Комплексная переработка шламов глиноземного производства АО"АК"

Таблица 3.2.1

    Примерный химический состав кирпичных глин и  суглинков, %.

 

    Глинообразующие минералы, определяющие основные свойства глин, представляют собой  в основном гидросиликаты алюминия, содержащие кремнезем и оксиды железа, а также  сульфаты, карбонаты и растворимые  в воде соли различных металлов.

    Наиболее важным свойством глины является ее пластичность, т.е. способность при добавлении к ней воды образовывать тесто, которое под воздействием внешних усилий может принимать любую форму и сохранять ее после прекращений действия внешних усилий.

    В качестве непластичных материалов применяют крупнозернистый песок, шлак, дегидратированную глину, шамот (бой изделий), в качестве выгорающих добавок – молотый уголь, торф и опилки. Также используют добавки, улучшающие природные свойства глины.

3.2.1 Характеристика сырья.

    В проектируемом участке для производства керамического кирпича в качестве основного компонента используем глину  бокситовых месторождений Костанайской области. Данная глина является пластичной, среднедисперсной, среднечувствительной к сушке, полукислой, с малым содержанием крупных включений.

Таблица 3.2.1.

Химический  состав глины, %

 

    Карьерная влажность глины – не более 21%.

    Число пластичности – 20.

    Коэффициент чувствительности к сушке – 1,55.

    Объемная  огневая усадка – 11,4%.

    Так как глина пластичная и среднечувствительная к сушке, необходим ввод корректирующих добавок, уменьшающих пластичность, коэффициент усадки и коэффициент  чувствительности к сушке. Поскольку глина обеспечивает высокую прочность кирпича, рекомендуется ввод корректирующей добавки – древесных опилок. Древесные опилки продольной резки очень эффективно уменьшают пластичность глины на стадии формования, увеличивают прочность сырца и полуфабриката после сушки, армируя массу  своими волокнами, уменьшают коэффициент усадки к сушке, т. к. улучшают влагоотдачу и уменьшают воздушную усадку. В процессе обжига они играют роль выгорающей добавки, тем самым обеспечивают равномерный прогрев изделий по садке и увеличивает пористость готовых изделий. Увеличение пористости уменьшает массу кирпича, увеличивает тепло- и звукоизоляционные свойства и, естественно, несколько уменьшает прочность готовых изделий.

    В качестве выгорающей добавки используются древесные опилки (ТУ-313-64). Влажность опила – не более 30%, гранулометрический состав: содержание фракции более 5 мм не допускается; от 1 до 5 мм – 85%; менее 1 мм – 15%.

    В качестве отощающей добавки используется шамот (отходы собственного производства, половняк-бой). Влажность шамота – 5-9%. Гранулометрический состав: крупность зёрен от 1 до 5 мм – 85%; менее 1 м – 15%. Содержание фракций более 5 мм не допускается. Ввод шамота способствует уменьшению пластичности на стадии формования, уменьшению коэффициента усадки на стадии сушки, и в итоге увеличению прочности изделия.

3.2.2 Характеристика топлива.

    Газообразное  топливо отличается от жидкого и  твердого рядом преимуществ, важнейшими из которых являются: легкое, удобное  регулирование процесса горения  и возможность полной механизации и автоматизации его, простота топливного хозяйства и оборудования; отсутствие золы при сжигании; лучшие санитарно-гигиенические условия труда, обслуживающего персонала.

    В состав газообразного топлива входят горючая часть и балласт. Горючая часть представляет собой механическую смесь простейших горючих газов, таких как водород, метан, пропан, бутан и других газообразных углеводородов. Балластом являются негорючие газы, в том числе углекислый газ СО₂ , азот N₂ и кислород О₂. При добыче газа в его составе имеются также водяные пары, смолистые вещества, минеральная пыль. Однако перед подачей газа потребителям его очищают, в результате чего содержание примесей сводится к минимуму.

    В качестве топлива при проектировании будем использовать природный газ Березовского месторождения Тюменской области.

Таблица 3.2.2

    Химический  состав газа Березовского месторождения, % (об.)

3.3 Обоснование состава  композиции.

    В производстве керамического кирпича  используется глина бокситовых месторождений Костанайской области, отвальный шлам глиноземного производства АО «Алюминий Казахстана» и зола ТЭЦ-1 с золоотвала. В качестве выгорающей добавки в сырьевую смесь вводятся древесные опилки, а для уменьшения числа пластичности и объемной усадки вводится шамот (бой и брак изделий).

    Состав  керамической массы:

    Глинистое сырье (глина, отвальный шлам, зола ТЭЦ-1) – 81% (об.)

    Опилки  – 11% (об.)

    Шамот – 8% (об.) 

3.4 Описание технологической схемы.

    Глину добывают на карьере многоковшовым  экскаватором и вагонами доставляют на хранение в глинозапасник завода. Из глинозапасника глина через весовой дозатор подается на ленточный транспортер, где смешивается с отвальным шламом и золой и далее поступает в бункер глинорыхлителя. После рыхления смесь направляется на бункер глинистого сырья и далее, через ящичный питател на ленточный конвейер, где смешивается с опилками и шамотом.

    Отвальный шлам глиноземного производства добывают экскаватором на шламовом поле и доставляют автотранспортом на площадку завода. Отвальный шлам хранится в бункере, откуда весовым дозатором подается на ленточный конвейер, где смешивается с глиной и золой и далее поступает в бункер глинорыхлителя.

