Новостной блог о жизни нашей | Читайте себя

Ноя/09

20

Технология производства керамзита

Суть технологического процесса изготовления керамзита состоит в обжиге глиняных гранул по оптимальному режиму. Для вспучивания глиняной гранулы требуется, чтобы активное газовыделение совпало по времени с переходом глины в пиропластическое состояние. Между тем в обычных условиях газообразование при обжиге глин происходит в основном при более низких температурах, чем их пиропластическое размягчение. Например, температура диссоциации карбоната магния — до 600°С, карбоната кальция — до 950 °С, дегидратация глинистых минералов происходит в основном при температуре до 800 °С, а выгорание органических примесей еще ранее, реакции восстановления окислов железа происходят при температуре по­рядка 900 °С, тогда как в пиропластическое состояние глины переходят при температурах, как правило, более 1100 °С.

Поэтому при обжиге сырцовых гранул в процессе производства керамзита нужен активный подъем температуры, так как при медленном обжиге значительная часть газов выходит из глины до ее размягчения и в итоге получаются сравнительно плотные маловспученные гранулы. Но чтобы быстро разгореть гранулу до нужной температуры, ее для начала нужно подготовить, т. е. высушить и подогреть. В данном случае интенсифицировать процесс нельзя, так как при слишком быстром нагреве в резуль­тате усадочных и температурных деформаций, а также скорого парообразования исходный материал может потрескаться или разрушиться (взорваться).

Оптимальным считается ступенчатый режим термообработки по С. П. Онацкому: с постепенным нагревом сырцо­вых гранул до 200—600 °С (в зависимости от особенностей сырья) и последующим быстрым нагревом до температуры вспучивания (примерно 1200 °С).

Обжиг осуществляется во вращающихся печах, представляющих собой цилиндрические металлические барабаны диаметром до 2,5—5 м и длиной до 40— 75 м, футерованные изнутри огнеупорным кирпичом. Печи устанавливаются с уклоном около 3% и не быстро вращаются вокруг своей оси. Благодаря этому сырцовые гранулы, подаваемые в верхний конец печи, при ее вращении, постепенно передвигаются к другому концу барабана, где стоит форсунка для сжигания газообразного или жидкого топлива. Таким образом, вращающаяся печь работает по принципу противотока: сырцовые гранулы двигаются навстречу потоку горячих газов, подогреваются и, наконец, попав в зону прямого воздействия огненного факела форсунки, вспучиваются. Среднее время нахождения гранул в печи — примерно 45 мин.

Чтобы обеспечить оптимальный режим термообработки, место вспучивания печи, напрямую примыкающую к форсунке, изредка отделяют от другой части (зоны подготовки) кольцевым порогом. Используют также двухбарабанные печи, в которых зоны подготовки и вспучивания представлены двумя сопряженными барабанами, вращающимися с разными скоростями.

В двухбарабанной печи получается создать требуемый для каждого вида исходного материала режим термообработки. Промыш­ленный опыт показал, что при этом улучшается качество керамзита, на много увеличивается его выход, а так­же уменьшается удельный расход топлива. В связи с тем, что хорошо вспучивающегося глинистого сырья для произ­водства керамзита сравнительно мало, при использовании средне- и слабовспучивающегося сырья нужно стре­миться к оптимизации режима термообработки.

Из иностранного опыта известно, что для получения заполнителей типа керамзита из сырья (промышленных отходов), отличающегося особой чувствительностью к типу обжига, применяют трехбарабанные вращающиеся печи или три-четыре последовательно располагаемые печи, в которых обеспечиваются не только наилучшие скорость и длительность нагрева на каждом этапе термообработки, но и различная газовая среда.

