Производство керамзита

  Технологическая схема производства керамзита по сухому способу.

Технологическая схема производства керамзита по сухому способу включает следующие  переделы: добычу глинистой породы на карьере; дробление камнеподобного или подсушенного глинистого сырья  на крошку, сортировку крошки; обжиг  крошки со вспучиванием; охлаждение керамзита; сортировку керамзита и коректировку его зернового состава, складирование и выдачу готовой продукции.   
     Сухой способ подготовки сырья и изготовления полуфабриката целесообразен при использовании однородного по составу крупноструктурного камнеподобного глинистого сырья типа сланцев и аргиллитов. Конечная цель переработки сырья по сухому способу - приготовление фракционированной глинистой крошки с предельным размером зерен до 20 - 30 мм в поперечнике путем дробления и рассева.   
     Верхний предел влажности различных глинистых пород, при которой они дробятся на крошку без предварительной сушки или подвяливания, колеблется в широких пределах и зависит главным образом от степени дисперсности и минералогического состава сырья. Обычно мелкодисперсные высокопластичные подсушенные породы хорошо дробятся при влажности до 16%, а породы средней пластичности – при влажности до 7 - 10%.  

В комплект механизмов и оборудования для приготовления полуфабриката по сухому способу входят ящичный подаватель, дробилки для первичного и вторичного дробления и сита для сортировки крошки по фракциям.  

Вторичное дробление камнеподобных глинистых  пород ведут на валково-зубчатых дробилках. Дробилки указанного типа должны обеспечивать: дробление на крошку сырья с влажностью, позволяющей разрушать породы без сколько-нибудь значительного замазывания дробилки и слеживания материала при последующем бункеровании; выход после дробления крошки с минимальным содержанием плоских и остроконечных зерен; получение зерен размером от 5 до 10 - 15 мм в поперечнике с минимальным выходом мелочи и пыли; самоочищение зубьев от налипания случайно попадающих кусков влажной глины; амортизацию при попадании посторонних твердых тел.  

Для сортировки крошки на фракции до 5 мм и 5 - 15 мм применяют  вибросита и сита-бураты. При этом отделяются куски размером больше 15 мм в поперечнике, возвращаемые на повторное дробление. Для фракционирования глинистой крошки особенно целесообразны сита-бураты - многогранные равномерно вращающиеся грохоты — отличающиеся достаточной надежностью. Это позволяет организовать сортировку непосредственно на верхних площадках бункеров.  

Опыт показал, что мелкие фракции сырья целесообразно рассеивать на тканых и плетеных проволочных ситах вследствие их упругости и самоочищения, а средние и крупные - на листовых ситах с круглыми отверстиями. Наиболее мелкая фракция глины с влажностью 8 - 12 % хорошо отсеивается через ячейки размером 2х2 м, а при влажности 15 - 18% - через ячейки размером 4х4 мм. Фракция 2  (10 мм) хорошо отсеивается на сите с отверстиями 10 - 12 мм, фракция 10 (15 мм), 22 (25 мм).

Фракционированная крошка служит исходным полуфабрикатом  для получения  керамзитового гравия раз личных фракций и керамзитового песка. Фракция размером зерен до 5 мм используется в качестве полуфабриката для изготовления керамзитового песка и направляется в бункер для мелочи, установленный перед печами. Если предварительными испытаниями установлена слабая вспучиваемость мелочи, то эту фракцию направляют в отвал. Фракция 5 (15 мм) - полуфабрикат для керамзитового гравия.  

Если предварительные  испытания показывают возможность совместного обжига с равномерным вспучиванием без слипания фракций крошки с размером примерно от 5 до 15 мм, то ее сортируют на две фракции - до 5 и 5-15 мм.  

Предварительными  испытаниями выявляют целесообразность обжига других, помимо указанных, фракций.   

