книги из ГПНТБ / Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики учебник

полуфабрикатом в единицу времени. Его определяют по формуле

где у в и \ н — насыпная объемная масса соответственно сухих гли­ няных и вспученных гранул.

Значение коэффициента выхода всегда ниже значе­ ния коэффициента вспучивания, и именно по нему сле­ дует оценивать возможную объемную массу керамзита при обжиге гранул в производственных условиях. Он характеризует степень фактического использования в прозводственных условиях потенциальной способности глины вспучиваться.

Температурным интервалом вспучивания (ЛДСп) на­ зывают разность между температурой начала оплавле­ ния поверхности гранулы t'onj] и температурой начала

вспучивания глины i'BCn . Следовательно,

За температуру начала вспучивания принимают тем­ пературу, при которой объемная масса гранулы в куске становится равной 0,95 г/см3, а в качестве предельной температуры обжига •— температуру начала оплавления поверхности гранулы. Интервал вспучивания глин, ис­ пользуемых в производстве керамзита, должен быть не менее 50°. Оптимальной для вспучивания является тем­ пература, при которой вязкость глины понижается до т]= 0,5—0,8-107 Па-с. Температура начала вспучивания соответствует вязкости г]= 108 Па-с.

Влияние отдельных компонентов глинистой породы на температуры начала оплавления t2 и вспучивания гранул t\ и как следствие на температурный интервал вспучивания приведено на рис. 35.

Из рисунка видно, что наиболее эффективно темпе­ ратуру начала вспучивания понижают органические и железистые примеси. Действенным средством повыше­ ния температуры начала оплавления гранул является опудривание их каолином или огнеупорной глиной.

90

§ 4. Д О Б А В К И В Г Л И Н У ПРИ ПРО ИЗВОД СТВЕ КЕРА М ЗИ ТА

В производстве керамзита добавки используют для повышения прочности керамзита и вспучиваемости гли­ ны и для расширения ее температурного интервала вспучивания.

По физическому состоянию добавки подразделяют на твердые и жидкие.

В качестве жидких добавок применяют соляровое масло, мазут, петролатум, антрацен, пиролизную смолу, сланцевое масло, сульфидно-спиртовую барду (с. с. б.), неорганических твердых — пирит и пиритные огарки, а органических — молотый уголь, древесные опилки, гумбрин и др. Последние вводят обычно при содержании в глине природных органических примесей менее 1,2%. Суммарное содержание органических примесей и доба­ вок не должно превышать 2%.

пиритных огарках не должно превышать 5%.

Добавки целесообразно вводить в виде эмульсий и комплексных органических пли органо-минеральных смесей, состоящих из смеси порошковых материалов с органическими жидкостями.

Органические материалы с широким температурным интервалом выгорания (мазут, комплексные добавки) применяют при содержании природных органических примесей в глине менее 0,5%, а при более высоком их содержании используют добавки с узким температурным интервалом выгорания (соляровое масло, керосин).

Железистые добавки вводят из расчета, чтобы сум­ марное их содержание с природными примесями состав­ ляло в пересчете на Fe203 7—8% от массы сухой шихты. Лучше всего их вводить в виде комплексных добавок — смесей порошковых материалов с водными эмульсиями и эмульсиями мазута, солярового масла или пиролизной смолы. В качестве стабилизаторов эмульсии используют глину и техническое мыло.

Применение добавок, особенно комплексных, дает возможность увеличить коэффициент вспучивания гли­ ны в 2—3 раза, соответственно уменьшить насыпную объемную массу керамзита, существенно снизить его себестоимость и увеличить производительность печей.

91

§ 5. СПОСОБЫ ПРО И ЗВО Д С ТВ А КЕРАМ ЗИ ТО ВО ГО

ГРАВИ Я

Технологический процесс производства керамзито­ вого гравия складывается из следующих операций:

ка керамзита.

Карьерные работы в производстве керамзита не име­ ют какой-либо специфики. Можно лишь отметить, что для производства керамзита вопросы усреднения соста­ ва глины путем ее промежуточной экскавации имеют еще большее значение, чем в производстве стеновой ке­ рамики. Практика некоторых заводов показывает, что переход от непосредственной подачи в производство карьерной глины на работу с промежуточным ее выле­ живанием в открытых штабелях позволяет снизить на­

щее значение на выбор способа производства оказывают свойства сырья.

Способ сухого изготовления гранул. При этом спосо­ бе глиняные гранулы не формуются, а образуются дроб­ лением и рассевом карьерной глины. Его можно и целе­ сообразно применять при работе с камнеподобными хрупкими глинистыми породами (глинистые сланцы, ар­ гиллиты), трудно размокающими в воде. При дроблении такие глины должны давать объемную крошку с относи­ тельно небольшим выходом мелочи-—до 15% • Если глины обладают ярко выраженной спайностью и при дроблении дают большое количество «лещади» — тонких пластинок, то для производства керамзита они не при­ годны, так как лещадь практически не вспучивается. Кроме того, при этом способе подготовки гранул порода не должна содержать включений известняка, ибо при этом способе удалить их из глины невозможно.

