Производство керамзитового гравия пластическим методом

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.

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

Таким образом, производство керамзита по пластическому  способу сложнее, чем по сухому, более  энергоемко, требует значительных капиталовложений, но, с другой стороны, переработка  глинистого сырья с разрушением  его естественной структуры, усреднение, гомогенизация, а также возможность  улучшения его добавками позволяют увеличить коэффициент вспучивания.

Порошково–пластический способ отличается от пластического   тем, что   вначале   помолом   сухого глинистого сырья получают порошок, а потом из этого порошка при добавлении воды получают пластичнуюглиномассу, из которой формуют гранулы, как описано выше. Необходимость помола связана с дополнительными  затратами. Кроме того, если сырье недостаточно сухое, требуется его сушка перед помолом. Но в ряде случаев  этот способ подготовки сырья целесообразен: если сырье неоднородно по составу, то в порошкообразном состоянии его легче перемешать и гомогенизировать; если требуется вводить добавки, то при помоле их легче равномерно   распределить; если в сырье есть вредные   включения зерен   известняка, гипса, то в размолотом и распределенном по всему объему состоянии они уже не опасны; если такая тщательная переработка сырья приводит к улучшению вспучивания, то повышенный выход керамзита и его более высокое качество оправдывают произведенные затраты.

Мокрый (шликерный) способ заключается в разведении глины в воде в специальных больших емкостях –глиноболтушках. Влажность получаемой пульпы (шликера, шлама) примерно 50%. Пульпа насосами подается в шламбассейны и оттуда – во вращающиеся печи. В этом случае в части вращающейся печи устраивается завеса из подвешенных цепей. Цепи служат теплообменником: они нагреваются уходящими из печи газами и подсушивают пульпу, затем разбивают подсыхающую «кашу» на гранулы, которые окатываются, окончательно высыхают, нагреваются и вспучиваются. Недостаток этого способа – повышенный расход топлива, связанный с большой начальной влажностью шликера. Преимуществами являются достижение однородности сырьевой пульпы, возможность и простота введения и тщательного распределения добавок, простота удаления из сырья каменистых включений и зерен известняка. Этот 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.

Керамзит, получаемый по любому из описанных выше способов, после обжига необходимо охладить. Установлено, что от скорости охлаждения зависят прочностные свойства керамзита. При слишком быстром охлаждении керамзита его зерна могут растрескаться 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 снижением прочности.

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

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

Для фракционирования керамзитового гравия используют грохоты, преимущественно барабанные  – цилиндрические или многогранные (бураты).

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

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

 

1.4  Анализ обзора литературы  и выбор наиболее рациональной  технологической схемы производства

 

Самым экономичным и простым  с технологической точки зрения является сухой способ. Однако из–за ограниченности плотных сухих глин возможность применения этого метода весьма ограничена.самым распространенным и относительно простым является пластический способ. Широкое использование этого метода обусловлено широким распространением легковспучивающихся глинистых пород. Пластический способ позволяет получать керамзит с высокой внутренней пористостью, а также позволяет регулировать соотношение между фракциями конечного продукта. Порошково–пластический метод является несколько усложненным пластическим способом и требует дополнительных капиталовложенийсамым универсальным являетсяшликерный способ. Однако,  по сравнению с перечисленными он самый энергоемкий и требует значительных затрат. Следуя из этого можно сделать вывод о том, что  пластический способ производства является наиболее рациональным.

Предварительное измельчение глина проходит в  глинорыхлительной машине, камневыделительной валковой дробилке, после чего ее смешивают  с такими компонентами как уголь и мазутсмешивание проводят в двухвальном смесителе, после чего массу подвергают гранулированию в валковой дробилкеили на ленточном прессе с перфорированной решеткой. Отформованные гранулы подвергают опудриванию в специальном барабане и направляют во вращающуюся печь на обжиг. Отожженный материал просеивается и разделяется на фракции.

Для просеивания и разделения на фракции керамзитовый гравий направляют во вращающийся грохот (барабанное сито, сито–бурат). Это сито выполняют в форме цилиндра или усеченной призмы, причем в качестве стенок используют решетки с отверстиями заданных размеров.

