Вращающаяся печь

2. Описание основных способов производства керамзита

 

Процесс изготовления керамзита состоит  из следующих основных операций: добычи глинистого сырья, его складирования  и доставки к месту производства; переработки сырья и приготовления  исходного полуфабриката-сырца, пригодного для обжига со вспучиванием; обжига и охлаждения керамзита; сортировки и при необходимости помола заполнителя; складирования и выдачи готовой  продукции.

Основное  оборудование керамзитовых предприятий- оборудование для обжига. В настоящее  время наиболее распространен метод  обжига керамзита в одно- и двухбарабанных вращающихся печах; кроме того, наиболее перспективным в производстве керамзитового  гравия и песка является направление  обжига в печах кипящего слоя.

Решающее  значение при выборе способа изготовления полуфабриката имеют физические, главным образом структурно-механические свойства глинистых пород: плотность, однородность, влажность, пластичность, структура и т.д. природные разновидности  глинистого сырья обладают самыми различными свойствами. Так, глины различных  месторождений в естественном состоянии  могут быть разрыхлены и увлажнены; иметь плотное строение и быть пластичными, а так же увлажненными; представлять собой окаменевшую  почти сухую породу, с крупноструктурным  строением, быть камнеподобными с мелкочешуйчатой  лепестковой сланцеватой структурой со склонностью распада на мельчайшие частички; являться переувлажненными и зыбкими и т.д.

Существует  несколько способов производства керамзита:

Сухой способ – 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 корректировку 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.

 

Пластический способ – технологическая схема производства керамзита по пластическому способу включает следующие

производственные  операции: добычу глинистой породы, пластическую переработку увлажненного глинистого сырья и приготовление  полуфабриката, пригодного для обжига со вспучиванием, обжиг полуфабриката  в керамзит, охлаждение керамзита, сортировку и корректировку зернового состава  керамзита, складирование и выдачу готового продукта. Пластический способ приготовления сырья и приготовления полуфабриката применяют при использовании увлажненных пластических и рыхлых глинистых пород, как однородного, так и неоднородного состава. При пластическом способе производства керамзита в глиняную массу могут вводиться добавки, повышающие склонность к вспучиванию исходного сырья, тогда как при сухом способе, тогда как полуфабрикат получают непосредственно из природной породы, это исключается.

Порошковый способ – процесс переработки глинистого сырья по порошковому способу состоит из двух операций: грубого измельчения, которое в зависимости от прочности породы может осуществляться в щековой, валково-зубчатой дробилках или в глинорыхлителях, и тонкого измельчения в молотковых шахтных или в шаровых мельницах. Перед тонким измельчением крошку высушивают в сушильных агрегатах (сушильных барабанах, аэрожелобах и т.д.).  При применении молотковых мельниц типа ММТ, оборудованных подтопками операция подсушки совмещается с тонким измельчением. Порошок крупностью менее 1 мм в дальнейшем замачивается водой в глиномешалках, специальных замачивающих шнеках. Практика показывает, что воду в порошок необходимо вводить порциями в несколько последовательно установленных агрегатов (две или три глиномешалки).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Технологическая схема производства

 керамзита

 

Сырьем  для производства керамзитового  гравия является глина,  доставляемая железнодорожным транспортом.

Для ритмичной  работы завода в зимнее время и  исключения возможности попадания  мерзлой глины в производство необходимо создавать в летний период постоянный запас глины объемом  не менее 25 т. м³.

Во избежание  промерзания глины в зимнее время, до наступления холодов, глина покрывается  опилками или керамзитовой пылью  слоем 20-50 см.

При хранении глины в наземном штабеле вокруг его площадки необходимо устроить водоотводные каналы  надежным стоком воды. Для  лучшего стока воды верхнюю поверхность  склада делают двускатной. Наблюдение этого условия особенно образование  «люльки» на поверхности глины ведет  к большому увлажнению глины, что  усложняет ее переработку и формовку гранул.