Для такого способа подготовки гранул типична схема, приведенная на стр. 93.

Гранулы подсушивают при карьерной влажности глины более 8%, в связи с чем сушильный барабан раз­ мещают с возможностью его обхода, что на схеме пока­ зано пунктирными линиями. При грохочении дробленой

92

глины необходим ее рассев по фракциям с тем, чтобы в последующем каждую фракцию обжигать в отдельной печи, ибо режим обжига должен быть дифференцированным в зависимости от крупности фракции. Фракцию с размером зерен более 20 мм возвращают на додрабливание, а фракция менее 5 мм может быть использова­ на для обжига на песок. Совместный обжиг мелкой: фракции с крупной может привести к свариванию об­ жигаемых гранул в конгломерат.

93

Компоновка оборудования значительно упрощается при использовании для дробления и сортировки гранул дробильно-сортировочной установки СМ-739/740,

Сухой способ наиболее экономичен по капиталовло­ жениям и эксплуатационным затратам. Однако возмож­ ность его применения ограничена, так как месторожде­ ния камнеподобных высоковспучивающихся глин встре­ чаются в нашей стране сравнительно редко, а повышать вспучиваемость глин введением добавок при этом спо­ собе невозможно. В США месторождения сланцевых глин широко распространены, и потому там сухой спо­ соб получил преимущественное применение.

В последние годы по технологии сухого способа про­ изводства керамзита в СССР освоен выпуск шунгизита, сырьем для которого являются шунгитовые сланцы, до­ бываемые в Карельской АССР.

Способ пластического формования гранул. При этом способе их формуют из пластичной глиняной массы. Его целесообразно применять для глин с рыхлой и плотной структурой, намокающих в воде, когда их карьерная влажность равна или ниже нормальной формовочной влажности. Содержание каменистых включений в глине не должно превышать 10%, а включения известняка должны иметь размер не более 1 мм.

Типичная схема подготовки гранул при этом способе такова (см. стр. 96—97). Эта схема представляет собой наиболее развитый вариант технологического процесса подготовки гранул по пластическому способу. В действи­ тельности отдельные заводы работают с различными упрощениями и видоизменениями этой схемы.

Предпочтительно иметь крытый механизированный глинозапасник, который обеспечивает стабильную влаж­ ность глины, поступающей в производство, исключает перебои в работе оборудования из-за транспортных трудностей и погодных условий и дает возможность экс­ плуатировать карьер в одну смену при трехсменной ра­ боте остального оборудования. При его отсутствии от­ крытый склад глины все же обеспечивает лучшие усло­ вия эксплуатации оборудования, чем при работе с непо­ средственной подачей в производство карьерной глины.

Наличие двух глиномялок встречается довольно ред­ ко, хотя двойная переработка глины в глиномешалках заметно улучшает качество керамзита.

94

На многих действующих заводах установлены однй дырчатые вальцы, которые одновременно являются и пе­ рерабатывающими, и формующими. Однако практика показала, что в этом случае гранулы получаются с по­ сеченной поверхностью и как следствие более тяжелыми и пониженной прочности. Производительность дырчатых вальцов зависит от диаметра формуемых гранул и из­ меняется от 8 м3/ч при d — 7 мм до 25 м3/ч при cf=18 мм.

Первые керамзитовые предприятия в нашей стране в качестве формующей машины применяли не дырчатые вальцы, а ленточные прессы. Некоторые из них работают так и до сего времени. Замена ленточных прессов дырчатыми вальцами была вызвана тем, что при наличии в глине включений перфорированная решетка пресса частозасорялась. Кроме того, дырчатые вальцы являются машиной болеекомпактной и легкой. Их можно монтировать на этажерках и пере­ крытиях этажей, в то время как для ленточных прессов необходим массивный фундамент. Однако в настоящее время выявился и суще­ ственный недостаток дырчатых вальцов как формующей машины — в них длина гранул образуется стихийно и ее нельзя регулировать.. Как правило, они дают гранулы с большим значением коэффициента формы, понижающим прочность керамзита. Ленточные прессы обла­ дают в этом отношении определенным преимуществом — на них мо­ жно получать гранулы заданной длины и тем самым регулировать коэффициент формы керамзита. Однако в связи с тем что в ГОСТ 9759—61 величина коэффициента формы не регламентировалась, большинство керамзитовых предприятий продолжает работать с формованием гранул на дырчатых вальцах. Кроме того, ленточные прессы обеспечивают более интенсивную проработку глины, в ре­ зультате которой получается легкий керамзит. Некоторые заводы заменили дырчатые вальцы ленточными прессами, улучшив при этом качество выпускаемого керамзита [38.]

