Производство керамзитового гравия

 

 

Оглавление

 

 

 

 

Введение

Заполнители – природные или искусственные материалы определённого зернового состава, которые в рационально составленной смеси с вяжущим веществом и водой образуют бетон.

Основная активная часть бетона - вяжущее, цемент. Именно вяжущее, реагируя с водой, способно схватываться и твердеть, переходя из пластично пастообразного состояния в твердое и превращая бетонную смесь в бетон.

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и, следовательно, позволяют резко сократить расход цемента и других вяжущих, являющихся наиболее дорогой и дефицитной составной частью бетона.

Цементный камень при твердении претерпевает объемные деформации. Усадка его достигает 2 мм/м. Из-за неравномерности усадочных деформаций возникают внутренние напряжения и трещины. Мелкие трещины могут быть невидимы невооруженным глазом, но они резко снижают прочность и долговечность цементного камня. Заполнитель создает в бетоне жесткий каркас, воспринимает усадочные напряжения и уменьшает усадку обычного бетона примерно в 10 раз по сравнению с усадкой цементного камня.

Жесткий каркас из высокопрочного заполнителя увеличивает прочность и модуль упругости бетона, т. е. уменьшает деформации конструкции под нагрузкой, уменьшает ползучесть, т е. пластические необратимые деформации бетона при длительном действии нагрузки.

Легкие пористые заполнители уменьшают плотность бетона и его теплопроводность, делают возможным применение такого бетона в ограждающих конструкциях, для теплоизоляции.

Специальные особо тяжелые и гидратные заполнители делают бетон надежной защитой от проникающей радиации.

Этот перечень определяет назначение заполнителей, которые являются очень важной составной частью бетонов, влияют на их свойства и технико-экономическую эффективность.

Классификация заполнителей:

1. По происхождению:

• Природные, в том числе из попутно добываемых пород и отходов обогащения;
• Из отходов промышленности;
• Искусственные (специально приготовленные).

2. По крупности зерен заполнители подразделяются на:

• Крупные – с зернами (кусками) свыше 5 мм (щебень, гравий);
• Мелкие – с размерами зерен до 5 мм (песок).

3. По характеру формы зерен различают:

• Заполнители, имеющие угловатую форму, получаемую дроблением (щебень, песок из отсевов дробления);
• Заполнители, имеющие округлую форму зерен (гравий, природный песок).

   Заполнители относят к плотным или пористым в зависимости от плотности их зерен, который составляет соответственно свыше или до 2,0 г/см3.

   Классификационной характеристикой  заполнителей может быть насыпная  плотность, которая для крупнопористых  – не должна превышать 1200 кг/м3. Для пористых до 1400 кг/м3. 

 

1. Общие положения. Характеристика  сырья

В производстве искусственных пористых заполнителей наибольший объем приходится на керамзитовый гравий. При этом доминирующим является пластический способ переработки сырья. Для обжига больше половины предприятий используют барабанные печи 2,5x40 м. Из других видов печей наибольшее применение получил обжиговый агрегат СМС-197.

Обширный производственный опыт позволил разработать нормы технологического проектирования предприятий по производству керамзитовых заполнителей (ТКП 45-7.02-175-2009). Они использованы в технологических расчетах предлагаемых примеров.

Зерна гравия снаружи имеют плотную корочку темно-охристого цвета, а внутри - ячеистую структуру почти черного цвета - результат вспучивания.

Вспучивание глины при обжиге связано с двумя процессами: газовыделением и переходом глины в пиропластическое состояние.

Источниками газовыделения являются реакции восстановления оксидов железа при их взаимодействии с органическими примесями, окисления этих примесей, дегидратации гидрослюд и других водосодержащих глинистых минералов, диссоциации карбонатов и др.

Однако не все глины вспучиваются при обжиге, поэтому сырье для производства керамзита обладает специфическими свойствами.

Основными характеристиками глинистого сырья являются: температура и интервал вспучивания, коэффициент вспучивания, химический и минеральный составы, содержание органических примесей, а для пластичных и рыхлых глин еще и такие показатели как число пластичности, дисперсность, содержание включений, коэффициент консистенции (карьерная влажность).

Для производства керамзита применяют легкоплавкие глинистые породы, вспучивающиеся при температуре не более 1250 °С и имеющие интервал вспучивания (разница между предельной температурой обжига и температурой вспучивания) не менее 30-50 °С.

