|
Марка по насыпной плотности
|
Высшая категория качества
|
Первая категория качества
|
|
Марка по прочности
|
Предел прочности при сдавливании в цилиндре, МПа, не менее
|
Марка по прочности
|
Предел прочности при сдавливании в цилиндре, МПа, не менее
|
|
250
|
П35
|
0,8
|
П25
|
0,6
|
|
300
|
П50
|
1
|
П35
|
0,8
|
|
350
|
П75
|
1,5
|
П50
|
1
|
|
400
|
П75
|
1,8
|
П50
|
1,2
|
|
450
|
П100
|
2,1
|
П75
|
1,5
|
|
500
|
П125
|
2,5
|
П75
|
1,8
|
|
550
|
П150
|
3,3
|
П100
|
2,1
|
|
600
|
П150
|
3,5
|
П125
|
2,5
|
|
700
|
П200
|
4,5
|
П150
|
3,3
|
|
800
|
П250
|
5,5
|
П200
|
4,5
|
керамзитовый гравий химический технологический
Высококачественный керамзит,
обладающий высокой прочностью, как правило, характеризуется относительно
меньшими, замкнутыми и равномерно распределенными порами. В нем достаточно
стекла для связывания частичек в плотный и прочный материал, образующий стенки
пор. При распиливании гранул сохраняются кромки, хорошо видна корочка.
Водопоглащение также является важным
свойством керамзита. Водопоглощение заполнителя выражается в процентах от веса
сухого материала. Этот показатель для некоторых видов пористых заполнителей
нормируется (например, в ГОСТ 9757-90). Однако более наглядное представление о
структурных особенностях заполнителей дает показатель объемного водопоглощения.
Для снижения водопоглощения
предпринимаются попытки предварительной гидрофобизации пористых заполнителей.
Пока они не привели к существенным положительным результатам из-за
невозможности получить нерасслаивающуюся бетонную смесь при одновременном
сохранении эффекта гидрофобизации.
Другие важные свойства пористых
заполнителей, влияющие на качество легкого бетона - морозостойкость и стойкость
против распада (силикатного и железистого), а также содержание водорастворимых
сернистых и сернокислых соединений. Эти показатели регламентированы
стандартами.
Морозостойкость (F, циклы) - ГОСТ
нормирует, чтобы этот показатель был не менее 15 (F15), причем потеря массы
керамзитового гравия в%, не должна превышать 8%, как правило
заводы-изготовители выдерживают эту норму.
Искусственные пористые заполнители,
как правило, морозостойки в пределах требований стандартов. Недостаточная
морозостойкость некоторых видов заполнителей вне бетона не всегда
свидетельствует о том, что легкий бетон на их основе также неморозостоек,
особенно если речь идет о требуемом количестве циклов 25-35. Заполнители легких
бетонов, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации, не всегда
удовлетворяют требованиям по морозостойкости и потому должны тщательно
исследоваться.
На теплопроводность пористых
заполнителей, как и других пористых тел, влияют количество и качество (размеры)
воздушных пор, а также влажность. Заметное влияние оказывает фазовый состав
материала. Аномалия в коэффициенте теплопроводности связана с наличием
стекловидной фазы. Чем больше стекла, тем коэффициент теплопроводности для заполнителя
одной и той же плотности ниже. С целью стимулирования выпуска заполнителей с
лучшими теплоизоляционными свойствами для бетонов ограждающих конструкций
предлагают нормировать содержание шлакового стекла (например, для
высококачественной шлаковой пемзы 60-80%).
В зависимости от технологии
изготовления и свойств сырья, показатель теплопроводности может быть разным, у
разных производителей, но в среднем он составляет 0,07 - 0,16 Вт/м°С, где
соответственно меньшее значение соответствует марке по плотности М250. (Здесь
следует отметить что марка М250 является редкой и изготавливается часто под
заказ. Обычная плотность материала это М350 - М600 соответственно тогда К
0,1-0,14) [1].
Искусственные пористые пески - это в
основном продукты дробления пористых кусковых материалов (шлаковая пемза,
аглопорит) и гранул (керамзит). Специально изготовленные вспученные пески
(перлитовый, керамзитовый) пока не занимают доминирующего положения.
Большое преимущество дробленых
песков - возможность их производства в комплексе с производством щебня. Однако
это обстоятельство обусловливает и существенные недостатки в качестве песка.
Являясь попутным продуктом при дроблении материала на щебень, песок в ряде
случаев не соответствует требуемому гранулометрическому составу для производства
легкого бетона. Очень часто песок излишне крупный, не содержит в достаточном
количестве наиболее ценной для обеспечения связности и подвижности бетонной
смеси фракции размером менее 0,6 мм.
Насыпная объемная масса пористых
песков еще в меньшей степени, чем крупных заполнителей, характеризует их
истинную «легкость». Малая объемная масса песка часто достигается за счет не
внутризерновой, а междузерновой пористости вследствие специфики зернового
состава (преобладание зерен одинакового размера). При введении в бетонную смесь
такой песок не облегчает бетон, а лишь повышает его водопотребность. Очевидно,
для улучшения качества пористого песка необходим специальный технологический
передел дробления материала на песок заданной гранулометрии, а не попутное
получение песка при дроблении на щебень.
Наиболее широкое применение
керамзитобетон находит в качестве стенового материала. В ряде районов страны
стеновые панели из керамзитобетона стали основой массового индустриального
строительства. Особенно эффективно применение для стеновых панелей хорошо
вспученного легкого керамзитового гравия марок 300, 400, до 500 (по насыпной
плотности).
Плотность
конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона для однослойных стеновых
панелей, как правило, составляет 900-1100 кг/м3, предел прочности
при сжатии - 5-7,5 МПа. Такой бетон в конструкции выполняет одновременно
несущую и теплоизоляционную функции. В двух- или трехслойных стеновых панелях
требуемую несущую способность может обеспечить слой (или два слоя)
конструкционного керамзитобетона, а теплозащитную - слой крупнопористого
теплоизоляционного керамзитобетона плотностью 500 - 600 кг/м3.
Теплоизоляционный крупнопористый
керамзитобетон - самый легкий бетон, который можно получить на данном
заполнителе. Его плотность при минимальном расходе цемента лишь немного больше
насыпной плотности керамзитового гравия.
На керамзите марок 700, 800 получают
конструкционные легкие бетоны с пределом прочности при сжатии 20, 30, 40 МПа,
используемые для производства панелей перекрытий и покрытий, в мостостроении,
где особенно важно снизить массу конструкций.
1.2 Применяемое сырье
Сырьем для производства керамзита
служат глинистые породы, относящиеся в основном к осадочным горным. Некоторые
камнеподобные глинистые породы такие как глинистые сланцы, аргиллиты относятся
к метаморфическим. Для интенсификации процесса горения и газообразования в
состав массы вводят такие топливосодержащие добавки как уголь, мазут и др.
Глинистые породы отличаются
сложностью минералогического состава и, кроме глинистых минералов (каолинита,
монтмориллонита, гидрослюды и др.) содержат кварц, полевые шпаты, карбонаты,
железистые, органические принеси.
Глинистые минералы слагают глинистое
вещество - наиболее дисперсную часть глинистых пород (частицы мельче 0,005 мм).
Собственно глинами называют глинистые породы, содержащие более 30% глинистого
вещества.
Для производства керамзита наиболее
пригодны монтмориллонитовые и гидрослюдистые глины, содержащие не более 30%
кварца. Общее содержание SiO2 должно быть не более 70%, А12О3
- не менее 12% (желательно около 120%), Fe2O3 + FeO - до
10%, органических примесей -1-2%.
Характер получаемых изделий
определяется преобладанием в глине тех или иных окислов. Наличие SiО2
в большом количестве понижает пластичные свойства глины; Al2O3
придает изделиям огнеупорность и белизну; Fe2O3 является
в глине плавнем, т.е. понижает её температуру спекания и плавления, а также
придает окраску изделиям; в зависимости от количества Fe2O3
в глине цвет изделия может меняться от светло-розового до темно-красного; СаО и
MgO, равномерно распределенные в глинах, придают изделиям пористость, а
следовательно, легкость и высокое водопоглощение, эти окислы в глине являются
плавнями; Na2O и К20 понижают температуру спекания глины.
