книги / Производство керамзита

На испарение вла-		330	24,6	330	23,4	117	8,1
ги		1381,6		’1381,6		569,5
На химические реак-		по	8,3	110	7,8	—	—
ции		460,5		460,5
Потери	теплоты с	606	44,7	705	50	558	39,5
отходящими газами		2537		2951,6		2336
То же,	в окружаю­	138	10,2	140	10	581	41,1
щую среду		577,7		586		2432,5
То же, при выгруз­		38	2,8	39	2,6	11	0,7
ке керамзита		159		163,2		46
Химический недожог		128	9,4	8,6	6,2	151	10,6
и прочие неучтенные		536		36		632,2
потери
Итого		1350	100	1410	100	1407	100
		' 5652		’ 5903		5890,8

Рис. 55. Схема внутрипечных теплообменных устройств с пересы­

пающимися лопатками. Нежелательное распределение материала по сечению (а), правильное (б)

конструкции применяемого в настоящее время теплового оборудования и технологии обжига керамзита;

установка на всех двухбарабанных и однобарабан­ ных вращающихся печах теплообменников (рис. 54, 55), давно опробованных в смежных отраслях промышленно­ сти, а также на керамзитовых предприятиях, и рекомен­ дованных ВНИИстромом и НИИкерамзитом для внед­ рения;

установка на коротких вращающихся печах сушиль­ ных аппаратов, работающих только за счет теплоты от­ ходящих газов и остывающего керамзита;

применение в однобарабанных вращающихся печах порогов, значительно улучшающих технологические и теплотехнические параметры обжига керамзита;

пристройка к малопроизводительным вращающимся однобарабанным печам с барабанами диаметром менее 3 м, используемых для обжига керамзита, коротких ба­ рабанов большего диаметра для вспучивания с рекон­ струкцией установки по двухступенчатой схеме, значи­ тельно повышающей производительность и улучшаю­ щей теплоиспользование печи;

применение ступенчатого обжига керамзита в спе­ циально приспособленных аппаратах, обеспечивающих оптимальное вспучивание материала при рациональном использовании топлива. Один из вариантов этого спосо­ б а — вспучивание материала в относительно короткой вращающейся печи с большим диаметром и повышенной частотой вращения, позволяющей сжигать топливо с нормальным избытком воздуха при более высокой тем­ пературе факела горения, что резко сокращает время

обжига гранул. Для предварительной тепловой подго­ товки материала перед вспучиванием целесообразно ис­ пользовать более длинные, но меньшего диаметра бара­ баны или конвейерные, шахтные, колосниковые и другие запечные теплообменные устройства, позволяющие эф­ фективно высушить, подогреть и обработать восстанови­ телями исходные для обжига гранулы;

применение эффективных холодильников для регене­ рации теплоты остывающего керамзита и использова­ ния его для подогрева топлива, вторичного воздуха, а также сушки и подогрева сырца;

обязательное применение опудривания огнеупорными порошками зерен керамзита перед зоной вспучивания по методу ВНИИстрома и вурманкасимских рационали: заторов (см. разд. 3.2).

3.7. Охлаждение керамзита

При выходе из вращающейся печи керамзит имеет температуру 950— 1050 °С. Для беспрепятственного про­ ведения дальнейших технологических операций (домола и сортировки) его охлаждают до 50—70 °С. Режим ох­ лаждения керамзита существенно влияет на его строи­

тельные	качества:	прочность, устойчивость во	времени
и водопоглощение.
Перед	началом	охлаждения размягченная	масса

гранул керамзита состоит из жидкой фазы переменного состава, скрытокристаллического муллита и кристалли­ ческого кремнезема в форме различных модификаций ча­ ще всего кварца и в редких случаях кристобаллита. П ра­ вильный процесс охлаждения заключается в том, чтобы обеспечить перевод максимального количества жидкой фазы в кристаллическое состояние. Отвердевание жид­ кой фазы происходит без развития сильных внутренних напряжений и превращения кристаллических фаз в формы, более устойчивые при низких температурах, что при быстром охлаждении сопровождается, как правило, опасными для целостности материала изменениями объе­ ма. Компоненты расплава кристаллизуются до затвер­ девания жидкой фазы. Поэтому, если требуется полу­ чить закристаллизованный материал, его выдерживают при температуре примерно на 50—200 °С ниже темпера­ туры вспучивания.

