книги / Производство керамзита

ГЛАВА 4. ПРОМ ЫШ ЛЕННОСТЬ ПО ПРОИЗВОДСТВУ КЕРАМЗИТА

4.1. Основные принципы организации и размещения предприятий по производству керамзита

В СССР в настоящее время действует более 300 ке­ рамзитовых предприятий самой разнообразной мощно­ сти: от 10—20 до 100—300 и даже 700—800 тыс. м3 в год.

щающиеся печи, количество которых достигает 527. Их размеры отличаются большим разнообразием от12Х1>2 до 60X3,5. После длительного опытного опробования в настоящее время организуется более широкое внедре­ ние двухбарабанных печей, разработанных ВНИИстромом им. П. П. Будникова, и однобарабанных печей со слоевыми подготовителями, а также агрегатов СМС-197, разработанных НИИкерамзитом.

Д ля переработки глинистого сырья и приготовления гранулированного материала используется серийно вы­ пускаемое оборудование: валковые дробилки, кирпичеделательные прессы, глиномешалки, бегуны мокрого по­ мола, перерабатывающие и формующие дырчатые валь­ цы и т. д.

Выпускаемый керамзит используется в основном как

с насыпной плотностью в пределах 300—400 кг/м3. На его базе приготовляется, в частности, весьма эффектив­ ный конструкционно-теплоизоляционный бетон класса В 3,5 плотностью 750—800 кг/м3, который практически не удается получить на аглопорите и шлаковой пемзе.

Однако на практике крайне недостаточен выпуск ке­ рамзита наиболее эффективных марок с насыпной плот­ ностью до 350—400 кг/м3 В 1980 г. выпуск наиболее эф­ фективных марок керамзита до 400 кг/м3 в целом по

стране составил всего 8,6% от 401 до 600 — 69% 0ыше 700 кг/м3 — 13,2 %• К 1983 г. выпуск наиболее эффектив­ ных марок заполнителя уменьшился. Поэтому самой не­ отложной задачей является радикальное увеличение до 50—80 % выпуска легких и особо легких марок керамзи­ та с насыпной плотностью до 350—400 кг/м3.

Хотя развитие производства искусственных порИстых заполнителей в дальнейшем целесообразно осуществлять в первую очередь за счет использования различных от­ ходов промышленности, все же материалы типа керам­ зита из природного сырья займут и в дальнейшем до­ стойное место в балансе их выпуска.

Согласно прогнозам ряда специализированных инсти­ тутов, предполагается, что выпуск заполнителей типа ке­ рамзита составит в 1990 г. около 40 млн. м3.

Следует подчеркнуть, что керамзитовая промышлен­ ность располагает большими, еще не использованными резервами. Несмотря на очевидные успехи в создании промышленности керамзита и продолжающийся рост его производства, технический уровень большого числа дей­ ствующих керамзитовых предприятий не отвечает дости­ жениям передового отечественного и зарубежного опыта и реальным возможностям, учитывающим научные до­ стижения в этой области.

В целом по промышленности отмечаются низкие показатели использования мощностей (около 0,75), боль­ шие удельные капитальные вложения, крайне недоста­ точна выработка на одного работающего (около 1200 м3 в год), чрезмерно высока себестоимость 1 м3 заполните­

больше, чем в современных двухбарабанных печах, рабо­ тающих по прогрессивному ступенчатому способу, раз­ работанному в СССР.

Особое беспокойство вызывают сравнительно низкие экономические показатели не только на предприятиях малой мощности, но даже на таком крупнейшем заводе,

с двухбарабанными печами, с меньшей в 3 раза мощ­ ностью (250 тыс. м3 в год), достигнута выработка

6000 м3 в год. Таким образом, одного механического уве­ личения мощности предприятий еще недостаточно для значительного повышения технического уровня и техни­ ко-экономических показателей производства, если при­ меняемая технология, а также тип и мощности обору­ дования остаются без изменений.

В обзорной работе сотрудников НИИкерамзита [100] дана технико-экономическая характеристика рабо­ ты действующих керамзитовых предприятий, а также намечены основные направления снижения насыпной плотности керамзитового гравия: создание оптимальных условий переработки глинистого сырья и формовки сыр­ цовых гранул; совершенствование процесса сушки и об­ жига; обеспечение требований по прочности зерновому составу и однородности свойств керамзитового гравия; экономия топлива, использование вторичных энергоре­ сурсов и др.

Результаты выполненных в СССР научных исследо­ ваний по изысканию новых более эффективных способов производства и нового оборудования для производства керамзита настоятельно требуют быстрейшего внедре­ ния ступенчатого способа изготовления керамзита в двухбарабанных печах, печах кипящего слоя, кольцевых и других проверенных агрегатах.

Целесообразность постройки в том или другом райо­ не керамзитовых предприятий подлежит тщательному экономическому обоснованию.