Некоторые из примесей к глине могут быть вредными, например включения
известняка. При недостаточном размоле глины известняк, представляющий собой
после обжига отдельные включения свободного СаО, активно гасится водой,
увеличивается в объеме и разрушает изделие.
Помимо глин, в производстве
керамзитных материалов могут применяться диатомиты, трепелы, сланцы и др.
Диатомиты и трепелы применяют в чистом виде или с примесью парообразующих
добавок при производстве легкого кирпича и изделий. В некоторых случаях для
повышения пластичности масс к ним добавляют глину.
Для получения легких керамзитных
изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью в сырьевую
массу вводят порообразующие добавки - вещества, диссоциирующие при температуре
обжига с выделением углекислоты (глинистый мергель, молотый доломит, мел), а
также вещества, выгорающие при обжиге (опилки, изгарь, молотый кокс, коксовый
шлам, торфяная пыль).
Для улучшения свойств керамзитных
материалов в состав массы вводят химические добавки. Так, для улучшения
качества кирпича добавляют к глине фосфатные соединения. Пластичность
формовочной массы может быть повышена путем введения в шихту 0,1-0,3%
поверхностно-активных веществ. Для получения керамзитового гравия, кроме
вспучивающихся глин, применяют другие виды вспучивающегося минерального сырья:
некоторые разновидности диатомитов, сланцев. К числу сланцевого сырья,
пригодного для получения пористых заполнителей, относятся сланцы кровельные,
шунгитовые, менилитовые [1].
Пригодность того или иного
глинистого сырья для производства керамзита устанавливают специальным
исследованием его свойств. Важнейшим из требований к сырью является вспучивание
при обжиге.
Вспучиваемость характеризуется
коэффициентом вспучивания:
КВ=VK/VC,
(1.1)
гдеVK - объем вспученной
гранулы керамзита; VC - объем сухой сырцовой гранулы до обжига.
Второе требование к сырью (в
значительной степени связанное с первым) - легкоплавкость. Температура обжига
должна быть не выше 1250°С, и при этом переход значительной части наиболее
мелких глинистых частиц в расплав должен обеспечить достаточное размягчение и
вязкость массы. Иначе образующиеся при обжиге глины газы, не удерживаемые
массой, свободно выйдут, не вспучив материал.
Третье из важнейших требований -
необходимый интервал вспучивания. Так называют разницу между предельно
возможной температурой обжига и температурой начала вспучивания данного сырья.
За температуру начала вспучивания принимают ту температуру, при которой уже
получается керамзит с плотностью гранулы 0,95 г./см3. Предельно
возможной температурой обжига считается температура начала оплавления
поверхности гранул. Для расширения температурного интервала вспучивания
используют такой прием, как опудривание сырцовых глиняных гранул порошком
огнеупорной глины, что позволяет повысить температуру обжига и при этом
избежать оплавления гранул.
Глинистое сырье можно разделить на 4
группы:
Первая группа представлена хорошо
вспучивающимся сырьем, позволяющим в оптимальных лабораторных условиях при
обжиге по ступенчатому режиму получать образцы керамзита с кажущейся плотностью
в куске в пределах 0,2 - 0,5 г/см3 и с коэффициентом вспучивания
свыше 4,5. В условиях производства при обжиге в однобарабанных вращающихся
печах, отличающихся рядом серьезных несовершенств, влияющих на полноту
протекания процесса вспучивания, из этой группы керамзитового сырья удается
получить керамзит с насыпной плотностью 250 - 350 кг/м3, а в куске
400 - 600 кг/м3 с коэффициентом вспучивания примерно 3 -4,5. Лишь
применяя специальные методы, например введение обволакивающих добавок, керамзиту
удалось получить в производственных условиях из хорошо вспучивающейся
смышляевской глины керамзитовый гравий с насыпной плотностью 150 кг/м3
и коэффициентом вспучивания около 7,5, т.е. достигнуть вспучиваемости,
получаемой в лаборатории.
Помимо высокой вспучиваемости,
характерной особенностью керамзитового гравия, получаемого при нормальном
обжиге из тщательно переработанного хорошо вспучивающегося сырья, является его
внутренняя равномерная, мелкоячеистая структура и тонкая, в большинстве своем
шероховатая, наружная оболочка зерен.
Выделение в самостоятельную группу
хорошо вспучивающегося сырья, из которого получается керамзит с насыпной
плотностью 250 - 350 кг/м3, имеет еще и ту положительную сторону,
что на основе именно такого заполнителя приготовляют, как показал опыт,
теплоизоляционный и особенно эффективный конструкционно-теплоизоляционный
керамзитобетон класса В3,5 плотностью 700 - 800 кг/м3 для
ограждающих конструкций, что, как правило, недостижимо не только для других
видов искусственных пористых заполнителей, но и керамзита с более высокой
плотностью.
Ко второй группе отнесено
средневспучивающееся сырье, из которого в лабораторных условиях можно получить
керамзит с кажущейся плотностью в куске 0,5 - 0,8 г/см3 и
коэффициентом вспучивания 2,5 - 4,5, а в производственных - с насыпной
плотностью 350 - 4 00 кг/м3, в куске 600 - 8 50 кг/м3 и
коэффициентом вспучивания 2 - 3.
Получаемый с соблюдением нормальных
технологических условий керамзитовый гравий из сырья второй группы также имеет
равномерную внутреннюю структуру, но его поверхностная корка зерен толще, чем у
хорошо вспучивающихся глинистых пород. Под влиянием железистых и органических
добавок большая часть пород этой группы повышает свою способность вспучиваться
и может быть переведена в группу хорошо вспучивающихся глинистых пород.
Из сырья второй группы получают
керамзитовый гравий, на основе которого можно получить достаточно эффективный
конструкционно-теплоизоляционный керамзитобетон класса В3,5 плотностью 750 -
900 кг/м3 и конструкционный керамзитобетон классов В5 - В15
плотностью 1000-1600 кг/м3.
К третьей группе отнесено
слабовспучивающееся глинистое сырье, на основе которого в лабораторных условиях
можно получить керамзит с кажущейся плотностью 0,8 - 1,2 г/см3 и
коэффициентом вспучивания ниже 2,5, а в производственных - с насыпной
плотностью 400 - 600 кг/м3, в куске 850 - 1350 кг/м3, с
коэффициентом вспучивания около 1,2 - 2.
Из сырья второй и третьей групп
получают весьма эффективный керамзитовый гравий для конструкционного и
высокопрочного керамзитобетона плотностью 1000-1800 кг/м3 и
прочностью 100 - 500 кг/см3 и выше.
На основе ряда разновидностей
слабовспучивающегося сырья с применением железистых и органических добавок
может быть получен керамзитовый гравий плотностью 350 - 400 кг/м3, пригодный
для производства эффективного конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона
класса В3,5 плотностью 800 - 900 кг/м3. Это обстоятельство тем более
важно, что в большинстве районов страны имеются лишь слабовспучивающиеся
суглинки.
К четвертой группе отнесено
практически не вспучивающееся при обжиге глинистое сырье. С повышением
содержания в хорошо вспучивающемся сырье оксидов А12О3,
Fe2O3 + FeO; К2О + Na2О и
органических веществ до определенного предела, вспучиваемость пород возрастает,
а при уменьшении - снижается. Влияние же кремнезема противоположно - с
уменьшением его содержания вспучиваемость увеличивается.
Кроме глинообразующих минералов
присутствуют примеси: кварцевый песок, карбонатные, железистые, органические,
растворимые соли.
Для регулирования свойств глиняной
массы вводят отощающие добавки, которые уменьшают огневую и воздушную усадку. В
качестве отощающих добавок применяют кварцевый песок (для стеновых изделий
размером 0,2-2 мм), молотый шлак, отходы керамзитового и аглопоритового производства,
золу до 10-25%. Более качественными отощающими добавками являются молотая
дегидратированная глина (прошедшая термообработку при 700-750°С), шамот
(измельченная, специально обожженная глина при температуре, равной температуре
обжига изделия), измельченный бой обожженных изделий. Их вводят в количестве до
40%.
Порообразующие, или выгорающие,
добавки применяют для уменьшения средней плотности стеновой керамики и
сокращения расхода полноценного топлива; на этапе сушки они выполняют
рольотощающих добавок. В качестве выгорающих добавок применяют древесные опилки
(8-25%), молотый антрацит, кокс, бурые угли, тощие каменные угли (2-2,5%), золы
ТЭЦ до 15% и др.