При назначении диаметра формуемых гранул следу­ ет учитывать, что кривая зависимости объемной массы вспученной гранулы от ее диаметра в сырце имеет экст­ ремальный характер и, следовательно, каждой глине соответствует некоторый диаметр сырцовых гранул, да­ ющий керамзит с минимальной объемной массой.

Перед обжигом гранулы сушат не всегда. В некото­ рых случаях отмечается повышенная вспучиваемость гранул при их поступлении в печь непосредственно с формовочной машины без предварительной сушки. Однако такая схема применима только при высокой трещиностойкости глин в сушке и высокой их вспучиваемости. В последнем случае, если гранулы в печи даже разрушаются, то их осколки все равно будут вспучивать­ ся, давая легкий керамзит. Осколки же гранул из сред­ не- и слабовспучивающихся глин в обжиге почти не вспу­ чиваются и заметно утяжеляют керамзит. Работа без

95

-ч

предварительной сушки гранул неудобна еще и тем, что

вэтом случае формовочное отделение должно работать

втри смены, а перебои в работе формовочного оборудо­ вания немедленно вызывают нарушения в работе печи. Но даже при отсутствии видимых перебоев в работе глиноперерабатывающего оборудования колебания в пи­ тании печи полуфабрикатом в условиях отсутствия

буферного запаса сухих гранул довольно велики из-за

Рис. 36. Схема ступенчатого ввода твердых добавок

/—ящичный подаватель, подаю­ щий 15% общего расхода глины;

неравномерной работы ящичного подавателя. Колебания его производительности по исследованиям НИИ керам­ зита составляют (в %): суточные ±19, часовые ±70, минутные ±100 при допустимых для нормальной работы печи ±7,5. Поэтому наличие сушильного барабана и бу­ ферного запаса гранул является важнейшей предпосыл­ кой для нормальной работы печи.

Влажность выходящих из сушильного барабана гра­ нул составляет 12—14%. Бункера запаса высушенных гранул надежно работают лишь при наличии приточно­ вытяжной вентиляции для эвакуации водяных паров, выделяющихся из горячих гранул. При отсутствии такой вентиляции происходит зависание гранул в бункерах.

Добавки подготовляют и вводят следующим образом: опилки и уголь просевают для отделения крупных фрак­ ций и дозируют ленточным или тарельчатым питателем на конвейер или глиномешалку (прямой ввод). Более эффективен ступенчатый ввод по схеме рис. 36.

Низковязкие жидкие добавки специальной подготов­ ки не требуют; их вводят в глиномешалку, распыливая механическими, предварительно тарированными форсун­ ками. Высоковязкие добавки подогревают в специаль­ ных паровых теплообменниках до 80—100° С и затем также вводят распылением.

98

Эмульсионные добавки приготовляют тщательным перемешиванием в турбулентном диспергаторе предва­ рительно разогретого мазута и глинистой суспензии (стабилизатора) до получения устойчивой тонкой дис­ персии мазута в воде.

Равномерность распределения добавок в глине резко возрастает при обработке ее в вибрационной глиномял­ ке, конструкция которой в настоящее время создается.

Опудривание сырых гранул огнеупорной глиной или каолином дает возможность обжигать гранулы при бо­ лее высокой температуре и за счет этого понизить объ­ емную массу керамзита и повысить объемную произво­ дительность печи. Примерный расход опудривающего порошка составляет 3—5% массы сырцовых гранул. Опудривающий порошок можно приготовлять по схеме:

Ящичный подаватель

I

Тонина помола опудривающего порошка должна со­ ответствовать полному проходу через сито с отверстия­ ми размером 0,315 мм. Опудривание производят в бара­ бане, устанавливаемом после формовочной машины.

Пластический способ является более сложным и до­ рогим, чем сухой, но зато он допускает использование глин более распространенных разновидностей и дает

вращающуюся печь подают глиняный шликер, и грану­ лы образуются самопроизвольно в самой печи. Этот спо­ соб целесообразно применять, когда карьерная влаж­ ность глин выше формовочной, а также для глин, при­ родную структуру которых трудно разрушить способа­ ми пластической переработки, при добавках высоковяз­ ких глин и при значительном содержании каменистых включений в глине (более 10%).

Схема подготовки гранул по этому способу такова:

Для первичного дробления глины можно применять дезинтеграторные вальцы, валково-зубчатые дробилки и дисковые глинорезки конструкции Обуховского ДСК

[39].

Глиняный шликер приготовляют в глиноболтушках грабельного типа. Диаметр их достигает 12 м, а произ­ водительность —- 60 т по сухому весу. Достоинством их является безаварийная работа с глинами, засоренны­ ми каменистыми включениями, в том числе и крупными

100