолжают сравнивать расход топлива с од нобарабанными вращающимися печами. Между тем расход топли ва на обжиг следует сравнивать не с однобарабанными, а двухба рабанными печами или им подобными, где к настоящему времени расход теплоты не превышает 2500—3360 кДж/кг, или в 2—3 раза меньше, чем в однобарабанных.
ГЛАВА 6. ПРОИЗВОДСТВО КЕРАМЗИТА ЗА РУБЕЖОМ
Социалистические страны. Производство керамзита получило развитие почти во всех социалистических стра нах Европы. Построены и работают керамзитовые пред приятия в Чехословакии, Польше, Болгарии, ГДР, Ру мынии, Венгрии и Югославии.
В Чехословакии первый керамзитовый завод был построен в Братиславе еще в 1956 г.
Сырьем для производства керамзита здесь служат третичные хорошо вспучивающиеся глины, мощным (20— 60 м) пластом покрывающие залежи бурого угля.
На заводе в Винтиржове близ Карловых Вар произ водительностью 150 тыс. м3 заполнителя в год принята весьма простая технологическая схема. Доставляемую на завод глину разгружают в закрытое глинохранилище, откуда многоковшовым экскаватором по ленточному транспортеру направляют для переработки и грануля ции в модернизированный ящичный подаватель с ноже выми вальцами на конце. Последние в основном лишь гранулируют пластичную глину. Следует, однако, под черкнуть, что такая привлекающая своей простотой пе реработка может быть допущена лишь при использова нии однородного по составу глинистого сырья, не тре бующего дополнительной гомогенизации или добавок стимуляторов вспучивания. При применении же неодно родного сырья во избежание резкого ухудшения вспучиваемости необходима тщательная переработка и гомоге низация сырья с разрушением его природной структуры.
После грануляции на ножевых вальцах глина посту пает на обжиг в две вращающиеся печи размером 3,5Х
57 м каждая, |
установленных под углом 5° с регулируе |
мой частотой |
вращения (0,5— 1,5 об/мин). В качестве |
топлива служит в зимний период бензин, в летний — ге нераторный газ. Температура вспучивания колеблется в пределах 1050— 1100 °С. На выходе из печен отходящие газы имеют температуру 450—500 °С, их теплота исполь зуется в котлах-утилизаторах для производства пара.
Вспученный материал направляют в барабанные хо лодильники размером 2,5X21 м, где охлаждают до 50— 75°С. Из холодильника керамзит транспортируют на вибросито и отдельные его фракции распределяют по че тырем цилиндрическим силосам. Насыпная плотность керамзита, получаемого в Винтиржове, 350 — 600 кг/м3.
США и Канада. Начало производства керамзита с обжигом во вращающейся и туннельных печах, а также круглых горнах в США относится к периоду первой ми ровой войны. С 1920 г. керамзит стали изготовлять для промышленного и жилищно-гражданского строительства, а также мостостроения.
По мере накопления опыта выявилась более высокая рентабельность вспучивания глинистого сырья на керам зит во вращающихся печах и на спекательных решетках. Поэтому использование для этих целей круглых горнов и туннельных печей было прекращено. Независимо от метода вспучивания и применяемого оборудования по ристые заполнители, изготовляемые из глинистого сырья, объединяются общим названием — вспученные глины и сланцы или керамические заполнители. Вместе с тем в американской практике широко распространены фирмен ные названия керамзита: хайдит, гравелит, сельсильд, базалейт, роклейт, материалит и т. д.
В 1968 г. объем выпуска керамзита составил около 7,5 млн. м3. Все американские заводы расположены под открытым небом, закрыты лишь концы печей, где ведут подготовку полуфабриката и обжиг.
На заводах, построенных в довоенное время, глини стые сланцы дробят на крошку, главным образом на бе гунах сухого помола. В последнее время бегуны вытес няются более удобными для этой цели валковозубчаты ми дробилками. Раньше для целей обжига использовали короткие вращающие печи длиной 15—20 м и диаметром 1,5—2 м, затем их стали заменять более мощными пе чами длиной 30—38 м и диаметром 1,8—2,5 м.