Плавни-добавки в смеси с глинистым,
веществом дают легкоплавкие соединения и снижают температуру обжига изделий. В
качестве плавней используют измельченные полевые шпаты, нефелиновые сиениты,
пегматиты, перлиты, молотое легкоплавкое стекло, шлаки, фосфаты натрия и
кальция и др.
Пластифицирующие добавки увеличивают
пластичность и связанность глин. К таким добавкам относят высокопластичные
глины, бентониты, поверхностно-активные вещества - отходы целлюлозной
промышленности, синтетических жирных кислот и др.
1.3 Способы производства
В настоящее время существует много
способов изготовления керамзита, такие как:
сухой;
пластический;
порошково-пластический;
шликерный(мокрый);
метод кипящего слоя и т.д. [1].
Технология изготовления керамзита
включает следующие основные технологические этапы:
добыча сырья и доставка на
предприятие;
переработка сырья и получение гранул
необходимых размеров;
термическая обработка гранул,
включающая сушку гранул, обжиг во вращающейся печи и последующее охлаждение
готового продукта;
рассеивание готового продукта на
фракции, а в случае припекания гранул друг к другу - частичное дробление;
хранение и отгрузка потребителю
Самый простой с точки зрения
аппаратурного оформления является сухой метод изготовления керамзита. Он
наиболее экономичный по капиталовложениям. Недостатком этого метода является
слабая распространенность достаточно сухих уплотненных глин.
Сущность метода заключается в
следующем: глинистые породы невысокой природной влажности подвергают дроблению,
просеиванию и направляют на обжиг во вращающуюся печь. Влажность направляемой
на обжиг глинистой крошки не должна быть более 9%. Если она выше, то перед
обжигом во вращающейся печи осуществляют подсушку в сушильном шкафу. Как
правило, обжигают каждую фракцию в отдельной вращающейся печи.
Наибольшее распространение получил
пластический способ. Рыхлое глинистое сырье по этому способу перерабатывается в
увлажненном состоянии в вальцах, глиномешалках и других агрегатах (как в
производстве кирпича). Затем из пластичной глиномассы на дырчатых вальцах или
ленточных шнековых прессах формуются сырцовые гранулы в виде цилиндриков, которые
при дальнейшей транспортировке или при специальной обработке окатываются,
округляются.
Качество сырцовых гранул во многом
определяет качество готового керамзита. Поэтому целесообразна тщательная
переработка глинистого сырья и формование плотных гранул одинакового размера.
Размер гранул задается исходя из требуемой крупности керамзитового гравия и
установленного для данного сырья коэффициента вспучивания.
Гранулы с влажностью примерно 20%
могут сразу направляться во вращающуюся печь или, что выгоднее, предварительно
подсушиваться в сушильных барабанах, в других теплообменных устройствах с
использованием тепла отходящих дымовых газов вращающейся печи. При подаче в
печь подсушенных гранул ее производительность может быть повышена.
Таким образом, производство
керамзита по пластическому способу сложнее, чем по сухому, более энергоемко,
требует значительных капиталовложений, но, с другой стороны, переработка
глинистого сырья с разрушением его естественной структуры, усреднение,
гомогенизация, а также возможность улучшения его добавками позволяют увеличить
коэффициент вспучивания.
Порошково-пластический способ
отличается от пластического тем, что вначале помолом сухого глинистого сырья
получают порошок, а потом из этого порошка при добавлении воды получают пластичнуюглиномассу,
из которой формуют гранулы, как описано выше. Необходимость помола связана с
дополнительными затратами. Кроме того, если сырье недостаточно сухое, требуется
его сушка перед помолом. Но в ряде случаев этот способ подготовки сырья
целесообразен: если сырье неоднородно по составу, то в порошкообразном
состоянии его легче перемешать и гомогенизировать; если требуется вводить
добавки, то при помоле их легче равномерно распределить; если в сырье есть
вредные включения зерен известняка, гипса, то в размолотом и распределенном по
всему объему состоянии они уже не опасны; если такая тщательная переработка
сырья приводит к улучшению вспучивания, то повышенный выход керамзита и его
более высокое качество оправдывают произведенные затраты.
Мокрый (шликерный) способ
заключается в разведении глины в воде в специальных больших емкостях -
глиноболтушках. Влажность получаемой пульпы (шликера, шлама) примерно 50%.
Пульпа насосами подается в шламбассейны и оттуда - во вращающиеся печи. В этом
случае в части вращающейся печи устраивается завеса из подвешенных цепей. Цепи
служат теплообменником: они нагреваются уходящими из печи газами и подсушивают
пульпу, затем разбивают подсыхающую «кашу» на гранулы, которые окатываются,
окончательно высыхают, нагреваются и вспучиваются. Недостаток этого способа -
повышенный расход топлива, связанный с большой начальной влажностью шликера.
Преимуществами являются достижение однородности сырьевой пульпы, возможность и
простота введения и тщательного распределения добавок, простота удаления из
сырья каменистых включений и зерен известняка. Этот способ рекомендуется при
высокой карьерной влажности глины, когда она выше формовочной (при пластическом
формовании гранул). Он может быть применен также в сочетании с
гидромеханизированной добычей глины и подачей ее на завод в виде пульпы по
трубам вместо применяемой сейчас разработки экскаваторами с перевозкой
автотранспортом.
Керамзит, получаемый по любому из
описанных выше способов, после обжига необходимо охладить. Установлено, что от
скорости охлаждения зависят прочностные свойства керамзита. При слишком быстром
охлаждении керамзита его зерна могут растрескаться или же в них сохранятся
остаточные напряжения, которые могут проявиться в бетоне. С другой стороны, и
при слишком медленном охлаждении керамзита сразу после вспучивания возможно
снижение его качества из-за смятия размягченных гранул, а также в связи с
окислительными процессами, в результате которых FeO переходит в Fe2O3,
что сопровождается деструкцией и снижением прочности.
Сразу после вспучивания желательно
быстрое охлаждение керамзита до температуры 800-900°С для закрепления структуры
и предотвращения окисления закисного железа. Затем рекомендуется медленное
охлаждение до температуры 600-700°С в течение 20 мин для обеспечений затвердевания
стеклофазы без больших термических напряжений, а также формирования в ней
кристаллических минералов, повышающих прочность керамзита. Далее возможно
сравнительно быстрое охлаждение керамзита в течение нескольких минут.
Первый этап охлаждения керамзита
осуществляется еще в пределах вращающейся печи поступающим в нее воздухом.
Затем керамзит охлаждается воздухом в барабанных, слоевых холодильниках,
аэрожелобах.
Для фракционирования керамзитового
гравия используют грохоты, преимущественно барабанные - цилиндрические или
многогранные (бураты).
Внутризаводской транспорт керамзита
- конвейерный (ленточные транспортеры), иногда пневматический (потоком воздуха
по трубам). При пневмотранспорте возможно повреждение поверхности гранул и их
дробление. Поэтому этот удобный и во многих отношениях эффективный вид
транспорта керамзита не получил широкого распространения.
Фракционированный керамзит поступает
на склад готовой продукции бункерного или силосного типа.
1.4 Анализ обзора
литературы и выбор наиболее рациональной технологической схемы производства
Самым экономичным и простым с
технологической точки зрения является сухой способ. Однако из-за ограниченности
плотных сухих глин возможность применения этого метода весьма ограничена. самым
распространенным и относительно простым является пластический способ. Широкое
использование этого метода обусловлено широким распространением
легковспучивающихся глинистых пород. Пластический способ позволяет получать
керамзит с высокой внутренней пористостью, а также позволяет регулировать
соотношение между фракциями конечного продукта. Порошково-пластический метод
является несколько усложненным пластическим способом и требует дополнительных
капиталовложенийсамым универсальным являетсяшликерный способ. Однако, по
сравнению с перечисленными он самый энергоемкий и требует значительных затрат.
Следуя из этого можно сделать вывод о том, что пластический способ производства
является наиболее рациональным.
Предварительное измельчение глина
проходит в глинорыхлительной машине, камневыделительной валковой дробилке,
после чего ее смешивают с такими компонентами как уголь и мазутсмешивание
проводят в двухвальном смесителе, после чего массу подвергают гранулированию в
валковой дробилкеили на ленточном прессе с перфорированной решеткой. Отформованные
гранулы подвергают опудриванию в специальном барабане и направляют во
вращающуюся печь на обжиг. Отожженный материал просеивается и разделяется на
фракции.