 

2. Выбор и обоснование технологической  схемы

Описание технологического процесса производства керамзита пластический способом формования гранул и обжигом во вращающейся печи:

Из карьера или конуса автосамосвалами глина подается в закрытый глинозапасник, обеспечивающий работу предприятия в течение 10-15 суток. Распределение глины по глинозапаснику и подача в бункер глинорыхлителя производится мостовым электрическим краном грузоподъемностью 5 т с грейфером. Из ящичного питателя глина поступает на крутонаклонный конвейер, которым направляется в камневыделительные вальцы.

Для введения в глину твердых добавок предусмотрен приемный бункер с ленточным питателем, выдающим добавки на этот же крутонаклонный конвейер.

Из вальцов сырье поступает в лопастной двухвальный смеситель, где подвергается дальнейшей переработке, перемешивается с добавками и до- увлажняется водой или паром до необходимой формовочной влажности.

Жидкие добавки со склада или отделения добавок перекачиваются насосом в расходный бак, расположенный над смесителем.

После гомогенизации в глинорастирателе глиняная масса крутонаклонным конвейером подается в ленточный шнековый пресс с гранулирующей приставкой или по второму варианту - в дырчатые вальцы, если перерабатываются суглинки с числом пластичности менее 15 или сырье, сильно засоренное крупными включениями. Отформованные гранулы поступают на ленточный конвейер, который транспортирует их в сушильный барабан СМЦ428.3М для подсушки и окатки. Из сушильного барабана посредством ленточного конвейера и элеватора гранулы попадают в расходный бункер и подаются из него в печь весовым дозатором непрерывного действия.

Введение опудривающих порошков возможно либо в сушильный барабан, либо в печь. Вращающаяся печь 2,5x40 м имеет теплообменнос устройство ячейкового типа длиной 8 м. Гранулы находятся в печи около часа и затем поступают в слоевой самотечный холодильник.

Охлажденный до 70-80 °С керамзит транспортируется на склад готовой продукции, где гравиесортировкой рассеивается на фракции и распределяется по силосным банкам, рассчитанным на хранение 3,5 суточного запаса.

 

Рисунок 1 – технологическая схема производства керамзитового гравия

Рисунок 2- Барабан сушильный СМЦ 429.3 М

 

Барабан сушильный предназначен для сушки сыпучих материалов топочными газами.

Сушильные барабаны применяются в промышленности строительных материалов в различных технологических линиях для тепловой сушки известняка, глины, песка, мела, гипса и др. сыпучих материалов крупностью частиц до 60 мм.

Барабан сушильный состоит из корпуса, станции опорно- упорной, станции опорной, привода, бандажей, венца зубчатого. 
Корпус барабана представляет собой сварную конструкцию, выполненную из отдельных обечаек. Внутри корпуса для активизации передачи тепла в зависимости от модификации барабана устанавливаются различные типы насадок:

- в начале винтовая, на всей части барабана подъёмо-лопостная;

- в начале винтовая, в средней  части барабана подъёмо-лопостная и цепная;

-в начале винтовая, в средней части барабана подъёмо-лопостная и секторная.

Применение различных видов насадок зависит от свойств сушимого материала (влажность на входе и на выходе, фракционный состав, сыпучесть и т.д.) и выбирается в каждом конкретном случае совместно заказчиком и заводом изготовителем. 
Опорой корпуса являются два стальных бандажа. Один из бандажей имеет скосы под упорные ролики, которые препятствуют продольному смещению барабана.

Бандажами корпус опирается на опорную и опорно-упорную станции. На корпусе барабана при помощи траверс крепится венец зубчатый, посредством которого барабан приводится во вращение от привода.

Привод состоит из шестерни приводной, редуктора и электродвигателя, соединённых между собой муфтами и установленных на одной раме. Барабан устанавливается по отношению к горизонту под углом 1°-4°.

Наклон корпуса в сочетании с вращением вокруг оси обеспечивает перемещение материала в направлении разгрузочной камеры. 
Горячие топочные газы поступают в корпус и соприкасаясь с материалом нагревают его, испаряя содержащуюся в нём влагу. Передача тепла происходит тремя основными способами: во взвешенном состоянии при падении материала с лопаток, от топочных газов через наружную поверхность лежащего в завале материала, от более нагретых деталей внутреннего устройства барабана и обечайки.