Обжиг крошки и мелочи глинистого сырья размерами примерно от 0,1 до 15 мм в поперечнике предполагает получение керамзита, зерновой состав которого соответствовал бы требованиям технических условий на керамзит, включая и керамзитовый песок. При этом после обжига допускается лишь корректировка зернового состава путем дробления более крупных фракций заполнителя.  

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

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

Тип применяемого оборудования, а иногда и последовательность технологических операций могут варьироваться в зависимости от свойств перерабатываемого сырья.

3.1 Сырье для производства керамзита.

Сырьем  для производства керамзита служат глинистые породы, относящиеся в основном к осадочным горным. Некоторые камнеподобные глинистые породы - глинистые сланцы, аргиллиты относятся к метаморфическим.

  Глинистые породы отличаются сложностью минералогического состава и кроме глинистых минералов (каолинита, монтмориллонита, гидрослюды и др.) содержат кварц, полевые шпаты, карбонаты, железистые, органические примеси.

Для производства керамзита наиболее пригодны монтмориллонитовые и гидрослюдистые глины, содержащие не более 30% кварца. Общее содержание кварца должно быть не более 70%, глинозем - не менее 12% (желательно около 20%), органических   примесей 1-2%.

  Пригодность того или иного глинистого сырья для производства керамзита устанавливают специальным исследованием его свойств. Важнейшее из требований к сырью — вспучивание при обжиге.

  Второе требование к сырью (в значительной степени связанное с первым) — легкоплавкость.    Температура обжига должна  быть нe выше 1250 °C, и при этом переход значительной части наиболее легких глинистых частиц в расплав должен обеспечить достаточное размягчение и вязкость массы. Иначе образующиеся при обжиге глины газы, не удерживаемые массой, свободно выйдут, не вспучив материал.

                          Добавки, применяемые в производстве керамзита.

Для повышения  вспучиваемости сырья, применяют органические (мазут, пуролизная смола, кислая смола). Вводятся в шихту в виде растворов или эмульсий. Количество, по массе 1-6%.   Неорганические (раствор хлористого кальция, бентонитовые глины). Они относятся к жидким добавкам. Количество, по массе 1-20%.

Твердые: органические в виде порошка для  корректировки состава шихты (уголь, торф, опилки, лигнин)  и неорганические в виде порошка для корректировки  состава шихты (алунитовая порода, серные соли щелочных или щелочно-земельных металлов, железная руда, шлаки металлургического производства меди). Так же эти добавки вводятся в шихту. Количество, по массе 1-3%.

Неорганические  в виде порошка для нанесения  на поверхность гранул  (каолин, огнеупорная  и тугоплавкая глины, огнеупорные  золы ТЭС, кварцевые хвосты, цемент, шамотная пыль). Наносятся на гранулы после формовки перед обжигом. Количество по массе.1,5-3%.

Для повышения  прочности керамзитового гравия. Твердые: золы ТЭС, пирит, рутил, опоки, трепелы, тугоплавкие высокопрочные  глины. Вводятся в шихту в виде порошка, эмульсий, шликера и наносятся на поверхность гранул перед обжигом. Количество, по массе 3-50%.

Жидкие: диаммоний фосфат  (раствор) Количество, по массе 1-3%.

3.2 Формование керамзита

Формование производится на пресс-вальцах. Глиняная масса, подлежащая измельчению, подается в приемную воронку и затягивается между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу. Поступившая на дырчатые вальцы глина растирается и частично продавливается через продолговатые отверстия, сделанные в обоих валках. Валки вращаются с различной скоростью - 30 и 20 об/мин. Имеющиеся в глине каменистые включения дробятся, так как давление пружин на подвижной валок составляет 12-17,5 т. Глиняная масса, затягиваемая и измельчаемая валками, продавливается через отверстия внутрь валков в виде отдельных полосок и далее отводится. Рабочий зазор между валками устанавливается равным 5 мм.

Качество сырцовых гранул во многом определяет качество готового керамзита. Поэтому целесообразна тщательная переработка глинистого сырья и формование плотных гранул одинакового размера. Размер гранул задается исходя из требуемой крупности керамзитового гравия и установленного для данного сырья коэффициента вспучивания.