Выбор вида заполнителя и мощность предприятия. Постановка и решение вопросов, связанных с возможной организацией производства керамзита, производятся при установленной потребности в пористых заполнителях для изготовления армированных и неармированных лег­ кобетонных изделий и конструкций. В связи с более вы­ сокой стоимостью керамзита по сравнению с легкими природными и шлаковыми заполнителями при наличии качественных природных и шлаковых пористых запол­ нителей или возможности их получения из отходов про­ мышленности (шлаковая пемза) строить керамзитовые предприятия экономически нецелесообразно.

Для решения вопроса о постройке керамзитового предприятия важно выявить полную потребность в за­ полнителях всех потребителей данного района с тем, что­ бы определить оптимальную его мощность. Чем больше мощность керамзитового предприятия, тем ниже будет

себестоимость выпускаемой продукции. Высокая техни­ ко-экономическая рентабельность производства керамзи­ та достигается при мощности предприятия 100— 200 тыс. м3 в год и более. При этом годовую мощность керамзитовых предприятий рекомендуется устанавли­ вать по производительности их основного оборудова­ н ия— печей и механизмов для обжига керамзита.

Выбор места постройки керамзитового предприятия. Обязательным условием решения о постройке керамзи­ тового предприятия в данном районе является наличие местного доброкачественного глинистого сырья для из­ готовления керамзита. Поэтому выбору места постройки керамзитового предприятия и его проектированию долж ­ ны предшествовать выявление и испытание местного гли­ нистого сырья с установлением технологических пара­ метров заводского изготовления керамзита, а также ут­ верждение запасов сырья территориальной комиссией по запасам.

Сырье испытывают в лабораторных и полузаводских условиях. Так как районы постройки керамзитовых пред­ приятий обычно располагают не одним, а несколькими разновидностями глинистого сырья, обладающего раз­ личной склонностью к вспучиванию, и поскольку каче­ ство исходного сырья оказывает решающее влияние на эффективность производства и применения керамзита, важно выявить и испытать лучшие из имеющихся раз­ новидностей. Поэтому в лабораторных условиях испы­ тывают возможно большее количество проб, характери­ зующих сырье различных месторождений данного райо­ на. В заводских же условиях испытывают одну-две про­ бы сырья, показавших наилучшее вспучивание и другие благоприятные показатели при лабораторных исследо­ ваниях.

При полном цикле лабораторных испытаний сырья устанавливают и определяют: влажность в естественном состоянии: однородность и характер структуры глини­ стой породы: засоренность каменистыми, известковистыми и другими включениями; вспучиваемость; интервал вспучивания, огнеупорность; размокаемость; пластич­ ность; гранулометрический, минералогический и валовой химический состав, включая щелочи и органические при­ меси, а также плотность полученного керамзита. Осо­ бое внимание при этом обращается на возможное улуч­ шение качества сырья корректированием его состава же­

лезистыми, органическими и другими добавками (иприт­ ные огарки, ССВ, соляровое масло, болотная руда, неф­ тешлам и др.).

При полузаводских испытаниях сырья опытным путем выявляются и устанавливаются наиболее эффективные методы его переработки, гомогенизации и изготовления гранулированного полуфабриката: технологические па­ раметры тепловой обработки материала перед обжигом; оптимальные параметры обжига и охлаждения керамзи­ та; качественная характеристика керамзита (плотность, морозостойкость, прочность, влагопоглощение), а также плотность и прочность керамзитобетона на основе опыт­ ной партии заполнителя.

Результаты заводских испытаний, а также испыта­ ния керамзита в бетоне в совокупности с данными ла­ бораторных исследований составляют основу рекоменда­ ций для проектирования керамзитового предприятия на базе испытуемого сырья.

Испытания сырья проводят в соответствии с «Указа­ ниями по испытанию сырья для производства керамзи­ тового гравия» в организациях, располагающих необхо­ димым опытом и оборудованием (ВНИИстром, НИИкерамзит, НИИСМИ УССР, НИИСМ БССР).

Привязка керамзитового предприятия. Определяющи­ ми факторами при выборе конкретного места постройки и привязки керамзитового гравия являются: близость к источнику сырья и удобства его доставки, а также бли­ зость строящегося предприятия к потребителям керам­ зита и удобства доставки его к ним.

В зависимости от местных условий керамзитовое про­ изводство может быть организовано: в виде цеха при заводах железобетонных изделий и домостроительных комбинатах. Технико-экономическая целесообразность такого размещения определяется близостью к потреби­ телям и возможностью подключения технологического потока производства керамзита к технологическому по­ току изготовления керамзитобетонных конструкций, коо­ перации по использованию части оборудования, а также объединением управления; в виде цеха при керамиче­ ских заводах. Целесообразность такого размещения пре­ допределяется родственностью технологии, возмож­ ностью кооперирования по использованию оборудования, ремонтных цехов и объединением управления; как само­ стоятельного предприятия, что экономически может быть

оправдано лишь при постройке керамзитового завода большой мощности.