Значение характера газовой среды в производстве керамзита обусловлено вызванными при обжиге химическими реакциями. В восстановительной среде окись железа Fe2O3 преобразуется в закись FeO, что является не только одним из фактором газообразования, но и важнейшим фактором преобразования глины в пиропластическое состояние. Внутри гранул восстановительная среда поддерживается за счет наличия органических примесей или добавок, но при окислительной среде в печи (при большом избытке воздуха) органические примеси и добавки могут раньше времени выгореть. Для этого окислительная газовая среда на стадии термоподготовки, как правило, нежелательна, хотя имеется и другая точка зрения, согласно которой целесо­образно получать высокопрочный керамзитовый гравий с невспученной плотной корочкой. Такая корочка толщиной до 3 мм (по предложению Северного филиала ВНИИСТ) при выгорании органических примесей в поверхностном слое гранул, обжигаемых в окислительной среде.

По мнению экспертов, при производстве керамзита нужно стремиться к увеличению коэффициента вспучивания сырья, так как невспучивающегося или маловспучивающегося исходного материала для получения высокопрочного заполнителя имеется много, а хорошо вспучивающегося не достаточно. С этой точки зрения наличие плотной корочки значительной толщины на керамзитовом гравии свидетельствует о недо­использовании способности сырья к вспучиванию и снижении выхода продукции.

В восстановительной среде зоны вспучивания печи мо­жет произойти оплавление поверхности гранул, поэтому газовая среда здесь должна быть слабоокислительной. Во время этого во вспучивающихся гранулах находится вос­становительная среда, дающая пиропластическое состояние массы и газовыделение, а поверхность гранул не оплавляется.

Тип газовой среды косвенно, через окисное или закисное состояние железистых примесей, влияет на цвет керамзита. Красновато-бурая поверхность гранул говорит об окислительной среде (Fe2O3), темно-серая, почти черная окраска в изломе — о восстановительной (FeO).

Различают четыреосновные технологические схемы подготовки сырцовых гранул, или четыре вида производства керамзита: сухой, пластический, порошково-пластический и мокрый.

Сухой способ применяют при наличии камнеподобного глинистого сырья (плотные сухие глинистые породы, глинистые сланцы). Он наиболее прост: сырье раздрабливается и направляется во вращающуюся печь. Сначала нужно отделить мелочь и слишком крупные куски, отправив их на дополнительное дробление. Этот способ оправдывает себя, если исходный материал однороден, не содержит посторонних включений и характеризуется достаточ­но высоким коэффициентом вспучивания.

Наибольшее распространение получил пластический способ. Рыхлое глинистое сырье по этому метод обрабатывается во влажном состоянии в вальцах, глиномешалках и других агрегатах (как в производстве кирпича). Затем из пластичной глиномассы на дырчатых вальцах или ленточных шнековых прессах получаются сырцовые гранулы в виде цилиндриков, которые при даль­нейшей транспортировке или при специальной обработке окатываются, округляются.

Качество сырцовых гранул во многом определяет ка­чество готового керамзита. Поэтому целесообразна тщательная обработка глинистого сырья и получение плотных гранул одного и того же размера. Размер гранул задается исходя из требуемой крупности керамзитового гравия и установленного для данного сырья коэффициента вспучи­вания.

Гранулы с влажностью примерно 20% могут сразу направляться во вращающуюся печь или, что выгоднее, сначала подсушиваться в сушильных барабанах, в других теплообменных устройствах с использованием тепла отходящих дымовых газов вращающейся печи. При направлении в печь подсушенных гранул ее производительность может быть увеличена.

Поэтому, изготовление керамзита по пластическому способу сложнее, чем по сухому, более энергоемко, требует больших капиталовложений, но, с другой стороны, переработка глинистого сырья с нарушением его природной структуры, усреднение, гомогенизация, а так­же возможность улучшения его добавками позволяют повысить коэффициент вспучивания.