Примером типичного предприятия по производству
керамзита может служить Канзасский керамзитовый за вод. Сырье поступает на завод с южного конца пло щадки, по ходу процесса продвигается к северному, где выдается готовый продукт. Сланец добывают открытым способом, загружают в приемные бункера, из которых материал направляют на грохот с отверстиями в 100 мм. Куски размером менее 100 мм в поперечнике подают к загрузочной воронке многоковшового элеватора, а более 100 мм направляют в валковозубчатую дробилку для первичного дробления. После этого весь продукт элева тором поднимают в два промежуточных бункера, уст роенных над дробилками вторичного дробления. Затем материал размером до 100 мм предварительно пропус кают через второе сито для удаления частиц менее 50 мм, а материал более 50 мм поступает в дробилку, где перемалывается до размеров крошки не более 50 мм в поперечнике, затем его направляют в приемник глав ного элеватора, куда поступает и материал, ранее отсор тированный через сито 50 мм. Лишь после этого весь сы
рой материал направляют в два силоса |
для |
хранения. |
|
Силосы емкостью |
по 456 м3, высотой 18 |
и |
диаметром |
6,7 м сооружены |
из железобетонных конструкций и вме |
щают двухсуточный запас сырья для двух обжигатель ных печей.
Остальная часть завода сконструирована в виде двух параллельных технологических линий каждая мощ ностью 229 м3 керамзита в сутки. Из силосов сырой ма териал транспортером направляют в приемник много ковшового элеватора, откуда по трубе через пылеосадигельную камеру сырой материал поступает в обжигатель ную печь.
Печи длиной 38 и диаметром 2,4 м приводятся в дей ствие мотором, частота их вращения 1 и 1,5 об/мин. Продвигаясь по печи, материал предварительно подвер гается тепловой обработке, а затем вспучивается в зоне вспучивания, расположенной на расстоянии 2—3 м от среза печи. Из печи материал попадает в барабанные холодильники длиной 15 и диаметром 1,67 м, с частотой вращения 3 об/мин. Разгрузочный конец холодильника снабжен секцией грохотов, которые отсеивают материал размером менее 50 мм, а остаток направляют в молот ковую дробилку. Отсеянный и раздробленный материал элеватором поднимают в силосы для хранения обожжен ного материала. На верху этих башен находятся сдво>-
енные виброгрохоты, отделяющие материал, годный к немедленному употреблению. Последний желобами на правляют в автомашины, железнодорожные вагоны или для хранения на землю.
С башен материал транспортером направляют в мо лотковую дробилку, где его измельчают до размеров зе рен менее 9,5 мм в поперечнике. Размельченный мате
риал поступает в силосы хранения |
готовой |
продукции. |
|||
Д ля |
каждой |
секции завода |
имеется |
по два |
силоса тех |
же |
размеров |
и конструкции, |
что и силосы |
для сырого |
материала. На верху первого силоса установлены сдво енные виброгрохоты, из которых получают материал двух фракций: от 9,5 до 4,8 мм и от 4,8 мм до пылевид ного. После грохочения материал в зависимости от круп ности направляют в первый или второй силос. Таким об разом, каждый силос содержит материал только одного размера. Материал большего размера снова возвращают в дробилку. Силосы снабжены дозирующими затворами, которые выведены к транспортеру, с помощью которого выгружают материал. Дозирующий затвор может быть отрегулирован так, чтобы отмерялось любое количест во готового продукта. Для грузового транспорта преду смотрены автоматические весы.
Каждая печь снабжена комбинированными горелка ми для работы на природном газе и на нефти. Природ ный газ употребляют постоянно, а нефть — лишь в зим нее время, когда снабжение природным газом сокраща ется. Разгрузочный конец печи соединен с холодильни ком при помощи герметизированного подвижного колпа ка. Весь воздух, поступающий в печь, предварительно проходит через холодильник. Холодильник на 1/3 длины облицован пустотелым кирпичом. Внутри холодильника устроены Z-образные балки, действующие как переме шивающие устройства, что улучшает охлаждение.
Эффективность охлаждения такова, |
что |
керамзит, |
|
выходящий из печи с температурой около |
1000 °С, |
ох |
|
лаждается до 50 °С. Температура газов |
при |
выходе |
из |
печи около 480 °С.. Пыль и газы из печи с помощью экс трудера пропускают через пылеуловитель. Перед выво дом в атмосферу газы подают в охлаждающую башню с извилистыми ходами, которая снабжена соплами для создания тумана, что способствует их очистке. Водо спускная система для удаления пыли из пылеуловителя
выведена в отстойник, где пыль оседает, а вода вновь возвращается в водоспускную систему.