Режимы сушки для различных материалов меняются в зависимости от влажности сырья на входе в барабан и требуемой влажности готового материала на выходе из барабана, фракционного состава материала подлежащего сушке, свойств материала.

Температура подаваемого в барабан теплоносителя должна быть не более 900 °С. Температура дымовых газов на выходе из барабана не менее 100 – 150°С чтобы исключить возможность конденсации влаги в разгрузочной части барабана. На входе топочных газов в барабан должно быть разряжение не менее 30 Па. Топливо - природный газ, сжиженный газ, дизельное топливо.

 

 

 

 

Таблица 1 - Технические характеристики сушильного барабана СМЦ 428.3 М

Наименование	СМЦ 429.3М (2,8х14)
Тип	поточный
Характер работы	непрерывный
Размер корпуса барабана (длина х диаметр), мм	14000х2800
Объем барабана, м3	84,08
Частота вращения барабана, об/мин.	4,12
Уклон корпуса барабана к горизонту, град.	1-4
Теплоноситель	топочные газы
Температура теплоносителя, 0С	800
Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм	14000х4644х4464
Масса, кг	48950-53700*
Установленная мощность двигателя, кВт	55
Частота вращения двигателя, об/мин.	1000
Напряжение питания, В	380
Редуктор	1Ц2У-400Н-31,5-21
Нормативный документ	ТУ 4845-005-54028986-2008 Код ОКП 484500

* в зависимости от типа  насадок.

 

 Рисунок 3 – Вращающаяся печь 2,5x40

1-откатная головка; 2-форсунка; 3-лабиринтное  уплотнение; 4-бандаж; 5-кожух шестерни; 6-венцовая шестерня; 7-корпус печи; 8-механизм очистки; 9-загрузочный  лоток; 10-привод печи.

 

Вращающаяся печь 2,5 x 40 м применяется на заводах производительностью 100 тыс. м3 керамзита в год.

Корпус печи выполнен сварным из листового металла толщиной 18 и 30 мм, а каркас — из секции, соединенных между собой стыковым швом.

Печь имеет загрузочные и разгрузочные устройства. Она загружается гранулами керамзита через загрузочный лоток, который смонтирован на корпусе осадительной камеры вместе с механизмом очистки. Материал поступает на обжиг через цилиндрическую воронку и по течке направляется в обжиговую печь.

Разгрузочная часть вращающейся печи имеет специальную откатную головку, предназначенную для уплотнения выходного торца печи и для установки форсунок и приемки готового материала.

Техническая характеристика вращающейся печи 2,5x40:

1. Производительность, м3/год 100000;

2. Размеры, м:

-длина - 40,0;

-диаметр - 2,5;

3. Частота вращения вала привода, мин-1:

-главного - 1,6-2,5;

-вспомогательного - 0,06;

4. Уклон, % - 3,5;

5. Число опор - 2;

6. Мощность электродвигателя, кВт – 40;

7. Масса, т - 126.

 

3. Технологические расчеты при  проектировании производства

Объект проектирования выбирают исходя из конкретной потребности в определенной продукции с учетом местных условий. Не обязательно это должен быть новый объект, в ряде случаев предпочтительна реконструкция и техническое перевооружение действующего производства, направленные на повышение качества продукции, снижение ее себестоимости, экономию материальных ресурсов, использование промышленных отходов и охрану окружающей среды.

 

3.1 Фонды времени и режима  работы оборудования

Режим работы принимают в соответствии с нормами технологического проектирования предприятий и цехов по производству керамзитового гравия и песка (ТКП 45-7.02-175-2009).

Для искусственных пористых заполнителей его принимают непрерывным, круглогодовым, в три смены по 8 ч. Годовой фонд рабочего времени по нормам 8760 ч.

Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования (ч), на основании которого рассчитывают производственную мощность предприятия, определяют исходя из годового фонда рабочего времени с учетом коэффициентов использования оборудования во времени :

 

 

 

Коэффициент использования основного оборудования во времени для вращающейся печи (2,5x40) и агрегата СМС-197 - 0,92;

 

 

 

3.2 Мощность предприятия и обжиговых  агрегатов

Технологические расчеты при проектировании предприятий и цехов искусственных пористых заполнителей производят поэтапно. Сначала выбирают и обосновывают расчетом мощность обжиговых агрегатов, а затем на основе расчета расхода сырья и материального баланса определяют производительность технологических линий, обслуживающих обжиговые агрегаты.