книги / Производство керамзита

личных фракций и керамзитового песка. Фракция разме­ ром зерен до 5 мм используется в качестве полуфабри­ ката для изготовления керамзитового песка и направля­

слабая вспучиваемость мелочи, то эту фракцию направ­ ляют в отвал. Фракция 5— 15 мм — полуфабрикат для керамзитового гравия.

Если предварительные испытания показывают воз­ можность совместного обжига с равномерным вспучива­ нием без слипания фракций крошки с размером пример­ но от 5 до 15 мм, то ее сортируют на две фракции — до 5 и 5— 15 мм.

Предварительными испытаниями выявляют целесооб­ разность обжига других, помимо указанных, фракций.

Обжиг крошки и мелочи глинистого сырья размера­ ми примерно от 0,1 до 15 мм в поперечнике предполага­ ет получение керамзита, зерновой состав которого соот­ ветствовал бы требованиям технических условий на ке­ рамзит, включая и керамзитовый песок. При этом после обжига допускается лишь корректировка зернового со­ става путем дробления более крупных фракций запол­ нителя.

Для ритмичной работы предприятия и возможности работы отделения приготовления полуфабриката в одну смену при прерывной рабочей неделе емкость промежу­ точных бункеров перед печами должна обеспечивать ми­ нимум 1,5-суточную потребность вращающейся печи в полуфабрикате.

Питание вращающихся печей полуфабрикатом из промежуточных бункеров осуществляется при помощи наклонных элеваторов, ленточных дозаторов или тарель­ чатых питателей.

Тип применяемого оборудования, а иногда и после­ довательность технологических операций могут варьи­ роваться в зависимости от свойств перерабатываемого сырья.

Пластический способ изготовления керамзита пре­ имущественно распространен в нашей стране. Он допус­ кает использование широко встречающегося рыхлого глинистого сырья, корректирующих добавок и позволя­ ет получать керамзит с различной гаммой свойств.

Классификация способов производства и добавок разработаны достаточно детально, однако обобщающей

Добыча глинистой породы изкарьера (экскаватор,самосвал)

♦

Приготовление крошки

(валково-зубчатая дробилка длл первичного дробления,грохот, валково-зубчатая дробилка для вторичного дробления)

I Хранение крошки

(бункера для фракций 0,5; 5-10,10-20мм)

}

Питатели

I

Обжиг керамзита (вращающиеся печи)

♦

Корректировка зернового состава керамзита (сито-бурзт,молотковая дробилка)

Складирование керамзита в бункерах (фракции 0-5; 5-10; Ю-20мм)

Рис. 41. Технологическая схема производства керамзита по сухому способу из камнеподобного крупноструктурного однородного сырья

работы по систематизации достигнутых технологических решений пластическим способом пока нет. Завад ­ ский В. Ф. [57], базируясь на разработках советских ученых и практиков, классифицировал параметры про­ изводства керамзита по пластическому способу.

С учетом заложенных при построении классифика­ ционной схемы принципов возможно варьирование тех­ нологических параметров производства, дальнейшее со­ вершенствование и разработка новых научных направ­ лений.

Технологическая схема производства керамзита по пластическому способу включает следующие производст­ венные операции: добычу глинистой породы; пластиче­ скую переработку увлажненного глинистого сырья и при­ готовление полуфабриката, пригодного для обжига со вспучиванием; обжиг полуфабриката в керамзит; охлаж ­ дение керамзита; сортировку и корректировку зерново­ го состава керамзита; складирование и выдачу готового продукта (рис. 41).

Пластический способ подготовки сырья и приготов­ ления полуфабриката применяют при использовании ув­ лажненных пластичных и рыхлых глинистых пород как

однородного, так и неоднородного состава. При пласти­ ческом способе производства керамзита в глиняную мас­ су могут вводиться добавки, повышающие склонность к вспучиванию исходного сырья, тогда как при сухом спо­ собе, когда полуфабрикат получают непосредственно из природной породы, это исключается.