Порошково-пластический метод отличается от пластического тем, что вначале помолом сухого глинистого сырья получают порошок, а потом из этого по­рошка при добавлении воды изготавливают пластичную глиномассу, из которой формуют гранулы, как описано до этого. Необходимость помола связана с затрата­ми. Кроме того, если сырье недостаточно сухое, нужна его сушка перед помолом. Иногда этот способ подготовки сырья целесообразен: если сырье имеет неоднородность по составу, то в порошкообразном состоянии его легче перемешать и гомогенизировать; если требуется подмешивать добавки, то при помоле их намного проще равномерно распределить; если в сырье есть вредные включения зерен известняка, гипса, то в помолотом и распределенном по всему объему состоянии они уже не опасны; если такая тщательная обработка сырья приводит к улучшению вспучивания, то повышенный выход керамзита и его более высокое качество окупают произведенные затраты.

Мокрый (шликерный) метод заключается в разведении глины в воде в специальных больших емкостях — глиноболтушках. Влажность получаемой пульпы (шлике­ра, шлама) примерно 50%. Пульпа насосами перекачивается в шламбассейны и оттуда — во вращающиеся печи. В этом случае в части вращающейся печи стоит завеса из подвешенных цепей. Цепи служат теплообменником: они нагреваются уходящими из печи газами и частично высушивают пульпу, после этого разбивают подсыхающую «кашу» на гранулы, которые окатываются, окончательно высыхают, нагреваются и вспучиваются. Недостаток этого метода — увеличенный расход топлива, обусловленный большой начальной влажностью шликера. Преимуществами являются получение однородности сырьевой пульпы, возможность и простота введения и тщательного распределения добавок, простота очищения из сырья каменистых включений и зерен известняка. Такой способ рекомендуется при высокой карьерной влажности глины, когда она выше формовочной (при пластическом формовании гранул). Он может быть применен также в сочетании с гидромеханизированной добычей глины и подачей ее на завод в виде пульпы по трубам вместо применяемой сейчас разработки экскаваторами с перевозкой автотранспортом.

Продукт, получаемый по любому из описанных выше способов, после обжига необходимо остудить. Установлено, что от скорости охлаждения зависят прочностные свойства керамзита. При слишком скором охлаждении керамзита его зерна могут потрескаться или же в них сохранятся остаточные напряжения, которые могут проявиться в бетоне. С другой стороны, и при слишком мед­ленном охлаждении керамзита сразу после вспучивания возможно снижение его качества из-за смятия размягченных гранул, а также в связи с окислительными процессами, в результате которых FeO переходит в Fe2O3, что сопро­вождается деструкцией и уменьшением прочности.

Сразу после вспучивания желательно быстрое охлаж­дение керамзита до температуры 800—900 °С для закрепления структуры и предотвращения окисления закисного железа. Затем требуется медленное охлаждение до температуры 600—700 °С в течение 20 мин для обеспечения затвердевания стеклофазы без больших термических на­пряжений, а также формирования в ней кристаллических минералов, повышающих прочность керамзита. Далее возможно относительное быстрое охлаждение керамзита в течение нескольких минут.

Первый этап охлаждения керамзита осуществляется еще в пределах вращающейся печи поступающим в нее воздухом. После этого керамзит охлаждается воздухом в барабанных, слоевых холодильниках, аэрожелобах.

Для фракционирования керамзитового гравия применяют грохоты, преимущественно барабанные — цилиндрические или многогранные (бураты).

Внутризаводской транспорт керамзита — конвейерный (ленточные транспортеры), редко пневматический (потоком воздуха по трубам). При пневмотранспорте возможно повреждение поверхности гранул и их раскалывание. Поэтому этот удобный и во многих отношениях эффективный вид транспорта керамзита не получил широкого распространения.

Фракционированный керамзит доставляют на склад готовой продукции бункерного или силосного типа.

Доставка керамзита до объекта заказчика в основном производится самосвалами с кузовом разного объема, оптимально подходящего для доставки нужного заказчику количества керамзита.

RSS Feed

Нету тут комментариев, нету!

Комментируйте, если хотите :)

<<

>>