    Зола  ТЭЦ-1 добывается на золоотвале ковшовым экскаватором и автотранспортом доставляется на площадку завода. Зола хранится в бункере, откуда весовым дозатором подается на ленточный конвейер, где смешивается с глиной и отвальным шламом и далее поступает в бункер глинорыхлителя.

    Древесные опилки привозят автотранспортом, хранят в бункере, откуда подают на просеивание на сито-бурат. Частицы размером более 5 мм удаляют в отвал. После просеивания по элеватору опилки отправляют на хранение в бункер запаса, откуда они подаются на смешение с глинистым сырьем и шамотом на ленточный конвейер и далее на камневыделительные вальцы.

    Брак  обжига (шамот) из бункера хранения подают в щековую дробилку и дробят. Далее измельченный шамот транспортируют ленточным конвейером на измельчение в молотковую дробилку. После измельчения в молотковой дробилке шамот просеивают на сите-бурат. Фракцию с размером частиц более 5 мм отправляют на домол, а фракцию с размером частиц менее 5 мм отправляют на хранение в бункер запаса. Из бункера шамот через весовой дозатор подается на ленточный конвейер.

    Смешение  компонентов керамического сырья (глинистое сырье, опилки, шамот) осуществляют на ленточном конвейере. Данная смесь проходит электромагнитную сепарацию (электромагнит) для удаления металлических включений и поступает в камневыделительные вальцы для удаления каменистых включений, после чего она транспортируется на измельчение и перемешивание в бегуны мокрого помола. Далее керамическая масса поступает на помол в вальцы с гладкими валками.

    После помола керамическая масса отправляется на перемешивание с пароувлажнением в лопастной двухвальный глиносмеситель с фильтрующей решёткой, которая служит для удаления из массы остатков растительного происхождения. Переработанную массу отправляют на вылеживание в течение 7-10 дней в глиноболтушку (запасник). Здесь происходят различные физико-химические процессы, и свойства формовочной массы меняются. Масса усредняется по влажности, также происходит её тиксотропное упрочнение. Такую массу нельзя подавать сразу на формование, поэтому вылежавшуюся керамическую массу ковшовыми элеваторами подают по ленточному конвейеру на промин и измельчение в вальцы  тонкого помола. После чего керамическая масса вновь поступает по ленточному конвейеру на перемешивание и пароувлажнение в лопастной двухвальный глиносмеситель.

    Готовую керамическую массу транспортируют ленточным конвейером на формование бруса. Для формования используется ленточный вакуумный пресс. Массу подвергают вакууммированию для улучшения ее формовочных свойств. Обезвоздушивание керамической массы способствует более прочному сцеплению глиняных частиц между собой. При удалении воздуха из глиняной массы ее пластичность значительно повышается. После вакуумирования влажность керамической массы снижается на 2-3%, а, следовательно, уменьшается воздушная усадка.

    Формованный глиняный брус разрезается на отдельные  кирпичи струнным резательным автоматом, затем сырец укладывается на рамки, которые подаются к горизонтальному  ленточному конвейеру. Далее автомат-укладчик укладывает кирпич-сырец на сушильные  вагонетки, транспортировка которых осуществляется с помощью электропередаточной тележки. Свежесформованный сырец надо транспортировать осторожно во избежание его деформации. Кроме того, надо стремиться к наиболее рациональной укладке изделий в сушилке.

    Кирпич-сырец поступает на сушку в туннельное сушило. Для сушки используется горячий воздух из туннельной печи, атмосферный воздух и рециркулят. Отработанный теплоноситель после очистки поступает в атмосферу. Для нормального протекания процесса сушки сырца, т. е. для того, чтобы изделия высыхали с максимальной равномерностью и без деформаций при минимальном расходе топлива и в минимальный срок, необходимо создать условия для интенсивной влагоотдачи с единицы поверхности изделия. Нижнюю часть садки на вагонетке  выполняют более разреженной для выравнивания условий сушки на высоте туннеля.

    После завершения процесса сушки с помощью  электропередаточной тележки осуществляется транспортировка высушенного кирпича  из сушила. Сушильные вагонетки поступают к автомату-садчику, который осуществляет садку кирпича на обжиговые вагонетки для последующего обжига в печи.

    Обжиг проводят в туннельной печи при температуре 1000^оС. В качестве теплоносителя используются продукты сгорания газа. При обжиге  за счет удаления влаги и сближения в результате этого частиц, вследствие фазовых и химических превращений, частичного получения жидкой фазы протекают структурообразующие процессы. Из печи забирается горячий воздух на сушку в туннельное сушило, а отработанные дымовые газы после очистки выбрасываются в атмосферу.

    Из  печи обожженный кирпич транспортируется при помощи электропередаточной  тележки на выставочную площадку, оборудованную мостовым краном. Пакеты кирпича сгружаются с помощью  крана на выставочную площадку. Затем  производится сортировка кирпича, садка его на поддоны и упаковка. Изделия соответствующего качества на поддонах с помощью электропогрузчика отгружаются потребителю, а бой и брак изделий отправляется на переработку в производство.

3.5 Теоретические основы  технологических  процессов цеха формования, сушки и обжига.