Просеянный  керамзитовый гравий и песок направляют на хранение в силоса, из которых  осуществляется отгрузка готового продукта потребителю[2].

 

 

 

2 Технологический  раздел

 

2.1 Ассортимент  продукции и требования к ней

 

Ассортимент керамзита достаточно обширный. Этот материал может различаться по множеству характеристик. Во–первых, существует такое понятие как насыпная плотность керамзита. Зависит этот показатель от степени пористости керамзита. Чем больше пузырьков воздуха окажется в каждой готовой грануле, тем она будет легче, следовательно, и теплоизоляционные свойства такого материала будут выше. Также керамзит различают и по степени прочности. После проведенных испытаний материал маркируют, устанавливая для каждого типа керамзита свое значение. Кстати, метод определения прочностных качеств достаточно простой – гранулы сдавливают в специальном цилиндре и замеряют величину напряжения. 

Один  из ключевых классификационных признаков  касается размера керамзита, а точнее сказать величины гранул. На строительном рынке представлен материал с размером зерна от 2 до 40 мм в диаметре. Исходя из этого керамзит подразделяют на щебень, гравий и песок.

Керамзитовый  песок – частицы 0,1 – 5 мм. Его  получают благодаря обжигу остатков глины, либо за счет дробления кусков большего размера. Такой материал может  применяться при теплоизоляции  пола, обустройстве межкомнатных перегородок. Керамзитовый песок считается хорошим заполнителем для цементного раствора, с его помощью изготавливают так называемые «легкие» бетоны.

Керамзитовый  гравий – это гранулы от 5 до 40 мм. Они появляются в высокотемпературных печах в процессе вспучивания ряда сортов глины. Такой керамзит хорошо выдерживает морозы и при этом ничуть не теряет своих эксплуатационных качеств, он не разрушается под воздействием пламени и не впитывает воду. Такой материал идеально подходит для изготовления легких и вместе с тем достаточно прочных бетонных конструкций.

Керамзитовый  щебень – это материал, получаемый за счет дробления больших кусков керамзита на зерна величиной от 5 до 40 мм. Последние обычно используются в качестве заполнителя при изготовлении бетона. Керамзитовый щебень поставляется в мешках и россыпью.

Марка керамзита, в отличие от многих других строительных материалов, говорит не о прочности данного типа керамзита, а о его объемной массе. Сейчас существуют марки керамзита начиная от М400 и заканчивая М700. Эти цифры характеризуют насыпную плотность:

–Марка по насыпной плотности 400–450 – фракция 20–40 мм;

–Марка по насыпной плотности 400–500 – фракция 10–20 мм;

–Марка по насыпной плотности 500–600 – фракция 5–10 мм;

–Марка по насыпной плотности 600–700 – фракция 0–5 мм.

 

Марки по прочности:

–Марка по прочности П50–П75;

–Марка по прочности П50–П75;

–Марка по прочности П75–П100;

–Марка по прочности П100–П125.

Применяют керамзит следующих разновидностей:

а) керамзитовый песок округлый или угловатой (дробленый) формы, размером менее 5 мм;

б) керамзитовый гравий округлый или щебень (дробленый) из зерен угловатой формы размером от 5 до 40 мм.

Согласно  ГОСТ 9759–71 керамзит по крупности зерен делят па следующие фракции: до 5, 5–10, 10–20 и 20–40 мм. В каждой фракции, сравнительно с ее номинальными размерами, допускается содержание до 10% более мелких и до 8% более крупных зерен. В особых случаях керамзитовый песок делят на две группы: крупный – фракции 1,25–5,0 и мелкий до 1,25 мм.

Максимальная  крупность керамзитового гравия (щебня) не должна превышать 73 мм наименьшего  сечения конструкции или 2/3 расстояния между стержнями арматуры. Его предельная крупность допускается не более 20 мм для высокопрочных и более 20 мм для других легких бетонов.