Для просеивания и разделения на
фракции керамзитовый гравий направляют во вращающийся грохот (барабанное сито,
сито-бурат). Это сито выполняют в форме цилиндра или усеченной призмы, причем в
качестве стенок используют решетки с отверстиями заданных размеров.
Просеянный керамзитовый гравий и
песок направляют на хранение в силоса, из которых осуществляется отгрузка
готового продукта потребителю[2].
2. Технологический
раздел
.1 Ассортимент продукции
и требования к ней
Ассортимент керамзита достаточно
обширный. Этот материал может различаться по множеству характеристик.
Во-первых, существует такое понятие как насыпная плотность керамзита. Зависит
этот показатель от степени пористости керамзита. Чем больше пузырьков воздуха
окажется в каждой готовой грануле, тем она будет легче, следовательно, и
теплоизоляционные свойства такого материала будут выше. Также керамзит
различают и по степени прочности. После проведенных испытаний материал
маркируют, устанавливая для каждого типа керамзита свое значение. Кстати, метод
определения прочностных качеств достаточно простой - гранулы сдавливают в
специальном цилиндре и замеряют величину напряжения.
Один из ключевых классификационных
признаков касается размера керамзита, а точнее сказать величины гранул. На
строительном рынке представлен материал с размером зерна от 2 до 40 мм в
диаметре. Исходя из этого керамзит подразделяют на щебень, гравий и песок.
Керамзитовый песок - частицы 0,1 - 5
мм. Его получают благодаря обжигу остатков глины, либо за счет дробления кусков
большего размера. Такой материал может применяться при теплоизоляции пола,
обустройстве межкомнатных перегородок. Керамзитовый песок считается хорошим
заполнителем для цементного раствора, с его помощью изготавливают так
называемые «легкие» бетоны.
Керамзитовый гравий - это гранулы от
5 до 40 мм. Они появляются в высокотемпературных печах в процессе вспучивания
ряда сортов глины. Такой керамзит хорошо выдерживает морозы и при этом ничуть
не теряет своих эксплуатационных качеств, он не разрушается под воздействием
пламени и не впитывает воду. Такой материал идеально подходит для изготовления
легких и вместе с тем достаточно прочных бетонных конструкций.
Керамзитовый щебень - это материал,
получаемый за счет дробления больших кусков керамзита на зерна величиной от 5
до 40 мм. Последние обычно используются в качестве заполнителя при изготовлении
бетона. Керамзитовый щебень поставляется в мешках и россыпью.
Марка керамзита, в отличие от многих
других строительных материалов, говорит не о прочности данного типа керамзита,
а о его объемной массе. Сейчас существуют марки керамзита начиная от М400 и
заканчивая М700. Эти цифры характеризуют насыпную плотность:
Марка по насыпной плотности 400-450
- фракция 20-40 мм;
Марка по насыпной плотности 400-500
- фракция 10-20 мм;
Марка по насыпной плотности 500-600
- фракция 5-10 мм;
Марка по насыпной плотности 600-700
- фракция 0-5 мм.
Марки по прочности:
Марка по прочности П50-П75;
Марка по прочности П50-П75;
Марка по прочности П75-П100;
Марка по прочности П100-П125.
Применяют керамзит следующих
разновидностей:
а) керамзитовый песок округлый или
угловатой (дробленый) формы, размером менее 5 мм;
б) керамзитовый гравий округлый или
щебень (дробленый) из зерен угловатой формы размером от 5 до 40 мм.
Согласно ГОСТ 9759-71 керамзит по
крупности зерен делят па следующие фракции: до 5, 5-10, 10-20 и 20-40 мм. В
каждой фракции, сравнительно с ее номинальными размерами, допускается
содержание до 10% более мелких и до 8% более крупных зерен. В особых случаях
керамзитовый песок делят на две группы: крупный - фракции 1,25-5,0 и мелкий до
1,25 мм.
Максимальная крупность керамзитового
гравия (щебня) не должна превышать 73 мм наименьшего сечения конструкции или
2/3 расстояния между стержнями арматуры. Его предельная крупность допускается
не более 20 мм для высокопрочных и более 20 мм для других легких бетонов.
Керамзитовый гравий может иметь
разную форму: шарообразную или вытянутую. Коэффициент формы не должен превышать
1,5. Количество зерен игловатой или лещадной формы с 2,5 не выше 20%. В
дробленом керамзитовом песке не должно быть зерен размером более 10 мм, а 5-10
мм допускается не более 5% по весу.
В таблице 2.1 приведена
производственная программа, принятая в курсовом проекте.
Таблица 2.1 - Производственная
программа
|
Наименование
|
Годовой выпуск, тыс. м3
|
|
Керамзитовый гравий фракции (10-20) мм; насыпная плотность 700
кг/м3;
|
420,0
|
2.2 Обоснование и
подробное описание применяемого сырья
В курсовомпроекте для производства
керамзита применяем следующие сырьевые материалы:
суглинки «Фанипольские»;
лигнин;
- уголь.
Суглинок -
рыхлая осадочная горная порода, содержащая 10-30% глинистых частиц с числом
пластичности 7-17 (пластичность глины больше 17).Используются в качестве сырья
для производства керамических материалов (керамзит, кирпич, черепица, реже -
керамическая плитка). По процентному соотношению глины (размер частиц меньше
0,005 мм), пылеватых частиц (0,005-0,05 мм) и песка (крупнее 0,05 мм) суглинки
делятся на следующие виды:
глинистые;
суглинистые;
песчаные;
супесчаные.
В свою очередь
суглинистые грунты можно разделить на тяжелые (20-30% глинистых частиц),
средние (15-20%) и легкие (10-15%) - от этого зависит коэффициент фильтрации.
В состав суглинков
входит 10-30% глинистых, 70-90% песчаных и пылеватых (размер зерен менее
0,01-0,05 мм) частиц. В зависимости от происхождения и места залегания выделяют
три разновидности:
валунный;
лёссовидный;
покровный.
В таблице 2.2 приведен химический
состав применяемого сырья.
Таблица 2.2 - Химический состав
применяемого сырья
|
Наименова-ние компонента
|
Содержаниеоксидов, %
|
∑
|
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
CaO
|
MgO
|
Na2O+ K2O
|
P2O5
|
SO3
|
ППП
|
|
|
Суглинки «Фанипольские»
|
78,91
|
9,38
|
2,61
|
2,07
|
1,17
|
3,72
|
-
|
-
|
2,14
|
100
|
|
Уголь АШ
|
43,28
|
17,36
|
14,17
|
4,58
|
5,02
|
0,08
|
-
|
2,96
|
12,55
|
100
|
|
Лигнин
|
14,29
|
5,16
|
9,23
|
28,45
|
19,3
|
-
|
2,98
|
4,39
|
16,2
|
100
|
.3 Расчет химического
состава массы и расхода сырья на производственную программу
В курсовом проекте принимается
следующий состава массы, мас.%: суглинки «Фанипольские» - 80; уголь - 5; лигнин
- 15. Химические составы сырьевых материалов представлены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 -
Химические составы сырьевых материалов
|
Наименование компонента
|
Содержание оксидов, %
|
∑
|
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
CaO
|
MgO
|
Na2O+ K2O
|
P2O5
|
SO3
|
ППП
|
|
|
Суглинки «Фанипольские»
|
78,91
|
9,38
|
2,61
|
2,07
|
1,17
|
3,72
|
-
|
-
|
2,14
|
100
|
|
Уголь АШ
|
43,28
|
17,36
|
14,17
|
4,58
|
5,02
|
0,08
|
-
|
2,96
|
12,55
|
100
|
|
Лигнин
|
14,29
|
5,16
|
9,23
|
28,45
|
19,3
|
-
|
2,98
|
4,39
|
16,2
|
100
|
Рассчитаем химический состав массы:
Х (SiO2) = 78,91× 80/100 + 43,28× 5/100 +14,29 × 15/100 =63,128+2,164+ +2,1435=67,4355
Х(Al2O3) =9,38× 80/100 + 17,36× 5/100 +5,16× 15/100=7,504+0,868+0,774 = =9,146
Х (Fe2O3)=2,61× 80/100 + 14,17× 5/100 +9,23× 15/100=2,088 + 0,7085 +
1,3845 =4,181
Х (CaO) = 2,07× 80/100 + 4,58× 5/100 +28,45× 15/100=1,656+0,229+4,2675 = =6,1525
Х (MgO) = 1,17× 80/100 + 5,02× 5/100 +19,3× 15/100=0,936+0,251+2,895 =4,082
Х (Na2O+K2O)
=3,72× 80/100 + 0,08× 5/100=2,976+0,004=2,98
Х (P2O5) =2,98× 15/100=0,447
Х (SO3) =2,96× 5/100 +4,39× 15/100=0,148+0,6585=0,8065(ППП)
= 2,14× 80/100 + 12,55× 5/100 +16,2× 15/100 = 1,712 + 0,6275 + 2,43 =4,7695
Рассчитываем химический состав
обожженного изделия.