 Заведенная  в открытое глинохранилище глина  одноковшовым экскаватором грузится  на автосамосвалы и перевозится  в глинозапасники цехов. Готовая  к переработке глина грейферным  краном загружается в приемный  бункер глинорыхлителя для первичного  измельчения.

Глинорыхлитель  должен быть снабжен предохранителем, должна быть установлена предохранительная  решетка с размерами ячеек  по предельно допустимому размеру  поступающих комьев глины (350*350).

Из глинорыхлителя глина подается в ящичный подаватель для равномерного питания технологической  линии. Через ящичный подаватель глина поступает по ленточным  конвейерам в камневыделительные вальцы, предназначенные для грубой переработки, дробления и выделения каменистых включений размером более 20-50 мм и затем в перерабатывающие вальцы для получения более однородной по влажности и составу глинистой массы.

Переработанная  глина подается в смеситель лопастной  двухвальный для разрушения структуры  сырья, доувлажнения до влажности 24 % и  смешивания с жидкими органическими  добавками (по необходимости).

Из смесителя  лопастного глина по ленточному конвейеру  подается в формующие вальцы для  формования гранул.

Отформованные гранулы по течке подаются в сушильный  барабан. На входе в сушильный  барабан гранулы могут опудриваться пылью. С помощью элеватора осуществляется подача подсушенных гранул в бункер запаса, откуда гранулы дозатора подаются во вращающуюся печь на обжиг. От правильного ведения обжига во многом зависит качество получаемого гравия, его насыпная плотность, механическая прочность, морозостойкость и т. д.

При нагреве  глинистых пород происходят следующие  процессы:

- удаление  свободной влаги, которое заканчивается  при температурах 120°-150°С;

- выгорание  органических веществ (содержащихся  в самой породе и искусственно  введенных), выделение паров связанной  воды при разложении глинистых  минералов, а также других газов,  образующихся при реакциях взаимодействия  различных составных частей глинистых  пород и их разложении при  нагревании.

Большинство этих процессов начинается при 400°-450°С и продолжается при температурах вспучивания 950-1250°С.

- размягчения  материалов и переход большей  части в вязкий расплав в  интервале температур 950-1200°С.

Наличие вязкого расплава, при одновременном  выделении газообразных продуктов  является непременным условием вспучивания  глинистых пород при обжиге.

После появления  в материале жидкой фазы выделяемые в результате реакций газы и пары вспучивают его, образуя множество  мелких преимущественных закрытых пор, заполненных продуктами газообразования. При последующем охлаждении материал застывает и превращается в керамзит.

При медленном  нагревании большее количество газов  и паров выйдет из материала до того момента, когда он размягчится. В этом случае вспучивания не произойдет.

При быстром  нагревании материала в процессе вспучивания участвует большее  количество газов и паров и, поэтому  вспучивание будет наиболее полным. Однако, надо иметь ввиду, что быстрое  нагревание примерно до 500°С может привести к растрескиванию и последующему разрушению гранул.

Учитывая  эту особенность, обжиг материала  целесообразно проводить по двухступенчатому режиму: нагрев материала до 300-600°С проводить постепенно, дальнейший же нагрев до 950-1250°С следует проводить  по возможности быстро. В этом же заключается суть двухступенчатого обжига.

 Характер  процессов, протекающих при обжиге  керамзитового гравия во вращающейся  печи позволяет условно подразделить  ее на 4 зоны:

I зона - сушки или испарения влаги с граничными температурами газов 720-930°С и материала до 240°С. Длина зоны сушки 15 м;

II зона - подогрева и химических реакций, с граничными температурами газов 930-1200°С и материала – 240-1000°С. Длина этой зоны 15-20 м. По мере подогрева гранул и повышение их температуры из глины выделяются газообразные продукты диссоциации карбонатов, воронки окисления органических веществ и парообразные продукты водных минералов;

III зона - температурного размягчения и вспучивания гранул с граничными температурами газов 1200-1370°С и материала 1050-1250°С. Она совпадает с зоной самой высокой температуры горения форсуночного топлива. В этой зоне состав газов определяется количеством продуктов сгорания топлива и избытком воздуха, необходимого для полного сгорания. Обжигаемый материал продолжает при этом выделять газы, вспучивающие гранулы. Длина зоны вспучивания 20-30% от общей длины печи.