Керамзитовый гравий может иметь  разную форму: шарообразную  или  вытянутую.  Коэффициент   формы не должен превышать 1,5. Количество зерен игловатой или лещадной формы с 2,5 не выше 20% . В дробленом керамзитовом песке не должно быть зерен размером более 10 мм, а 5–10 мм допускается не более 5% по весу.

В таблице 2.1 приведена производственная программа, принятая в курсовом проекте.

 

Таблица 2.1 – Производственная программа

Наименование	Годовой выпуск, тыс. м3
Керамзитовый гравий фракции (10–20) мм; насыпная плотность 700 кг/м3;	420,0

 

2.2 Обоснование и подробное описание  применяемого сырья

 

В курсовомпроекте  для производствакерамзитаприменяемследующиесырьевыематериалы:

–суглинки  «Фанипольские»;

–лигнин;

          –уголь.

Суглинок — рыхлая осадочная горная порода, содержащая 10–30% глинистых частиц  с числом пластичности 7–17 (пластичность глины больше 17).Используются в качестве сырья для производства керамических материалов(керамзит, кирпич, черепица, реже – керамическая плитка). По процентному соотношению глины (размер частиц меньше 0,005 мм), пылеватых частиц (0,005–0,05 мм) и песка (крупнее 0,05 мм) суглинки делятся на следующие виды:

–глинистые;

–суглинистые;

–песчаные;

–супесчаные.

В свою очередь суглинистые грунты можно разделить на тяжелые (20–30% глинистых частиц), средние (15–20%) и легкие (10–15%) — от этого зависит коэффициент фильтрации.

В состав суглинков входит 10–30% глинистых, 70–90% песчаных и пылеватых (размер зерен менее 0,01–0,05 мм) частиц. В зависимости от происхождения и места залегания выделяют три разновидности:

–валунный;

–лёссовидный;

–покровный.

Лигнинприменяют в производствекерамзита в качествевыгорающей добавки к глине, практически без изменениятехнологии. Лигнинхарактеризуетсяследующимипоказателями: влажность 65–70%, насыпнойвес 500–600 кг/м3, теплотворнаяспособность 1500–1800 ккал/кг, зольность до 3%. Ежегодногидролизнаяпромышленностьдает 300–350 тыс. т лигнина (в пересчете на сухоевещество. Лигнин легко смешивается с другими компонентами шихты, не ухудшаетееформовочныхсвойств и не затрудняетрезку бруса. Наиболееэффективноеиспользованиелигнинадостигается при сравнительнонебольшойвлажностикарьернойглины.

Обладаявысокойдисперсностью, лигнин не требует в отличие от большинства других видоввыгорающих  добавок (угля, сланца, шлака), дополнительных затрат на измельчение.

Угольприменяется  в качествепарообразующейиливыгорающей  добавки.При обжигеизделийугольвыгорает, оставляяпорымеждувзаимносвязаннымичастицамидиатомита, образующимипрочностной каркас изделий. Таким образом, угольслужит для повышенияпористостиобжигаемыхизделий. Количествоугляколеблетсяобычнооколо 30—35% (по весу). Влажностьформовочныхмассвозрастаетс количествомугля, изменяясь в пределах 25—45%. Угольвводят для полученияизделий с меньшейсреднейплотностью и повышеннойпористостью. Он улучшаетформовочныесвойстваглиняноймассы, носнижаютпрочностьизделий и повышаютводопоглощение. Однакоблагодаряугольармируетглинянуюмассу и повышаетсопротивлениеразрыву и трещиностойкость в сушке.

В таблице 2.2приведенхимический состав применяемогосырья.

 

Наименова-ние компонента	Содержаниеоксидов, %									∑
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O+ K2O	P2O5	SO3	ППП
Суглинки «Фанипольские»	78,91	9,38	2,61	2,07	1,17	3,72	–	–	2,14	100
Уголь АШ	43,28	17,36	14,17	4,58	5,02	0,08	–	2,96	12,55	100
Лигнин	14,29	5,16	9,23	28,45	19,3	–	2,98	4,39	16,2	100