Проектная организация при привязке керамзитового предприятия, используя действующие типовые проекты, изучает и учитывает местные условия и вносит в проект необходимые коррективы. Особенно важно учесть разно­ образнейшие особенности местного глинистого сырья, его способности к переработке, грануляции и вспучиванию, а также климатические условия, что может потребовать изменения закладываемого в проект оборудования и ком­ поновочных решений.

Основные требования к проектам керамзитовых пред­ приятий. Важнейшими требованиями к типовым и инди­ видуальным проектам керамзитовых предприятий, ко­ торые будут строиться в ближайшие годы, являются, безусловно, обязательная предварительная проверка на надежность работы закладываемого в проектах основно­ го оборудования; полная механизация и высокая сте­ пень автоматизации производственных процессов с по­ следующим переходом на автоматизированные линии по производству керамзитового гравия и песка; оптималь­ ная мощность для районов сосредоточенного строитель­

работе на надежность запечными теплообменниками, хо­ лодильниками с регулируемым режимом охлаждения и максимальным использованием теплоты для возврата в печь, равновеликой мощности перерабатывающего, гра­ нулирующего и другого оборудования; переработка сырья в одну смену с хранением глины в гомогенизато­ рах при круглосуточной работе узлов грануляции, обжи­ га, охлаждения и сортировки (для технологической ли­ нии с двухбарабанной печью); снижение расходов теп­ лоты на обжиг керамзита до 2512—2930 кДж/кг; ради­ кальное повышение технико-экономической эффектив­ ности производства керамзита.

4.2. Заводы по производству керамзита

Бескудниковский комбинат строительных материалов. В начале 50-х годов в Бескудникове (Москва) построен первый в стране цех керамзитового гравия, работающий по технологии, разработанной нами в Институте строи­ тельной техники. Ныне мощность комбината составляет 700 тыс. м3 керамзита в год. Особенно оригинальной компоновкой отличается новый цех керамзитового гра­ вия № 12 производительностью 400 тыс. м3 в год, пост­ роенный в 1963 г. по проекту Мосгипростройиндустрии (рис. 60).

Важная особенность технологии Бескудниковского комбината состоит в том, что здесь успешно использу­ ются обычные местные слабовспучивающиеся суглинки. Полезная толща бескудниковских покровных суглинков составляет обычно 1,5—4,5 м. Характеристика одной из проб бескудниковского суглинка приведена в табл. 23. Основными глинообразующими минералами суглинка являются гидрослюда, гидрохлорит с небольшой при­ месью монтмориллонита. Содержание свободного квар­ ца колеблется в пределах 35—47 %, но в лучших раз­ ностях не превышает 40—43 %. Число его пластичности 8— 10.

В природном состоянии бескудниковский суглинок

ческих веществ, а особенно совместно железистых и ор­ ганических добавок (пирита, болотной и железной ру­ ды, солярового масла, мазута и т. д.), вспучиваемость его резко возрастает, достигая коэффициента вспучива­ ния 3—4 и плотность в куске 0,65—0,85 г/см3.

По предложению В. Я. Хайкина и И. С. Окунева, Бескудниковский комбинат строительных материалов и конструкций первым в стране опробовал в производст­ венных условиях и внедрил способ повышения вспучи­ ваемое™ местных слабовспучивающихся суглинков сов­ местным вводом в исходное сырье железистых и органи­ ческих добавок. Творческий подход к внедрению этого важного мероприятия обеспечил перевод в короткие сро­ ки всех вращающихся печей комбината на выпуск легко­ го керамзита с насыпной плотностью 400—500 кг/м3.

Рис. 61. Технологическая схе­ ма производства керамзита в цехе № 12 Бескудниковского

комбината строительных мате­

работающий на отходящих газах, подсушивает материал для двух вращающихся печей. Подсушенные гранулы подаются элеваторами наверх в расходные бункера для питания печей. Загрузку вращающихся печей ведут дис­ ковыми питателями диаметром 2000 мм с двумя выхо­ дами.

Керамзит обжигают природным газом в четырех вра­ щающихся печах длиной 40 м и диаметром 2,5 м. После отвердевания керамзитовый гравий поступает в барабан­ ные холодильники размером 22X2,3 м, установленные под печами, для охлаждения до 50—70 °С.

На сортировку и склад керамзитовый гравий отбира­ ют системой конвейеров и элеваторов. Помимо закрыто­ го силосного склада предусмотрена открытая благоуст­ роенная площадка для хранения керамзита.

На основе выпускаемого легкого керамзита Бескуд­ никовский комбинат строительных материалов и конст­ рукций изготовляет эффективные керамзитобетонные конструкции, в том числе панели наружных стен с плот­ ностью керамзитобетона 900— 1000 кг/м3, хорошо заре­ комендовавшие себя при постройке многоэтажных зда­ ний в Москве.

Пример выпуска в течение многих лет легкого ке­ рамзитового гравия из суглинков свидетельствует о ре­ альной возможности использования этого вида местно­