Х (SiO2) = (67,4355× 100)/(100 - 4,7695)
=70,813
Х(Al2O3) = (9,146× 100)/(100 - 4,7695)
=9,604
Х (Fe2O3) = (4,181× 100)/(100 -
4,7695)=4,39
Х (CaO) = (6,1525× 100)/(100 -
4,7695)=6,461
Х (MgO) = (4,082× 100)/(100 -
4,7695)=4,286
Х (Na2O+K2O) =
(2,98× 100)/(100 -
4,7695)=3,129
Х (P2O5)
=(0,447×100)/(100 - 4,7695)=0,469
Х (SO3) = (0,8065× 100)/(100 -
4,7695)=0,847
Результаты вычислений сводимв
таблицу 2.4.
Таблица 2.4 - Шихтовой состав масс
|
Наименование компонента
|
%
|
Содержание оксидов, %
|
|
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
CaO
|
MgO
|
Na2O+ K2O
|
P2O5
|
SO3
|
ППП
|
|
Суглинки «Фанипольские»
|
80
|
63,128
|
7,504
|
2,088
|
1,656
|
0,93
|
2,976
|
-
|
-
|
1,712
|
|
Уголь АШ
|
5
|
2,164
|
0,868
|
0,708
|
0,229
|
0,25
|
0,004
|
-
|
0,148
|
0,6275
|
|
Лигнин
|
15
|
2,1435
|
1,384
|
1,384
|
4,267
|
2,89
|
-
|
0,44
|
2,43
|
|
Состав массы
|
67,435
|
9,146
|
4,181
|
6,152
|
4,08
|
2,98
|
0,44
|
0,806
|
4,769
|
|
Состав черепка
|
70,813
|
9,604
|
4,39
|
6,461
|
4,28
|
3,129
|
0,46
|
0,847
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитываем потребность в сырье:
для этого используем следующие
формулы:
i=H(i-1)+Ri-Si (2.1)
где Hi - количество
перерабатываемого на текущие операции материала по сухой массе, т.(i-1)
- количество перерабатываемого материала на предыдущие операции, т.i
- абсолютная величина потерь на текущие операции, т.i - возврат
материала в производство (только при расчете возвратных потерь), т.
i=H(i-1)
Pi/(100-Pi)
2.2)
где Pi - пооперационные
потери, %.
Si=Ri
Bi/100 (2.3)
где Bi - возвратные
потери, %.
i=Hi100/(100-Wi),
2.4)
где Wi - влажность
материала, %.
Составим таблицу 2.5 пооперационных
потерь.
Таблица 2.5 - Операции производства
и нормативы потерь массы аглопорита
|
Наименование технологических операций
|
Пооперационные потери Pi, %
|
Возвратные потери Bi,%
|
Позиция возврата N
|
Влажность по-операционная Wi, %
|
|
1. Склад готовойпродукции
|
0,5
|
95
|
-
|
-
|
|
2. Просев
|
0,2
|
97
|
-
|
-
|
|
3. Обжиг
|
5
|
90
|
-
|
-
|
|
4.ППП
|
4,769
|
-
|
-
|
-
|
|
5. Сушка
|
2
|
97
|
-
|
0,5
|
|
6. Гранулирование
|
2
|
97
|
9
|
5,5
|
|
7. Смешивание сырья
|
1,5
|
-
|
-
|
38
|
|
8. Транспортировка суглинок
|
0,5
|
-
|
-
|
22
|
|
9. Измельчение суглинок
|
0,5
|
-
|
-
|
22
|
|
10. Склад суглинок
|
0,5
|
-
|
-
|
22
|
|
11. Транспортировка лигнина
|
0,5
|
-
|
-
|
15
|
|
12. Измельчение лигнина
|
0,5
|
-
|
-
|
15
|
|
13. Склад лигнина
|
0,5
|
-
|
-
|
15
|
|
14. Транспортировка угля
|
0,5
|
-
|
-
|
4
|
|
15. Измельчение угля
|
0,5
|
-
|
-
|
1
|
|
16. Склад угля
|
0,5
|
-
|
-
|
1
|
|
|
|
|
|
|
) Склад готовойпродукции:1=11760
0,5/(100-0,5)=59,09 (т)1=59,0995/100=56,14 (т)1=11760+59,09=11819,09 (т)
) Просев:2=11819,090,2/(100-0,2)=23,69 (т)2=23,6997/100=22,98 (т)2=11819,09+23,69=11842,78 (т)
) Обжиг:3=11842,785/(100-5)=623,30 (т)3=623,3090/100=560,97 (т)3=11842,78+623,30=12466,08 (т)
) ППП:4=12466,084,769/(100-4,769)=624,27 (т)
S4=624,270/100=0 (т)4=12466,08+624,27=13090,35
(т)
) Сушка:5=13090,352,0/(100-2,0)=267,15
(т)5=267,1597/100=259,14
(т)5=13090,35+267,15=13357,5 (т)5=13357,5×100/(100-0,5)=13424,62
(т)
) Гранулирование:6=13424,622/(100-2)=273,97
(т)6=273,9797/100=265,75
(т)6=13424,62+273,97=13698,59 (т)6=13698,59×100/(100-5,5)=14495,86
(т)
) Смешиваниесырья:7=13698,591,5/(100-1,5)=208,61
(т)7=208,610/100=0
(т)7=13698,59+208,61=13907,2 (т)7= 13907,2100/(100-38)=22430,97
(т)
) Транспортировка
суглинок:8=13907,20,5/(100-0,5)=69,88 (т)8=69,880/100=0
(т)8=13907,2+69,88=13977,08 (т)8=13977,08100/(100-22)=17919,33
(т)
) Измельчение суглинок:9=13977,080,5/(100-0,5)=70,24
(т)9=70,240/100=0
(т)9=13977,08+70,24=14047,32 (т)9=14047,32100/(100-22)=18009,38
(т)
) Склад суглинок:10=14047,320,5/(100-0,5)=70,59
(т)10=70,590/100=0
(т)10=14047,32+70,59=14117,91 (т)10=14117,91100/(100-22)=18099,88
(т)
)
Транспортировкалигнина:11=14117,910,5/(100-0,5)=70,94 (т)9=70,940/100=0
(т)11=14117,91+70,94=14188,85 (т)11=14188,85100/(100-15)=16692,76
(т)
) Измельчениелигнина:12=14188,850,5/(100-0,5)=71,30
(т)12=71,300/100=0
(т)12=14188,85+71,30=14260,15 (т)12=14260,15100/(100-15)=16776,65
(т)
) Склад лигнина:13=14260,150,5/(100-0,5)=71,66
(т)13=71,660/100=0
(т)13=14260,15+71,66=14331,81 (т)13=14331,81100/(100-15)=16860,95
(т)
) Транспортировкаугля:14=14331,810,5/(100-0,5)=72,02
(т)14=72,020/100=0
(т)14=14331,81+72,02=14403,83 (т)14=14403,83100/(100-4)=15003,99
(т)
) Измельчениеугля:15=14403,830,5/(100-0,5)=72,38
(т)15=72,380/100=0
(т)15=14403,83+72,38=14476,21 (т)15=14476,21100/(100-1)=14622,43
(т)
) Склад угля:16=14622,430,5/(100-0,5)=73,48
(т)16=73,480/100=0
(т)16=14622,43+73,48=14695,91 (т)16=14695,91100/(100-1)=14844,35
(т)
Таблица 2.6 - Сводная
таблица материального баланса
|
№
|
Наименование технологического передела
|
Ri, т
|
Si, т
|
Hi, т
|
Gi, т
|
|
1
|
Склад готовой продукции
|
59,09
|
56,14
|
11819,09
|
-
|
|
2
|
Просев
|
23,67
|
22,98
|
11842,78
|
-
|
|
3
|
Обжиг
|
62,30
|
560,97
|
12466,08
|
-
|
|
4
|
ППП
|
624,27
|
-
|
13090,35
|
-
|
|
5
|
Сушка
|
267,15
|
259,14
|
13357,5
|
13424,62
|
|
6
|
Гранулирование
|
273,97
|
265,75
|
13698,59
|
14495,86
|
|
7
|
Смешивание сырья
|
208,61
|
-
|
13907,2
|
22430,92
|
|
8
|
Транспортировка суглинок
|
69,88
|
-
|
13977,08
|
17919,33
|
|
9
|
Измельчение суглинок
|
70,24
|
-
|
14047,32
|
18009,38
|
|
10
|
Склад суглинок
|
70,59
|
-
|
14117,91
|
18099,88
|
|
11
|
Транспортировка лигнина
|
70,94
|
-
|
14188,85
|
16692,76
|
|
12
|
Измельчение линина
|
71,30
|
-
|
14260,15
|
16776,65
|
|
13
|
Склад линина
|
71,66
|
-
|
14331,81
|
16860,95
|
|
14
|
Транспортировка угля
|
72,02
|
-
|
14403,83
|
15003,99
|
|
15
|
Измельчение угля
|
72,38
|
-
|
14476,21
|
14622,43
|
|
16
|
Склад угля
|
73,48
|
-
|
14695,91
|
14844,35
|
Таблица 2.7 - Расход сырья
|
Сырьевые материалы
|
В год, т
|
В час, т
|
|
Суглинки «Фанипольские»
|
18099,88
|
4,42
|
|
Лигнин
|
16860,95
|
4,12
|
|
Уголь
|
14844,35
|
3,62
|
2.4 Подбор
технологического и теплотехнического оборудования
Подбор ленточного
питателя с рыхлительными ножками
Необходимо подать 4,42 т/ч суглинок.