3.3 Сушка и обжиг

Гранулы с влажностью примерно 20% предварительно подсушиваются в сушильных барабанах. В керамзитовом производстве сушка гранул глины в сушилке производится противоточным движением сушильных газов. Наклон корпуса в сочетании с вращением вокруг оси обеспечивает перемещение материала в направлении разгрузочной камеры. Горячие топочные газы поступают в барабан и, соприкасаясь с материалом, нагревают его, испаряя содержащуюся в нем влагу. Передача тепла происходит двумя основными способами: от топочных газов через наружную поверхность лежащего в завале материала, от более нагретых деталей внутреннего устройства теплообменника.

При изменении влажности  сырья или интенсивности подачи его в сушилку режим сушки может регулироваться количеством поступающих в сушилку газов и изменением их температуры. Температура подаваемого в сушилку топочного газа не более 600°С. Температура дымовых газов на выходе из барабана не менее 100-150°С, чтобы исключить возможность конденсации влаги в разгрузочной части барабана.

При подаче в печь подсушенных  гранул ее производительность может  быть повышена. После сушки гранулы поступают на виброгрохоты для классификации их на фракции. Крупные фракции поступают на обжиг, а мелкие сначала дозируются, а потом также поступают в печь. Керамзитовый гравий в большинстве случаев обжигают в однобарабанных вращающихся печах. Корпус печи выполнен в виде цилиндра из листового металла, который установлен на роликовых опорах под определенным углом к горизонту. Изнутри корпус печи футерован огнеупорными материалами. Во вращательное движение печь приводится при помощи электродвигателя и редуктора посредством пары шестерен, подвенцовой и венцовой, последняя из которых насажена на корпус печи.

Обжиг можно разделить  на 3 стадии: 1- сушка и предварительный подогрев глинистого сырья до температур порядка  200-600° протекает в течение 15-30 мин; 2 - обжиг длится всего 2-5 мин, за это время материал нагревается до температуры вспучивания; 3 - кратковременный обжиг сырца (в течение 5-10 мин) при температуре его вспучивания. Печь имеет загрузочные и разгрузочные устройства. Она загружается сырцом через загрузочный лоток, который смонтирован на корпусе осадительной камеры вместе с механизмом очистки. Разгрузочная часть печи имеет специальную откатную головку, предназначенную для уплотнения выходного торца печи и для установки форсунки или горелки, а также приема готового материала. Для расширения температурного интервала вспучивания используют такой прием, как опудривание сырцовых глиняных гранул порошком огнеупорной глины, что позволяет повысить температуру обжига и при этом избежать оплавления гранул. Охлаждение обожженного керамзита осуществляется в холодильнике до температуры 60-80°С, который соединяется с откатной головкой печи.

Перед поступлением на склад  готовой продукции материал проходит через колосниковый грохот и виброгрохот. Надрешетный продукт в виде керамзитового гравия с помощью ковшового конвейера и далее по ленточному конвейеру направляется в цилиндрическую гравиесортировку CM-215C для разделения на фракции. Отсортированный керамзит через пересыпные устройства и систему ленточных конвейеров поступает в силоса готовой продукции общей емкостью 1500 м³. Подрешетный продукт поступает на валковые дробилки. Валки действуют по принципу раздавливания путем постоянного и непрерывного нажатия на материал. Валки состоят из рамы и двух цилиндрических валков одинакового диаметра, которые вращаются на параллельно расположенных горизонтальных осях во взаимно обратных направлениях, т. е. навстречу один другому.

Материал поступает сверху, захватывается валками, силой трения увлекается в щель между ними, постепенно измельчается и выбрасывается с другой стороны в виде зерен определенных размеров; степень измельчения определяется шириной щели между валками.

Готовый керамзитовый песок  направляется на ковшовый конвейер и далее по технологической линии.

.

                        4. Режим работы предприятия.