Заполнители бетона . Щебень

Жидкая фаза состоит  из перешедших в расплав легкоплавких компонентов и некоторого количества кремнезема и глинозема, израсходованных  на образование легкоплавких соединений и эвтектик. Количество жидкой фазы к концу процесса вспучивания достигает 90 % и выше.

Газообразная  фаза меняется по составу и количеству и определяется конкретными условиями  термической обработки данного  глинистого материала.

Вязкость и поверхностное натяжение. Поведение глинистых масс в процессе вспучивания и конечный эффект порообразования в значительной мере определяются характером и величинами развивающихся при этом деформаций и напряжений. Поэтому вспучивание глин при обжиге закономерно рассматривать как частный случай реологических явлений — их деформации и течения.

Деформации характеризуют  кинетическое состояние массы глин, т. е. положение и скорость ее частиц в каждый момент времени, а напряжение, вызываемое давлением образующих пузырьков газообразных продуктов. - динамическое состояние.

Важную роль при образовании ячеистой структуры  вспученных материалов играют также  развивающиеся на границах твердой, жидкой и газообразной фаз поверхностные  явления, характеристикой которых может служить поверхностное натяжение. Его значение обуславливается тем, что появление и расширение пузырьков газа при вспучивании глин связано с образованием огромного количества новых поверхностей. Величина напряжений зависит от вида и соотношения основных фаз температуры и применения поверхностно активных веществ. [17]

  

 

 

 

 

 

Схема физико-химический процессов вспучивания глинистых  пород при обжиге. [17]

 

 

 

 

 

 

Механизм вспучивания  глинистых гранул.

В подсушенной керамзитовой грануле всегда содержатся мелкие поры. В процессе обжига гранулы быстрее всего нагреваются верхние слои. По мере увеличения температуры начинается процесс их уплотнения за счет спекания. Корочка, которая образуется на поверхности гранулы, все больше и больше препятствует выходу газов. В самой же грануле начинается процесс образования жидкой фазы. Вследствие накопления ее гранула начинает постепенно размягчаться и, в конце концов, приобретет некоторую пластичность (перейдет в пиропластическое состояние).  Если в этот момент по каким либо причинам начнется внутреннее газообразование внутри каждой поры, то под давлением газов каждая пора начнет расширяться. Этот процесс приведет к увеличению объема каждой поры и гранулы в целом.

 

 

 

 

 

 

Для эффективного вспучивания  керамзитовой гранулы необходимо два фактора:

- интенсивное внутреннее  газообразование;

-переход гранулы в  пиропластическое состояние.

С учетом этого разрабатываются  технологические режимы обжига керамзита. [17]Доказано, что обычный режим  нагрева при обжиге с постепенным  увеличением температуры не обеспечивает хорошей вспучиваемости, так как газы успевают

 

выйти из гранулы до момента  достижения пиропластического состояния.

 

 

Оптимальным считается  ступенчатый режим термообработки по С. П. Онацкому: [7] с постепенным  нагревом сырцовых гранул до 400—600 °С (в зависимости от особенностей сырья) и последующим быстрым нагревом до температуры вспучивания (примерно 1150-1200 °С). [13].

 

 

 

 

Рис. 2. Кривая обжига керамзитовых гранул.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Материальный расчет и баланс цеха обжига и склада готовой продукции

 

8.1 Исходные  данные:

1. Производительность  – 120000 м³/год;

2. Нормы потерь  по переделам: [13]

1) в гравиесортировке – 0,3%;

2) в холодильнике –  0,2%;

3) в обжиговой печи  – 6,0%;

4) в сушильном барабане - 1.0%;

5) в шнековом прессе  – 0,4%;

6) в дырчатых вальцах  – 0,3%;

7) в смесителе лопастном  – 1,0%;

8) в камневыделительных  вальцах – 1,6%;

9) в ящичном питателе – 0,1%;

10) в глинорыхлительной  машине – 0,5%;

11) в тарельчатом питателе  – 0,2%;

12) в грохоте – 1,0%;

13) в дозаторе жидких  сред – 0,1%;

14) на транспортных  устройствах – 1,0%;

15) на транспортирование  от места добычи до предприятия  – 0,4%.

3. Влажность:

а) сформованных гранул - 20%.

в) гранул после  сушки - 8%,

4. Потери при прокаливании массы /ппп/ -7%.

 

 

 

8.2 Материальный  расчет [21]

 

1.Производительность завода:

 т/год,

где 0,5 – средняя насыпная плотность керамзитового гравия т/м³. [15]

 

2. Потери по переделам рассчитываем по формуле:

Пр- количество материала на рассчитываемом переделе, т/г;

По-количество материала на предыдущем переделе, т/г;

Б- норма  потерь или брака, %.

 

1) Количество керамзита, поступающего на сортировку, с учетом потерь в гравиесортировке:

Потери керамзита в гравиесортировке составляют 60180,54-60000=180,54 т/г.