Температура в различных зонах печи регистрирует ся электронными приборами. Щиты управления, уста новленные в печном отделении, позволяют управлять вы ключателями всех моторов от загрузочного устройства до силосов готовой продукции. Моторы механизмов, про двигающих материал из приемных бункеров через эле ватор, транспортеры и дробилки в силосы для хранения сырья, управляются на расстоянии от щитов, помещен ных со стороны холодного конца печей, а моторы, рабо тающие на подаче, дроблении и просеивании готового материала, а также погрузочные устройства управляют ся от щита у горячего конца печи.
Характерно, что большинство керамзитовых заводов США получают после обжига в основном бесформен ный материал. При наличии в глинах известковых вклю чений («дутика») для его обезвреживания керамзит по выходе из печи орошают водой при помощи распыли телей, укрепленных над ленточным транспортером гото вой продукции.
В последние годы в США все больше внедряются вы сокопроизводительные вращающиеся печи длиной 60—
80 м, диаметром 3,5—4,5 |
м, |
производительностью |
25— |
50 м3/ч. Например, в Оттаве |
(штат Иллинойс) на |
пред |
|
приятии для производства |
керамзита под названием |
«материалит» установлена большая вращающаяся печь длиной 60, диаметром 3,5 м, производительностью око ло 30 м3/ч, или 250 тыс. м3 в год.
В Кигстне (штат Нью-Йорк) фирмой «Нитралит Эгрегейт» построен новый керамзитовый завод, работаю щий по сухому способу на глинистых сланцах. Обжиг ведется в большой вращающейся печи с расширенной
зоной вспучивания, производительностью 1147 м3 |
в сут |
|||
(48 |
м3/ч ), размером |
4X4,5X 72 |
м, изготовленной |
фир |
мой |
«Фуллор» (рис. |
78). Печь |
оснащена автоматиче |
ской системой управления с применением ЭВМ (рис. 79).
Как и большинство керамзитовых предприятий США, указанный завод расположен близ карьера сырья (450 м), которое добывают взрывным способом и достав ляют на завод 22-тонными самосвалами.
Для получения полуфабриката приемлемой для вспу чивания формы сырье дробят в две стадии: первичное дробление — роторной дробилкой, вторичное — специаль-
Охлажденный керамзит поступает на сортировку. З а вод производит в основном фракции 9,5X25,4; 4,76Х Х9>5 мм и менее 4,76. Небольшое количество материала фракции 25,4X50,8 мм идет в отвал. На заводе достиг
нута высокая выработка |
на |
одного |
работающего — |
8000— 12000 м3 в год. |
|
|
|
Следует подчеркнуть, |
что |
высокая |
производитель |
ность однобарабанных вращающихся печей указанных размеров достигается только при производстве керамзи тового щебня (но не гравия), получение которого обес печивается дроблением крупных, в том числе агломе рированных, кусков вспученного материала. Характер ная особенность американских предприятий заключает ся в том, что они располагают большими емкостями для складирования полуфабриката перед его поступлением на обжиг. Это позволяет вести переработку сырья (до бычу сланца, дробление и рассев) в одну смену в тече ние всего лишь 3—5 дней в неделю, тогда как оборудо вание для вспучивания материала работает непрерывно и круглосуточно.
Значительный интерес представляет экономика изго товления керамических заполнителей в США во вращаю щихся печах и на спекательных решетках. При равной производительности предприятий себестоимость керам зита равна или ниже себестоимости аглопорита (табл. 26).
Каждое предприятие выпускает заполнитель, отсор тированный по фракциям, чаще всего 19,2— 12,7; 19,2— 9,5; 19,2—6,4; 12,7—4,8; 9,5—4,8; 4,8—0 мм.
Насыпная плотность керамзита в зависимости от зер нового состава колеблется в пределах 500— 1000 кг/м3. Еще до недавнего времени подавляющее большинство керамзитовых предприятий США и Канады изготовляло относительно тяжелые сорта керамзита. При этом от дельные фракции керамзита получались главным обра зом в виде щебня дроблением вспученных во вращаю щихся печах или на решетках крупных кусков или глыб материала. В последние годы заметна тенденция к пе реходу на выпуск во вращающихся печах более легких марок заполнителя в виде округленных зерен керам зитового гравия. Это достигается использованием хоро шо вспучивающихся глин и глинистых сланцев и пред варительным фракционированием перед обжигом исход ной крошки полуфабриката с тепловой обработкой каж дой фракции отдельно.