IV зона - предварительного охлаждения обожженных гранул, в которой происходит их отвердевание. В этой зоне, вследствие происходящих на поверхности гранул процессов окисления различных форм железа, гранулы приобретают коричневато-красную окраску. Длина зоны – 5% общей длины печи. Обожженные гранулы охлаждаются до температуры 800°С.

 Нормальный  устойчивый режим обжига керамзитового  гравия характеризуется постоянным  и равномерным подъемом обжигаемого  материала по футеровке, при  этом весь материал должен  определяться от нее на уровне  несколько выше горизонтального  диаметра обечайки печи.

Футеровка в верхней части печи должна быть свободной от материала.

В случаях  прилипания материала к футеровке  в этой зоне обжигальщик обязан внимательно  следить за тем, чтобы это не привело  к образованию «приваров» и «колец».

Устойчивый  режим обжига характеризуется также  постоянным значением распределения  температуры материала по зонам  печи. Контроль за этим осуществляется либо по приборам, либо по цвету материала  перед зоной вспучивания. Появление  перед зоной вспучивания материала  черного цвета и налипание  его на футеровку в зоне обжига свидетельствует об общем остывании  печи.

Остывание печи происходит либо из-за чрезмерной загрузки печи, полуфабрикатом или  резкого повышения его влажности, либо по причине того, что ранее  было допущено снижение температурного режима, которое не может быть исправлено только быстрым подъемом температуры  в зоне обжига. Появление «черноты»  сопровождается, как правило, снижением  температуры отходящих газов.

При проведении обжига необходимо внимательно следить  за показанием приборов теплового контроля и не допускать отклонения их показаний  от параметров, установленных технологической  картой.

Вращающаяся печь должна быть оснащена контрольно-измерительными приборами, которые предназначаются  для:

- измерения  и учета расхода топлива;

- измерения  питания печи;

- измерения  температуры отходящих из печи  газов;

- измерения  заряжения газов в пылеосадительной  камере;

- измерения  разряжения газов перед дымососом;

- измерения  разряжения на головке печи;

- измерения  температуры вспучивания материала;

- измерения  давления газообразного топлива;

- определение  статического давления воздуха,  подаваемого в печь дутьевым  вентилятором;

- сигнализация  о прекращении подачи питания  в печь;

- сигнализация  о достижении верхнего предела  температуры наиболее ответственных  подшипников и газов перед  фильтрами и дымососом;

- измерения  скорости вращения печи.

Тяга  в печи оказывает влияние на температуру, форму, положение и длину факела горения, перемещение в ту или  другую сторону технологических  зон печи, на избыток воздуха, полноту  сгорания топлива, а также на характер газовой среды печи и склонность материала к образованию «спеков» и «козлов» и должна быть отрегулирована до подачи материала в печь.

В процессе обжига керамзитового гравия тяга в  печи должна поддерживаться постоянной, а регулирование режима обжига должно производиться путем изменения  подачи топлива и первичного воздуха.

Вспученный  при обжиге керамзитовый гравий поступает  в зону охлаждения печи и по мере ее прохождения, затвердевает и предварительно остывает в печи от 950-1250°С до 800-1000°С, а затем через разгрузочную течку (в горячем конце печи) поступает  в холодильное устройство.

Охлаждение  керамзитового гравия в холодильных  устройствах производится до 50-70°С с целью:

а) получения  готовой продукции наилучшего качества, так как при неравномерном  охлаждении возникают внутренние напряжения, которые рано или поздно могут  привести к образованию в материале  трещин или к его разрушению;

б) обеспечения  нормального проведения последующих  технологических операций – внутрицеховой  транспортировки и складирования, так как предназначенное для  проведения этих операций оборудование не может работать при высоких  температурах материала;