При переработке по пластическому способу вспучи­ вающиеся однородные глинистые породы гранулируют­

такому сырью не требуется, так как оно уже самой при­ родой гомогенизировано, и химико-минералогические со­ ставляющие в нем распределены равномерно. Это об­ стоятельство значительно упрощает изготовление грану­ лированного материала из подобного сырья.

Таким образом, технология обработки однородных глин сводится к их грануляции на упрощенных механиз­ мах типа дырчатых и прессующих вальцов. При этом куски материала можно направлять непосредственно во вращающуюся печь на обжиг или сначала сушить в от­ дельных сушильных установках. Следует, однако, иметь в виду, что однородное керамзитовое сырье встречается крайне редко. Переработка глинистых пород неоднород­ ного состава по пластическому способу имеет целью разрушение природной структуры сырья, его гомогени­ зацию и изготовление полуфабриката с размером зерен в пределах примерно 7— 15 мм в поперечнике, пригодно­ го для обжига со вспучиванием во вращающихся печах.

Механизмы и оборудование для переработки и гра­ нуляции сырья выбирают в зависимости от склонности к вспучиванию и физико-механических свойств исход­ ного сырья: влажности, плотности, вязкости, пластично­ сти, однородности состава и т. д. При этом необходимо учитывать, что основная задача переработки неоднород­ ного глинистого сырья по пластическому способу — тщ а­ тельная его гомогенизация в целях разрушения природ­ ной структуры, равномерного распределения по всей массе химических и минералогических составляющих, влаги, а также твердых и жидких добавок, применяе­ мых для интенсификации процессов образования керам­ зита и улучшения его качества.

Степень переработки глинистого сырья оказывает ис­ ключительно большое влияние на качественные показа­ тели заполнителя — его плотность, прочность, водопог­

лощение, морозостойкость и т. д. Чем однороднее глини­ стая масса и равномернее распределены в ней составля­ ющие, влага и добавки, тем интенсивнее протекают фи­ зико-химические процессы при обжиге, равномернее поризация материала, мельче образующиеся поры, ниже плотность и выше прочность керамзита, меньше разброс качественных показателей готового продукта. Опыт по­ казывает, что улучшением переработки глинистого сырья можно достигнуть снижения плотности керамзита, полу­ чаемого из ряда неоднородных по составу, особенно труд­ но перерабатываемых, уплотненных, плохо размокаемых глин, в 1,5—2 раза и настолько же повысить его относительную прочность.

Переработка глинистого сырья — мероприятие комп­ лексное. Она начинается еще на карьере при добыче и кончается при формировании гранулированного сырца.

Разрушения природной структуры, усреднения со­ става глинистой массы и его гомогенизации достигают: правильной организацией добычи глинистого сырья с применением методов фрезерования, параллельной рез­ ки многоковшовыми экскаваторами, послойной выработ­ ки одноковшовыми экскаваторами и т. д.; вылеживани­ ем глинистого сырья в открытых штабелях илН специ­ альных помещениях (зумпфах) с усреднением при пере­ мещении; переработкой глинистого сырья на перераба­ тывающих и формующих машинах: вальцах грубого и тонкого помола, глинорастирателях, глиномешалках, дырчатых перерабатывающих вальцах, бегунах, иирпиче-

ния для переработки и грануляции глинистых Н°род по пластическому способу являются перерабатывающие и формующие дырчатые вальцы — вальцы тонко!"0 помо­ ла с расстоянием между валками до 1 мм — и глиноме­ шалки. Более сложны и металлоемки бегуны и иирпичеделательные прессы.

В комплект механизмов для переработки и пРИГ0Т0В* ления гранулированного полуфабриката в основном вхо­ дят: для неоднородного по составу пластичного» рыхло­ го сырья — ящичный подаватель, вальцы грубо!'0 помо­ ла, глиномешалка, кирпичеделательный пресс Или ДЫР‘ чатые вальцы; для неоднородного взякого пластичного сырья — ящичный подаватель, вальцы грубого помола,

вальцы тонкого помола, глиномешалка, кирпичеделательный пресс или дырчатые вальцы. Если глинистое сырье из-за неоднородности состава, высоком вязкости, плотности и плохой размокаемости требует более тщ а­ тельной переработки, гомогенизации, то дополнительно применяют перерабатывающие дырчатые вальцы или бегуны мокрого помола.