Длина наклонного участка конвейера составляет L1 = 23 м, длина
горизонтального участка L2 = 30 м. Угол подъема наклонного участка
конвейера α = 13 º. Принимаем скорость движения ленты v=1 м/с.
Площадь поперечного сечения
материала при желобчатой ленте:
= 0,11·B2, (2.5)
где B - ширина ленты, 0,8 м.
Производительность конвейера, т/ч;
Q = 3600· F·v·γ = 0,11·B2·v·γ, (2.6)
где v - скорость движения ленты,
м/с.
γ - плотность
транспортируемого материала.
Отсюда ширина ленты:
, (2.7)
= 0,09
м.
Определяем необходимую мощность
двигателя, кВт:
б= (0,00015·Q·Lт + 0,0003·Q·H + 0,03L т
·B·v)/(K1·K2 + K3·Q), (2.8)
где H - высота подъемного материала,
м;
v - скорость движения ленты, м/с;
K1 - коэффициент,
учитывающий влияние относительной длины конвейера;2 - коэффициент,
равный 1 - если разгрузочная тележка отсутствует;3 - коэффициент,
учитывающий расход энергии на разгрузку конвейера; т - длина
горизонтальной проекции конвейера.
т = L т1 +L т2 = H/
tgβ + L т2, (2.9)
где L т1 - длина проекции
наклонной части конвейера, м; т2 - длина проекции горизонтальной
части конвейера;
β - угол
наклона конвейера. т = 23 +30 = 53 м.б= (0,00015·4,42·53
+ 0,0003·4,42·3 + 0,03·53·0,09·1)/(1·1 +4,42) =0,03 кВт.
Побор глинорезки
В соответствии с материальным
балансом производства плитки для полов переработке подлежит 18099,88 т/г или
4,42 м3/ч суглинок.
Принимаем к установке глинорезку с
горизонтальным диском со следующими характеристиками:
Производительность, м3/ч
7
Диаметр режущего диска, мм 1500
Частота вращения диска, с -1
0,5
Число ножей, мм 36
Ширина ножей, мм 70
Потребляемая мощность, кВт 10,2
Габаритные размеры, м:
Длина 3,335
Ширина 1,83
Высота 1,36
Масса 7160
Количество необходимого к установке
оборудования определяем по формуле:=4,42/7×0,8=0,79
Принимаем одну глинорезку.
Подбор элеватора
Определяем часовой расход продукции:
При этом:=420000ч = 420000 /4096 =
102,54 т/ч
Ёмкость ковша i0:
i0=
(2.10)
где a - расстояние между
ковшами, a = 0,2 м; v-скорость движения ленты, v=1 м/с;
-коэффициент
заполнения ковша, =0,6.
0=(102,54·0,2)/(3600·1·0,6·1,7)=0,0056
л.
Принимаем ёмкость ковша
равной 2 литра.
Принимаем элеватор
ЛГ-250.
Высота подъема 11 м
Скорость движения 1,4
м/с
Подача 14 кг/с
Вместимость ковша 2 л
Шаг ковшей 400 мм
Ширина ковша 250 мм.
Расчет и
подборщековойдробилки.
Для измельчения боя плитки
используется щековая дробилка. Выбираем ЩД СМ-190 со сложным движением щеки
производительностью 2,8 м3/ч со следующими характеристиками:
Наибольшая крупность исходного
материала, мм 140
Угол захвата максимальный, град 15
Номинальная ширина выходящей щели,
мм30
Мощность эл. двигателя, кВт 10
Масса дробилки, т 1,5
Габаритные размеры, м:
длина 1
ширина 1
высота 1,1
С учетом коэффициента размола
принимаем i=0,8. Фактическая производительность щековой дробилки (Qфакт)
составит
факт= Qтех·i = 2,8·0,8 = 2,24 м3.
час=25,8/1,1=23,5 м3
Число щековых дробилок равно n =
Qчас/ Qтех·k,
где k - коэффициент использования ЩД
(k=0,75).= 23,5/2,24·0,75 = 13,9
14 шт.
Принимаем ЩД СМ-190 [5].
2.5 Описание
технологического процесса производства изделий
Сырье транспортируется
железнодорожным или автомобильным транспортом. Суглинки доставляется на
предприятие из карьера железнодорожным или автомобильным транспортом и
складируется в глинохранилище. При необходимости с помощью мостового
грейферного крана глина подается в приемный бункер глинорыхлительной машины
ТО-153 и затем с помощью ящичного питателя и ленточного конвейера поступает на
камневыделительные вальцы СМ-1198и затем в приемный бункер весовой линии.
Одновременно с суглинками
подготовляется уголь и лигнин. Подготовка угля и лигнина состоит в том, чтобы
обеспечить их однородность по гранулометрическому составу, для этого они
просеиваются, мелкая фракция направляется в расходный бункер, под которым
установлен питатель. Из расходного бункера по питателю уголь и лигнин
направляются на смешивание с суглинкой в двухвальный смеситель СП-750. При
перемешивании масса дополнительно увлажняется водой.
Из полученной пластичной массы на
ленточном шнековом прессеформуется сырцовые гранулы в виде цилиндриков, которые
при дальнейшейтранспортировке или при специальной обработке окатываются,
округляются. Качество сырцовых гранул во многом определяет качество готового
керамзита.
Гранулы с влажностью примерно 20%
предварительно подсушиваться в сушильном барабане СМЦ-428 и затем ленточным
конвейером подаются на обжиг.
Обжиг осуществляется во вращающихся
печах представляющих собойцилиндрические металлические барабаны диаметром до
2,5-5 м и длиной до 40-75 м, футерованные изнутри огнеупорным кирпичом. Печи
устанавливаются суклоном примерно 3% и медленно вращаются вокруг своей оси.
Благодаря этомусырцовые гранулы, подаваемые в верхний конец печи, при ее
вращении, постепенно передвигаются к другому концу барабана, где установлена
форсункадля сжигания газообразного или жидкого топлива. Таким образом,
вращающаяся печь работает по принципу противотока: сырцовые гранулы
перемещаются навстречу потоку горячих газов, подогреваются и, наконец, попав в
зону непосредственного воздействия огненного факела форсунки, вспучиваются.
Среднее время пребывания гранул в печи - примерно 45 мин.
Ленточным конвейером и элеватором
керамзит подается на просев в грохот и затем по фракциям распределяется по
силосам.