Как показали наши исследования, выполненные сов-

честно с В. 1'. 'Гитовской, оптимальная температура вы­ держки, при которой расплав вспученных при обжиге зерен керамзита кристаллизуется, колеблется для раз­ личного глинистого сырья в пределах 650— 1000 °С. В этом случае при выдержке керамзита в течение 20— 30 мин достигается повышение его прочности на 20— 50% , а при добавке в исходную глину катализаторов кристаллизации — в 2—3 раза.

Температура, при которой материал начинает терять эластичность вследствие затвердевания стекловидной фазы, называется критической температурой охлажде­ ния. При этой температуре материал приобретает жест­ кость и, если в этот момент его быстро охладить, в нем развиваются внутренние напряжения, которые рано или поздно могут привести к образованию видимых и волос­ ных трещин или к разрушению. Критическая температу­ ра затвердевания зависит от состава жидкой фазы и ко­ леблется в пределах 600—700°С.

Опасным для целостности материала, по-видимому, является также период превращения а-кварца в р-кварц при 575 °С с изменением объема материала на 2,4% .

Внутренние напряжения резко увеличиваются при не­ равномерном охлаждении. Чтобы предотвратить трещи­ новатость и возможное раннее или позднее разруше­ ние керамзита, необходимо предусмотреть замедленное охлаждение материала в пределах 600—800 °С с после­ дующим быстрым остыванием. Такой режим охлаждения практически достигается в барабанных, шахтных и ямных холодильниках. Необходимость упрощения техноло­ гии при максимальной механизации и поточности про­ изводства вызвала потребность в интенсификации процесса охлаждения. В последние годы мно­ гие керамзитовые заводы за рубежом начали охлаждать керамзит способами, которые заранее предполагают час­ тичное разрушение зерен керамзита. К ним, в частности, относятся охлаждение керамзита воздухом на стальных транспортерах и при пневмотранспортировании из печи в силосы, орошением распыленной водой и др.

Хотя постепенно охлажденный керамзит, несомненно;, обладает более высокими физико-механическими качест­ вами, однако частичное его разрушение в процессе ох­ лаждения в ряде случаев не делает заполнитель не при­ годным к употреблению. Это положение подтверждает1 многолетняя практика использования таких искусствен-

пых заполнителей бетонов, как зольные и шлаковые аглопориты, шлаковая пемза, которые охлаждаются весь­ ма быстро.

Вместе с тем следует подчеркнуть, что все возрастаю­ щие требования к прочности керамзитового гравия, обус­ ловленные широким его применением в весьма эконо­ мичных ограждающих конструкциях с минимальной плот­ ностью при достаточной прочности (бетон класса В 3,5, плотностью ниже 1000 кг/м3) и тонкостенных высоко­ прочных напряженно-армированных конструкциях, за ­ полнитель для которых должен иметь повышенную проч­ ность, вызвали необходимость мероприятий, способству­ ющих улучшению прочностных свойств керамзитового гравия. Существенное место среди них занимает и пра­ вильный режим охлаждения керамзита.

Для охлаждения керамзита чаще всего применяют барабанные холодильники. На небольших предприятиях керамзит охлаждают в простых по устройству ямных хо­ лодильниках. На некоторых зарубежных заводах охлаж­ дение ведут в рекуператорных холодильниках, орошени­ ем водой и воздухом, в процессе пневмотранспортиро­ вания.

Барабанные холодильники. Барабанный холодильник представляет собой открытый с обеих сторон барабан цилиндрической формы диаметром 1,5—2,5 и длиной 8— 25 м, с частотой вращения 2,5—7 об/мин. Барабан уста­ навливают на двух опорах с наклоном к горизонту 3— 6° Участок барабана со стороны горячего конца, сос­ тавляющий примерно 1/3 его длины, футеруют шамот­ ным кирпичом толщиной около 120 мм. В остальной час­ ти барабана прикрепляют пересыпные устройства в виде швеллеров.

Размеры барабанного холодильника зависят от про­ изводительности вращающейся печи: печи диаметром 2,5 и длиной около 40 м снабжают холодильником дли­ ной около 20 и диаметром 2,5 м; печи длиной 22—35 и диаметром 2,2 м имеют холодильники длиной около 15 и диаметром 2,2 м.