2) Количество керамзита,  поступающего на охлаждение, с  учетом потерь в холодильнике:

потери в холодильнике составляют 60301,14-60180,54=120,6 т/г.

3) Количество гранул, поступающих на обжиг:

а) с учетом потерь при обжиге в результате пылеуноса и сваров:

потери при обжиге составляют 64150,14-60301,64=3848,5 т/г.

б) с учетом ппп массы:

потери составляют 68978,64-64150,14=4828,5 т/г.

в) с учетом потерь влаги (влажность  начальная 8% конечная 0% следовательно, потери составляют 8%-0%=8%):

масса испаренной влаги при обжиге составляет 74976,78-68979,64=5997,14т/г.

4)Количество гранул, поступающих  на дозировку, с учетом потерь  в тарельчатом питателе:

    

потери в тарельчатом  питателе составляют 75127,03-74976,78=150,25т/г.

5) Количество глинистой  массы, поступающей на сушку:

а) с учетом потерь при сушке:

потери при сушке  составляют 75127,03-74885,88=241,15т/г.

 

б) с учетом потерь влаги (влажность начальная 20% конечная 8% следовательно, потери составляют 20%-8%=12%):

      масса  испаренной влаги при сушке составляет 85097,59-74885,88=10211,71т/г.

6) Количество глинистой  массы, поступающей на формовку, с учетом потерь в прессе:

   

потери в прессе составляют 85439,34-85097,59=341,75т/г.

7) Количество глинистой  массы, поступающей на промин, с учетом потерь в дырчатых вальцах:

    

потери в дырчатых вальцах составляют 85696,42-85439,34=257,08 т/г.

8) Количество глинистой  массы, поступающей на перемешивание,  с учетом потерь в смесителе:

    

потери в смесителе составляют 86562,04-85696,42=865,62 т/г.

Так как в смесителе  лопастном происходит перемешивание  глины с добавками, то в соответствии с запланированным составом формовочной  массы необходимо рассчитать количество подаваемых добавок и глины.

Общее количество глинистой массы c относительной влажностью W_отн=20% составляет 86562,04т/г.

Количество сухой массы  во влажной массе с W_отн=20% составляет:

Масса сухих материалов в массе:

Глина – 95% - 65787,14 т/г;

Мазут – 1% - 692,49 т/г;

Пиритные огарки – 4% - 2769,98 т/г.

С учетом влажности глины (18%), пиритных огарков (15%) и мазута (1,5%) определим количество влажных компонентов и воды, которое необходимо подать в смеситель:

Глина c W=18% - ;

Мазут c W=1,5% - ;

Пиритные огарки c W=15% - .

Общее количество глинистой  массы из влажных компонентов  без учета добавленной воды составляет:

.

Масса воды, которую необходимо подать в смеситель для придания 20% влажности глинистой массе:

.

9) Количество глины,  поступающей на дробление, с  учетом потерь в камневыделительных  вальцах:

    

потери глины в камневыделительных вальцах составляют 81532,73-80228,21=1304,52 т/г.

10) Количество глины, поступающей на дозировку, с учетом потерь в ящичном питателе:

    

потери глины в ящичном питателе составляют 81614,34-81532,73=81,61 т/г.

11) Количество глины,  поступающей на рыхление, с учетом  потерь в глинорыхлительной машине:

    

Потери глины в глинорыхлительной машине составляют 82024,46-81614,34=410,12 т/г.

12) Количество глины,  поступающей в глинозапасник,  с учетом потерь при транспортировки  на производстве:

 

    

потери глины при транспортировке на производстве составляют 82852,98-82024,46=828,52 т/г.

       13) Количество мазута, поступающего на дозировку, с учетом потерь в дозаторе жидких сред:

    

потери мазута в дозаторе жидких сред составляют 703,72-703,02=0,7 т/г.

14) Количество мазута, поступающего на хранение, с учетом потерь при транспортировки на производстве:

    

потери мазута при транспортировке на производстве составляют 710,82-703,72=7,1т/г.

15) Количество пиритных огарков, поступающих на дозировку, с учетом потерь в тарельчатом питателе:

потери пиритных огарков в тарельчатом питателе составляют 3265,32-3258,79=6,53 т/г.

16) Количество пиритных огарков, поступающих на просев, с учетом потерь в грохоте:

    

Потери пиритных огарков в грохоте составляют 3298,77-3265,79=32,98 т/г.

17) Количество пиритных огарков, поступающих на хранение, с учетом потерь при транспортировки на производстве:

 

потери пиритных огарков при транспортировке на производстве составляют 3332,09-3298,77= 33,32 т/г.

18) Количество воды, поступающей на дозировку, с учетом потерь в дозаторе жидких сред:

    

Потери воды в дозаторе жидких сред составляют 2374,39-2372,02=2,37 т/г.