.6 Контроль производства
Керамзитовый гравий изготовляют
следующих основных фракций:
5 - 10;
- 20;
- 40 мм.
По согласованию изготовителя с
потребителем допускается изготовление гравия от 2,5 до 10 мм и смеси фракций от
5 до 20 мм и для теплоизоляционных засыпок от 5 до 40 мм.
Зерновой состав гравия каждой
фракции должен соответствовать указанному в таблице 2.6.
Таблица 2.8 - Зерновой состав
керамзитового гравия
|
Диаметр отверстия контрольного сита, мм
|
d
|
D
|
2D
|
|
Полный остаток на сите, %, по массе
|
85-100
|
>10
|
Не допускается
|
|
Примечание. D, d - соответственного наибольший и наименьший
номинальные диаметры контрольных сит.
|
В гравии фракции от 2,5 до 10 мм и
смеси фракций от 5 до20 мм содержание зерен размером от 5 до 10 мм должно быть
от 25 до 50% по массе.
В зависимости от насыпной плотности
гравий, щебень и песок подразделяют на марки, приведенные в таблице 2.9.
Таблица 2.9 - Насыпная плотность
гравия
|
Марка по насыпной плотности
|
Насыпная плотность, кг/м3
|
|
250
|
≥250
|
250-300
|
|
350
|
300-350
|
|
400
|
350-400
|
|
450
|
400-450
|
|
500
|
450-500
|
|
600
|
500-600
|
|
700
|
600-700
|
|
800
|
700-800
|
|
900
|
800-900
|
|
1000
|
1000-1100
|
В зависимости от прочности,
определяемой испытанием в цилиндре, гравий подразделяют на марки по прочности,
приведенные в таблице 2.10.
Таблица2.10 - Марки по прочности при
сдавливании
|
Марки по прочностиПрочность при сдавливании в цилиндре, Мпа
|
|
|
П15
|
>0,5
|
|
П25
|
0,5-0,7
|
|
П35
|
0,7-1,0
|
|
П50
|
1,0-1,5
|
|
П75
|
1,5-2,0
|
|
П100
|
2,0-2,5
|
|
П125
|
2,5-3,3
|
|
П150
|
3,3-4,5
|
|
П200
|
4,5-5,5
|
|
П250
|
5,5-6,5
|
|
П300
|
6,5-8,0
|
|
П350
|
5,0-10,0
|
|
П400
|
>10,0
|
Марки по прочности гравия в
зависимости от марок по насыпной плотности должны соответствовать требованиям,
приведённым в таблице 2.11 [9].
Таблица 2.11 - Марки по прочности в
зависимости от марок по насыпной плотности
|
Марки по насыпной плотностиПрочность при сдавливании в
цилииндре, Мпа
|
|
|
250
|
П25
|
|
300
|
П35
|
|
350
|
П50
|
|
400
|
П50
|
|
450
|
П75
|
|
500
|
П100
|
|
600
|
П125
|
|
700
|
П150
|
|
800
|
П200
|
|
900
|
-
|
Гравий должен быть морозостойкими и
обеспечивать требуемую марку легкого бетона по морозостойкости. Потеря массы
после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не должна превышать
8%.
При производстве гравия должна
проводиться его радиационно-гигиеническая оценка для определения средней
удельной активности содержащихся в них естественных радионуклидов. Эти данные
должны учитываться при решении вопроса о возможности применения гравия для
приготовления бетона строительных конструкций жилых и общественных зданий по
результатам радиационно-гигиенической оценки этого бетона в соответствии с
Основными санитарными правилами ОСП-72/87, утвержденными Минздравом СССР.
Удельная активность естественных радионуклидов в гравии, используемом в
качестве теплоизоляционной засыпки в жилых и общественных зданиях, должна
отвечать требованиям ОСП-72/87.
К приемке гравия, транспортированию
и хранению предъявляются следующие требования. Гравий, щебень и песок должны
быть приняты техническим контролем предприятия-изготовителя. Гравий принимают
партиями. Партией считают количество гравия одной фракции и одной марки по
насыпной плотности и прочности, одновременно отгружаемое одному потребителю в
одном железнодорожном составе, но не более 300 м3. При отгрузке
автотранспортом партией считают количество материала, одновременно отгружаемое
одному потребителю в течение суток.
Соответствие качества керамзитового
гравия требованиям стандарта устанавливают по данным входного, операционного и
приемочного контроля. Результаты входного, операционного и приемочного контроля
должны быть зафиксированы в соответствующих журналах лаборатории, ОТК или
других документах.
Порядок проведения, объем и
содержание входного и операционного контроля устанавливают в соответствующей
технологической документации.
Приемочный контроль осуществляют в
соответствии с требованиями настоящего стандарта путем проведения периодических
и приемосдаточных испытаний.
Приемосдаточные испытания гравия
каждой партии проводят для определения зернового состава, насыпной плотности,
прочности.
Для проведения испытаний из потока
материала при загрузке транспортных средств или из конуса (для шлаковой пемзы)
отбирают не менее пяти точечных проб от партии, из которых составляют одну
объединенную пробу [9].
При соблюдении правил раздельного
хранения гравия по маркам допускается осуществлять приемочный контроль качества
заполнителей в процессе производства и проводить отбор точечных проб на
технологических линиях в соответствии с ГОСТ 9758-86.
Объединенную пробу используют для
определения всех показателей качества гравия. Насыпную плотность материала
определяют также в каждой точечной пробе. Объем проб и порядок их отбора
принимают по ГОСТ 9758-86.
При неудовлетворительных результатах
изготовление керамзитового гравия должно быть прекращено до принятия мер,
обеспечивающих соблюдение установленных требований.
Потребитель имеет право проводить
контрольную проверку соответствия керамзитового гравия требованиям настоящего
стандарта, применяя порядок отбора проб в соответствии с ГОСТ 9758-86.
Количество поставляемого гравия
определяют по объему или массе.
Объем поставляемого гравия
определяют обмером его в вагоне или в автомобиле, полученный объем умножают на
коэффициент уплотнения при транспортировании, устанавливаемый по согласованию
изготовителя с потребителем, но не более 1,15.
Количество поставляемого гравия из
весовых единиц в объемные пересчитывают по значению насыпной плотности,
определяемой в состоянии фактической влажности.
Каждую партию гравия сопровождают
документом о качестве, в котором указывают:
наименование и адрес
предприятия-изготовителя;
наименование и количество продукции;
номер и дату выдачи документа;
наименование и адрес потребителя;
зерновой состав;
марку по насыпной плотности;
марку по прочности гравия и щебня;
группу песка;
суммарную удельную эффективную
активность естественных радионуклидов;
обозначение настоящего стандарта.
Гравий, щебень и песок
транспортируют навалом в открытых железнодорожных вагонах и автомашинах в
соответствии с утвержденными в установленном порядке Правилами перевозок грузов
соответствующими видами транспорта.
Гравий, щебень и песок
транспортируют в железнодорожных вагонах с соблюдением требований ГОСТ 22235 и
Правил перевозок грузов и технических условий погрузки и крепления грузов,
утвержденных МПС. Вагоны следует загружать с учетом полного использования их
грузоподъемности.
Гравий и щебень следует хранить
раздельно по фракциям и маркам по насыпной плотности и прочности, песок - по
маркам. При хранении гравий, щебень и песок не должны подвергаться засорению.
.7 Вредные выбросы при
производстве, мероприятия по их устранению
Загрязняющие вещества, поступающие
от предприятий по производству керамических изделий, в зависимости от
конкретных технологических процессов могут попадать с выбросами в воздух, со
стоками в водные объекты и накапливаться на поверхности земли в виде отходов.
Воздействие на окружающую среду также оказывают шум и неприятные запахи.