Из печи горячий керамзит попадает в барабанный холодильник по чугунной течке. В футерованной части барабана керамзит охлаждается относительно медленно. Лишь попадая в зону пересыпных устройств и встречая на своем пути более холодный воздух, керамзит охлаж­ дается быстрее. Засасываемый через открытый конец

Рис. 56. Слоевой холодильник НИИкерамзита

/ —решетка для задерживания сва-
ров; 2 —приемный бункер; 3				про-
тивоваровые колосника; '/ —верхние
наклонные		решетки;	5 —нижние
наклонные		решетки; 6 —пластинча­
тые перегородки; 7 —гладилки;				Я—
трубы	аварийного охлаждения;			9—
барабанный разгружатель; 10 —ук­
рытие	ленточного		транспортера;
/ / —коллектор отсоса			запыленного
воздуха

Рис. 57. Аэрожелоб-холодиль- ник псевдоожиженного слоя

/ —дутьевой вентилятор; 2—течка загрузочная; 3, 4 —зонты; 5 —ре­ гуляторы высоты слоя; 6 —течка разгрузочная; 7 —перфорированная решетка; 8 —короб; 9 —распреде­ лительное устройство

барабана наружный воздух омывает материал, отбирает от него теплоту и нагретым поступает в печь в качестве вторичного воздуха, а охлажденный керамзит с темпера­ турой 50—70°С выпадает на транспортер и направля­ ется на сортировку. Продолжительность охлаждения ке­ рамзита в барабанных холодильниках 20—60 мин.

Холодильник барабанного типа прост по конструк­ ции и надежен в работе, однако его установка вызывает дополнительные затраты на увеличение объема помеще­ ния печного отделения. Кроме того, барабанные холо­ дильники из-за больших потерь теплоты в окружающую среду имеют относительно низкий коэффициент полез­ ного действия, не превышающий 65 %.

Слоевые холодильники. Холодильник этого типа (рис. 56) предложен НИИкерамзитом. Он состоит из двухступенчатого, заключенного в металлический кор­

пус теплообменника с наклонными решетками и выгру­ жающего устройства. Слой в теплообменнике образуется наклонными решетками, боковыми стенками корпуса и регулирующими высоту слоя поворотными шиберами. Охлаждается керамзит наружным воздухом, продувае­ мым через слой, а разгружается наклонным ковшовым

элеватором, регулируемым	секторным затвором.
Серьезные недостатки	слоевых холодильников — их

громоздкость, особенно по высоте, крайне низкий коэф­ фициент использования отработанной теплоты при воз­ врате ее в печь и проблематичность регулирования про­ цесса охлаждения на оптимальном уровне с изотерми­ ческой выдержкой материала в пределах 600—800 °С для повышения его прочности. Кроме приведенных недостат­ ков на практике оказалось, что он может работать толь­

ко	по прерывистому принципу,	а не непрерывно.
	В ряде случаев для охлаждения керамзитового гра­
вия	применяют простые по	устройству аэрожелоба

(рис. 57). Хотя с помощью такого оборудования и уда­ ется охлаждать заполнитель, рекомендовать его для ши­ рокого внедрения не представляется целесообразным по крайней мере по трем существенно важным причинам: они не позволяют регулировать процесс оптимального ох­ лаждения в соответствии с приведенными выше науч­ ными основами, а также использовать теплоту охлаж­ дения как возврат на нагрев и обжиг материала, осо­ бенно неприемлемы аэрожелоба из-за чрезмерного пылеобразования.

3.8. Сортировка и хранение продукции

Охлажденный керамзитовый гравий сортируют по размерам на четыре фракции: 0—5, 5— 10, 10—20 и 20—50 мм. Для рассева применяют вибросита, сита-бу- раты, гравиесортировки. Наиболее распространены гравиесортировки благодаря большей надежности и долговечности. Гравиесортировка, разработанная в НИИкерамзите (рис. 58), представляет собой металли­ ческую конструкцию из трех концентрически вставлен­ ных друг в друга перфорированных цилиндров. Сорти­ ровка закрыта кожухом с зонтом в верхней части для отвода запыленного воздуха.