19) Количество воды, поступающей на хранение, с учетом потерь при транспортировки на производстве:

    

потери воды при транспортировке на производстве составляют 2398,37-2374,39 = 23,98 т/г.

 

 

   

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

     Таблица материального баланса производства керамзитового гравия

 

Приходная часть	т/год.	%	Расходная часть	т/год.	%
1.Глина W=18%	82852,98	92,68	1.Готовая продукция  (керамзит)	60000	66,83
2.Пиритные огарки W=15%	3332,09	3,76	2.Потери керамзита  в гравиесортировке   3.Потери керамзита  в холодильнике   4.Потери гранул  при обжиге   5.Потери гранул  с учетом ппп   6.Потери влаги  при обжиге   7.Потери гранул  при дозировке   8.Потери глинистой  массы при сушке   9.Потери влаги  при сушке   10.Потери глинистой  массы при формовке   11.Потери глинистой  массы при промине   12.Потери глинистой  массы при смешении   13.Потери глины  при дроблении   14.Потери глины  при дозировке   15.Потери глины  при рыхлении   16.Потери глины  при транспортировке на производстве   17.Потери мазута  при дозировке   18.Потери мазута  при транспортировке на производстве   19.Потери пиритных  огарков при дозировке   20.Потери пиритных  огарков при грохочении   21.Потери пиритных  огарков при  транспортиртировке  на производстве   22.Потери воды  при дозировке   23.Потери воды  при транспортировке на производстве	180,54   120,6   3848,5   4828,5   5997,14   150,25   241,15   10211,71   341,75   257,08   865,62     1304,2   81,61   410,12   828,52     0,7   7,1     6,53     32,98     33,32     2,37   23,98	0,20   0,13   4,27   5,28   6,68   0,17   0,27   11,37   0,38   0,27   0,96     1,35   0,09   0,46   0,92     0,0008   0,008     0,007     0,036     0,37     0,003     0,03
3.Мазут W=1.5%	710,82	0,81
4.Вода	2398,37	2,75
итого	89294,26	100		89304,27	100

 

Расхождение в материальном балансе составляет 0,0112% .

9. Режим работы  предприятия по производству  керамзитового гравия

Для наиболее эффективного и рационального использования  технологического оборудования работа предприятия планируется [13]:

Годовой фонд времени  работы технологического оборудования определяется выражением:

, где 

Т_о - число часов работы оборудования в году;

К₁ - коэффициент использования оборудования (К=0,92);

К₂ - коэффициент учета простоев на технологическое оборудование (К₂=0,96).

Так как основным оборудованием является обжиговая печь и частая приостановка и вывод на стабильный режим работы весьма длительно, поэтому принимаем режим работы предприятия круглогодичный с непрерывной рабочей неделей в три смены. В течение года предусматривается остановка печи на 20 суток на плановый предупредительный ремонт.

Число часов работы оборудования зависит от режима цеха и определяется выражением:

, где 

Т₁ - число рабочих дней в году;

 К - число часов работы оборудования в 1 смену (К=8);

n – число смен.

Т₁=365-20=345 дней, где

20 – количество дней в году на планово-предупредительный ремонт.

 часов;

 часов. 

Так как мягкие глинистые  породы добывают в карьерах сезонно, работа производственного участка по добыче и запасу глины планируется по шестидневной рабочей неделе в три смены.

Т'=365-(52+13+90)=210 день, где

52 – число выходных дней в году для шестидневной недели;

13 – число праздничных  дней в году;

90 – число нерабочих дней в зимний период.

 часов;

 часов.

 

Производственная программа:

 т/ч, где 

П_Ч – производственная программа на 1 час рабочего времени, т/ч;

П_Г – производственная программа на 1 год, т/г;

Т₁ – годовой фонд времени работы технологического оборудования, ч.

Пересчет производственной программы:

 м³/ч, где

ρ_нас – насыпная плотность материала

 

 

 

 

 

 

 

 

Производственная  программа

Таблица 9

Производственно-технологическая операция	Производственная программа на 1 год, ПГ, т/год	Фонд рабочего времени, час. .	Насыпная плотность, ρнас , т/м3	Производственная программа на 1 час рабочего времени
				ПЧ, т/ч	ПЧ, м3/ч
1.Хранение глины	82852,98	4451	1,37	18,6	13,57
2.Рыхление глины	82024,46	7313	1,36	11,21	8,24
3.Дозирование глины	81614,34	7313	1,35	11,16	8,26
4.Дробление глины	81532,78	7313	1,34	11,14	8,31
5.Хранение пиритных огарков	3332,09	7313	1.1	0,45	0,4
6. Просев пиритных огарков	3298,77	7313	1.1	0,45	0,4
7.Дозировка пиритных огарков	3265,32	7313	1.1	0,44	0,4
8.Хранение мазута	<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0