Характер и уровень загрязнения воздуха, количество твердых отходов и сточных
вод зависят от различных факторов, в частности, от вида используемого сырья,
вспомогательных веществ, топлива, а также от способа производства:
выбросы в воздух: при производстве
керамики могут выделяться пыль / твердые частицы, сажа, газообразные вещества
(оксиды углерода, азота, серы, неорганические соединения фтора и хлора,
органические соединения, тяжелые металлы)
сбросы сточных вод: по большей части
содержат минеральные (взвешенные частицы) и иные неорганические компоненты,
небольшое количество различных органических веществ, а также тяжелые металлы
технологические потери / отходы
производства: отходы при производстве керамических изделий в основном
представляют собой различные осадки, бой изделий, отработанные гипсовые формы и
сорбирующие агенты, сухой остаток (пыль, зола) и отходы упаковки
потребление энергии / выброс CO2:
все отрасли керамической промышленности потребляют значительное количество
энергии, поскольку основные стадии процесса включают сушку и последующий обжиг
при температуре от 800 до 2000°C. В настоящее время в странах-членах ЕС для
обжига применяют преимущественно природный и сжиженный газ (пропан и бутан),
мазут марки EL, кроме этого, топливом могут служить тяжелый мазут, сжиженный
природный газ, биогаз / биомасса, электричество и различные виды твердого
топлива (уголь, нефтяной кокс) [10].
Переработка глины и другого
керамического сырья, особенно сухого, неизбежно ведет к появлению пыли. Сушка
(включая распылительную), измельчение (дробление, помол), рассев, смешение и
транспортировка смесей приводят к образованию особо тонкой пыли. Некоторое
количество пыли выделяется при декорировании и обжиге изделий, а также при
послеобжиговой обработке. Выбросы пыли могут быть связаны не только с сырьевыми
материалами, но и со сгоранием топлива.
Газообразные соединения в основном
выделяются из сырьевых материалов при сушке и обжиге, хотя при сжигании
различных видов топлива также образуются загрязняющие газы, в частности, SOx,
NOx, HF, HCl, летучие органические соединения (ЛОС) и тяжелые
металлы.
Вода расходуется в основном при
роспуске глинистых материалов в процессе производства или при промывке
оборудования, сбросы в воду также имеют место при работе скрубберов мокрой
очистки газов. Вода, добавляемая непосредственно в сырьевую смесь, испаряется
при сушке и обжиге.
Отходы производства в соответствии с
требованиями производственного процесса или спецификации на готовую продукцию
могут быть использованы повторно. Те материалы, которые завод не в состоянии
переработать самостоятельно, передают в другие отрасли либо отправляют на
сторонние предприятия по переработке отходов или на полигоны.
Производство керамзита
сопровождается выбросом загрязняющих веществ в воздух, сбросами вводные
объекты, образованием твердых отходов, шума. В данном разделе приведены уровни
выбросов загрязняющих веществ на стадиях первичного дробления, сухого
измельчения, грануляции, обжига, рассева и дробления, а также в ходе других
технологических операций.
Выбросы загрязняющих веществ в
воздух при производстве керамзита имеют место главным образом в процессе
хранения и транспортировки сырья, первичного дробления и сухого измельчения
глины, грануляции, обжига (непосредственно вспучивания), а также при рассеве и
получении керамзитового гравия. Выбросы при хранении и транспортировке сырья, а
также со складов легковесных гранул носят преимущественно неорганизованный
характер.
На стадии хранения и транспортировки
в зависимости от свойств сырьевых материалов выбросы пыли могут происходить в
передаточных точках конвейеров и накопительных систем.
Первичное дробление, которое
применяют для глин с невысокой влажностью (полусухой процесс), также
сопровождается выбросами пыли. Содержанию пыли в воздухе после прохождения
через тканевый фильтр составляет 0,7 - 3,4 мг/м3.
Сухим измельчением измельчают
относительно сухие глины. Кроме пыли, при этом выделяются диоксиды серы и
оксиды азота (продукты сгорания тяжелого мазута). Значения выбросов при сухом
измельчении после соответствующей системы фильтрации следующий:
диоксид серы: 0,02 - 0,20 г./м;
оксиды азота, в пересчете на NO2:
0,11 - 0,14 г./м;
Влияние технологии производства и
применяемого вида топлива на общий уровень выбросов предприятия невелико,
основную роль играет качество сырья. Сырьевые материалы являются источником
органических веществ и диоксида серы (как продукта разложения пирита и
марказита). Эти газы присутствуют в неочищенном газе и составляют обязательную
часть процесса вспучивания.
В таблице 2. собраны данные по
уровням выбросов при обжиге и сушке после соответствующих систем очистки
(электрофильтры, мокрая очистка газов) [10].
Таблица 2.12 - Различия концентраций
пыли в отходящих газах обжига (после соответствующей системы очистки)
|
Загрязняющее вещество
|
Единицы измерения
|
Интервал концентраций
|
|
Пыль
|
мг/м3
|
9-200
|
|
SO2
|
мг/м3
|
200-2000
|
|
NOx
|
мг/м3
|
120-930
|
|
HC
|
мг/м3
|
2,7-250
|
|
HF
|
мг/м3
|
0,4-20
|
|
СО
|
мг/м3
|
50-2600
|
|
Общее содержание органических веществ
|
мг/м3
|
10-800
|
|
Диоксины
|
нг/м3
|
<0,1
|
|
Данные представлены для содержания O2 на уровне 13 - 16 об.%.
Число результатов определения других загрязняющих веществ, кроме пыли и SO2,
невелико.
|
Ниже приводятся данные о содержании
загрязняющих веществ в отходящих газах при обжиге керамзита во вращающейся
печи, оборудованной электрофильтрационной системой обеспыливания:
пыль: менее 50 мг/м3;
SOx: 1700-1800 мг/м3;
фтор, в пересчете на HF: менее 5
мг/м3;
Также пылеобразование происходит при
ситовой классификации керамзита по фракциям и в ходе дробления на песок.
Содержание пыли: 4,3 - 50,0 мг/м3.
На ряде предприятий в настоящее
время установлены скрубберы мокрой очистки. Воду главным образом используют при
подготовке сырьевых материалов и формовании. При производстве керамзита не
происходит образования сточных вод, поэтому объем сбросов незначителен. Вода
охлаждения печей проходит через маслоотделитель и возвращается в контур, вода в
составе массы полностью испаряется в процессе сушки.
Заключение
В данном курсовом проекте была
разработана и предложена технологическая схема производства керамзитового
гравия. Данная технология соответствует рациональному и оптимальному
использованию ресурсов и сырья, технологического и теплотехнического
оборудования и современному уровню развития отрасли.
В работе произведен расчет
химического состава керамзита, характеристики которого способны удовлетворить
требования потребителей, и соответствуют стандартам, а также расчет
материального баланса с учетом всех переделов технологического процесса. В
соответствии с этим был осуществлен подбор основного и вспомогательного
технологического оборудования, которое должно обеспечить надежный ход
технологического процесса. Критериями подбора оборудования были потребляемая
мощность, энергоемкость, расходы на содержание и эксплуатацию оборудования,
производительность для выполнения производственной программы.
Данная технологическая схема
призвана обеспечить сокращение производственного цикла, снижение брака,
повышение физико-механических показателей, конкурентоспособность керамзита, а,
следовательно, и низкую себестоимость, большие объемы производства и качество.
Приведены данные по контролю
производства, вредным выбросам при производстве керамзитового гравия и
мероприятия по их устранению.
Список используемых
источников
керамзитовый гравий химический технологический
1. Августинник, А.И. Керамика / А.И. Августинник. - Л.: Стройиздат,
1975. - 529 c.
. Балкевич, В.Л. Техническая керамика / В.Л. Балкевич. - М.:
Стройиздат, 1968. - 230 с.
. Канаев, В.К. Новая технология строительной керамики / В.К.
Канаев. - М.:
Стройиздат, 1990. - 264 с.
. Кошляк, Л.Л. Производство изделий строительной керамики / Л.Л.
Кошляк, В.В. Калиновский. - М.: Высшая школа, 1990. - 207 с.
. Гузман, И.Я. Химическая технология керамики / И.Я. Гузман - М.:
Риф-стройматериалы, 2003.
. Мороз, И.И. Технология строительной керамики / И.И. Мороз. - М.:
Кнорус, 2011. - 384 с.
. Крупа, А.А. Химическая технология керамических материалов / А.А.
Крупа, В.С. Городовой - К.: Вiща школа, 1990.
8. Дятлова, Е.М. Химическая технология керамики и огнеупоров:
учеб. пособие для студентов / Е.М. Дятлова, С.А. Гайлевич, В.А. Бирюк. - Мн.:
БГТУ, 2004. - 48 с.
9. Государственный стандарт союза ССР 9757 - 90 - 1991. Гравий,
щебень и песок искусственный. Технические условия.
10. Справочный (рекомендательный) документ по наилучшим доступным
технологиям «Производство керамических изделий», 2007.−250 с.