Порошковый способ. Порошковый способ разработан НИИкерамзитом. Как и шликерный, его применяют при специальном технико-экономическом обосновании, по­ скольку он требует повышенных расходов топлива. Д ан ­ ный способ может оказаться эффективным при перера­ ботке отходов камнеподобных глинистых пород, приме­ нении пород с большим содержанием карбонатных вклю­ чений, организации производства специальных видов за­ полнителей: жаростойких, кислото- и щелочестойких.

Процесс переработки глинистого сырья по порошков вому способу состоит из двух операций: грубого измель­ чения, которое в зависимости от прочности породы мо­ жет осуществляться в щековой, валково-зубчатой дро­ билках или в глинорыхлителях, и тонкого измельчения в молотковых шахтных или в шаровых мельницах. Перед тонким измельчением крошку высушивают в сушильных агрегатах (сушильных барабанах, аэрожелобах и др.). При применении молотковых мельниц типа ММТ, обору­ дованных подтопками, операция подсушки совмещается с тонким измельчением.

Порошок крупностью менее 1 мм в дальнейшем за ­ мачивается водой в глиномешалках, специальных зам а­ чивающих шнеках. Практика показывает, что воду в по­ рошок нужно вводить порциями в несколько последова­ тельно установленных агрегатов (две-три глиноме­ шалки).

Формование сырцовых гранул может производиться либо по пластическому способу в шнековом прессе или в дырчатых вальцах (в этом случае керамическую мас­ су увлажняют до формовочной влажности), либо на та­ рельчатом грануляторе (в этом случае часть воды вво­ дится непосредственно в гранулятор).

Дырчатые перерабатывающие вальцы. Дырчатые вальцы конструкции ВНИИСтрома предназначены для переработки глин взамен бегунов. Они успешно испытаны на Крюковском и Воронцовском кирпичных

заводах и в настоящее время выпускаются серийно с маркой СМ-369А. Вальцы состоят из двух пустотелых валков, вращающихся навстречу друг другу с различ­ ной скоростью. Каждый валок представляет собой литой барабан со сквозными окнами на поверхности и цент­ ральной ступицей. К поверхности барабана прикреплено шесть смежных плит со сквозными продолговатыми от­ верстиями, расположенными против окон. Оси отвер­ стий в плитах наклонены к образующей валков под уг­ лом 4 5 0 Каждый ряд отверстий одного валка располо­ жен против сплошной дорожки другого валка. Подшип­ ники быстроходного валка укреплены неподвижно на ли­ той раме, а тихоходного — в ползунах, на которые дей­ ствуют пружины, предохраняющие вальцы от поломок при попадании в них недробимых предметов. Давление пружин регулируется при помощи болтов в зависимости от свойств перерабатываемой глины. Для приема глины служит бункер.

В процессе работы дырчатых перерабатывающих вальцов поданная в бункер глина захватывается валка­ ми, раздавливается, истирается и продавливается ими через отверстия в плитах внутрь барабана, откуда она выходит в форме плиток, размеры которых по двум из­

Как показал опыт, дырчатые вальцы хорошо перераба­

массе и в 1,8 раза меньшем удельном расходе электро­ энергии.

Производительность дырчатых вальцов, а также фор­ ма кусков материала можно варьировать, изменяя раз­ меры и форму отверстий в сменных плитах.

Дырчатые формующие вальцы. В отличие от дырча­ тых перерабатывающих вальцов формующие вальцы имеют круглые отверстия в сменных плитах. Конструк­ ция обода валков иногда предусматривает расположе­ ние отверстий таким образом, чтобы в центре валка были расположены отверстия большого диаметра, а к периферии диаметр отверстий постепенно уменьшался.