Неоднородность исходного сырья, неконтролируемые колебания технологического процесса вызывают неконт­ ролируемые изменения свойств керамзитового гравия и

Люк аспирацШ

Рис. 58. Гравиесортировка керамзитового гравия

/ —течка загрузочная; 2 —кожух; 3 —люк обслуживания; 4 —редуктор; 5 двигатель; 6 —рама; 7, 8 —течки разгрузочные; 9 —пороги; 10 —сита ба­ рабанные (решетки); // —кольцо задерживающее

в первую очередь насыпной плотности. Отдельные зерна гравия в одной и той же пробе имеют различную плот­ ность. Для повышения однородности керамзитового гра­ вия НИИкерамзитом разработана очень простая конст­ рукция классификатора — разделителя гравия на части то насыпной плотности (рис. 59). По существу, это аэрожелоб, в котором керамзитовый гравий под давлением :воздуха приходит во взвешенное состояние, причем более

.легкие зерна гравия перемещаются в верхнюю часть 1СЛОЯ.

Отсортированный керамзит раздельно по фракциям с помощью системы транспортеров направляют в автома­ тические бункера выдачи и хранения керамзита по фрак­ циям. Емкость бункеров должна быть достаточной для хранения примерно двухсуточного выхода товарного ке­ рамзита. Кроме того, для маневренности производства на благоустроенной площадке обычно создают еще от­ крытый склад керамзита, куда его можно направлять при перегрузке бункеров в рассортированном или нерассортированном виде. Керамзитовые цехи при заводах железобетонных изделий могут выдавать смеси керам­ зита в установленных соотношениях фракций.

М к

Рис. 59. Классификатор керамзитового гравия			3 —камера псевдоожи­
1 —течка загрузочная;	2 —кожух	аспирационный;
жения; 4 —задвижки;	5 —камера	классификации;	6 —течки разгрузочные;
7 —рама; 8 —патрубок для соединения с дутьевым			вентилятором

Бункера устраивают на возвышениях для обеспече­ ния подъезда к ним. Они должны иметь объемные мер­ ники для отсчета количества керамзита и затворы для погрузки тбварного керамзита потребителям в автома­ шины или железнодорожные вагоны. На керамзитовых предприятиях небольшой мощности можно хранить и складировать готовую продукцию в штабелях на благо­ устроенных площадках. Для выдачи керамзита потре­ бителям склады-площадки обеспечиваются автопогруз­ чиками и бульдозерами.

3.9. Технический контроль качества керамзита

НИИкерамзитом разработаны основные положения по контролю качества керамзита. Под техническим кон­ тролем качества подразумевается совокупность операций

tro обеспечению выпуска продукции высокого качества при оптимальных технико-экономических показателях его производства, что достигается, во-первых, поддержа­ нием процесса производства на заданном технологиче­ ской картой уровне и, во-вторых, совершенствованием процесса производства путем сбора и анализа данных о качестве сырья и продукции, технологических парамет­ рах, установления связи между ними, составления новых принципов ведения процесса на основе вскрытых зако­ номерностей.

В зависимости от места организации технический контроль подразделяется на входной контроль — кон­ троль глинистого сырья, добавок, технологического топ­ лива, огнеупоров и других материалов, поступающих на производство; операционный контроль — контроль ка­ чества материалов и технологических параметров в ходе производства; приемочный контроль — контроль качест­ ва продукции после завершения всех технологических операций по ее изготовлению.

Операционный контроль, в свою очередь, делится на оперативный, осуществляемый обслуживающим персона­ лом, и технологический, осуществляемый службами ОТК и заводской лабораторией.

Оперативный контроль выполняется на отдельных переделах и включает визуальный осмотр качества ма­ териалов, контроль по приборам за работой основного технологического оборудования. Информация оператив­ ного контроля обеспечивает поддержание процесса на заданном уровне, она позволяет обслуживающему пер­ соналу управлять агрегатами в соответствии с требова­ ниями технологических карт.

Технологический контроль выполняется, главным об­ разом, с целью постоянного сбора информации о режи­ мах производства, о качестве перерабатываемого мате­ риала и готовой продукции. Полученная информация ис­ пользуется для разработки рекомендаций по совершен­ ствованию технологического процесса.

Для повышения надежности принятия решения о не­ обходимости регулирования процесса обжига оператив­ ный контроль может выполняться с помощью контроль­ ных карт, являющихся носителями статистической ин­ формации о состоянии технологического процесса.