Приведем техническую характеристику современных перерабатывающих и формующих дырчатых вальцов:

Дырчатые вальцы для формования гранулированно­ го полуфабриката (рис. 42) должны обеспечивать: раз­ рушение природной структуры, перетирание массы и го­ могенизацию глинистых пород при их карьерной или формовочной влажности; формование брикетов в виде цилиндриков длиной 7—20 мм и примерно такого же диаметра; предохранение полученных брикетов от сли­ пания в комья; самоочищение при возможном налипании глины на внутренние поверхности валков без разруше­ ния цилиндриков; взаимозаменяемость секций обечайки в целях возможного регулирования зернового состава полуфабриката; непрерывность в работе для питания вращающейся печи в течение длительного периода вре­ мени: амортизацию при случайном попадании недробимых тел.

Гранулы, изготовленные пластическим способом, пе­ ред поступлением в печь обычно не сортируют по фрак­ циям.

В ряде случаев, особенно для снижения коэффициен­ та формы, улучшения вспучиваемости или повышения прочности зерен керамзита, требуется окатка исходных гранул в сфероиды. Для этого применяют специальные барабаны — грануляторы. Окатка гранул в сфероиды

может осуществляться также в сушильных барабанах, применяемых для подсушки гранулированного материа­ ла и создания запаса полуфабриката перед обжиговыми печами в целях равномерного их питания.

При применении сушилок полуфабрикат, высушен­ ный до остаточной влажности 5— 15%, направляют в промежуточные бункера (силосы), а оттуда дозируют во вращающуюся печь.

Широкое распространение двухбарабанных печей для обжига керамзита, в которых сушка материала осуще­ ствляется одновременно с его нагревом до 200—400 °С, привело к вытеснению сушильных барабанов. В этом случае для равномерного питания печей и ритмичной работы всего технологического потока целесообразно применять специальные глинозапасники переработанной глины, из которых при помощи механической выгрузки и гранулирующего устройства выходит сырой полуфаб­ рикат, непрерывно подаваемый в печь.

Условия обработки материалов в барабанах позволя­ ют использовать вращающиеся печи в качестве аппара­ та, в котором происходит грануляция глинистого сырья, формирование гранул и окатка их в сфероиды, что ис­ ключает необходимость вести эти технологические опе­ рации до поступления материала в печь. Поэтому сырье перед подачей в печь подвергают переработке в глино­ мешалках, на бегунах или других механизмах, после че­ го вальцами или другим механизмом его дозируют в печь, которая может быть снабжена цепями, дополни­ тельно измельчающими комья сырья. При вращении пе­ чи комья материала произвольной формы округляются в виде сфероидов и поступают в зону вспучивания. Та­ кая упрощенная технология приготовления гранулиро­ ванного материала, принята, в частности, в Норвегии и ряде других зарубежных стран.

Разнообразные варианты производства по пластиче­ скому способу различаются выбором оборудования и последовательностью его установки. Для максимально­ го упрощения технологии и сокращения производствен­ ных операций (если позволяет сырье) следует выбирать наиболее простые схемы с минимальным количеством надежных механизмов для переработки сырья и приго­ товления полуфабриката. В основном процесс получения керамзита из однородных глин по пластическому спосо­ бу должен свестись к обжигу карьерного сырья, дозируе-

мого в печь механизмом типа вальцов, а из неоднород­ ных— переработанного в глиномешалке и перерабаты­ вающих дырчатых вальцах или на бегунах и гранулиро­ ванного в формующих дырчатых вальцах.

Шликерный способ. Принципиальная технологичес­ кая схема производства керамзита по шликерному спо­ собу включает следующие производственные операции: добычу глинистого сырья, приготовление глинистого ш ла­ ма (пульпы) необходимой густоты; обжиг шлама со вспучиванием на керамзит, охлаждение керамзита, сор­ тировку и корректировку зернового состава заполните­ ля, складирование и выдачу готового продукта (рис. 43).