ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА ИЗ СТЕКЛОБОЯ

Заявленное техническое решение относится к производству теплоизоляционных материалов, а именно к производству гранулированного пеностекла.
Известно техническое решение производства гранулированного пеностекла Патент RU 2162825 (C03C 11/00, 10.02.2001, Способ изготовления гранулированного пеностекла из стеклобоя). Приведенная в данном способе технологическая линия состоит из следующих машин, оборудования и агрегатов, установленных последовательно и взаимосвязано: склад стеклобоя, аппарат очистки от примесей (измельчитель, моечно-сушильный барабан), бункер запаса чистого стеклобоя, измельчитель (мельницы), бункер запаса молотого стекла (бункер тонкомолотой шихты), гранулятор (тарельчатый гранулятор), печь для сушки гранул (ленточно-сетчатая сушилка, обогреваемая горючими газами), бункер запаса гранул полуфабриката (бункер запаса сырцовых гранул), вибросито, вращающаяся печь вспенивания (обогреваемая горячими газами), вращающаяся печь отжига, склад готовой продукции.
Однако, описанная выше технологическая линия имеет следующие недостатки:
- использование гранулятора для смешения порошков стекла и порообразователя с раствором жидких компонентов не обеспечивает равномерное распределение всех компонентов в пеностекольной смеси, так как при добавлении жидких компонентов к сухим порошкам в грануляторе происходит налипание сухих порошков на капли жидких компонентов с образованием сырцовых гранул полуфабриката, в которых жидкие компоненты находятся в центре сырцовой гранулы полуфабриката, а сухие порошки - снаружи. При вспенивании таких сырцовых гранул полуфабриката получается низкокачественное гранулированное пеностекло с повышенной плотностью и неравномерной структурой.
- использование измельчителя для одновременного помола и смешения порообразователя и стеклобоя не обеспечивает хорошего распределения порообразователя в порошке стекла при использовании жидкого порообразователя, так как при добавлении небольшого количества жидкого порообразователя (1-5% от массы стеклобоя) может происходить налипание всего количества жидкого порообразователя на внутренние поверхности измельчителя, в результате чего порообразователь не распределиться в массе молотого стекла, что приведет к получению низкокачественного гранулированного пеностекла с высокой плотностью.
- подача мелких сырцовых гранул в гранулятор после отсева с вибросита снижает качество конечного продукта. Как правило, мелкие сырцовые гранулы полуфабриката практически не содержат в своем составе порообразователя. Поэтому при их повторной подаче в гранулятор образуются более крупные сырцовые гранулы полуфабриката, внутри которых остаются некачественные мелкие сырцовые гранулы. Это привод к получению некачественного гранулированного пеностекла с неравномерной структурой.
- использование ленточно-сетчатой сушилки (печь для сушки гранул) требует повышенного времени сушки за счет статичного положения сырцовых гранул полуфабриката, что приводит к низкой производительности печи для сушки гранул.
- использование оборудования, работающего на газе и мазуте, требует повышенных требований безопасности всего производства и предъявляет высокие требования к обслуживающему персоналу. Кроме того, необходима регенерация тепла отходящих дымовых газов и их очистка от вредных примесей, таких как оксиды азота, серы.
- применение печи отжига для остывания гранулированного пеностекла до 30°С в течение 2-х часов сильно снижает скорость производства продукции.
- низкая производительность вращающейся печи вспенивания, так как для подачи сырцовых гранул полуфабриката и разделяющей среды во вращающуюся печь вспенивания не применяется точных средств регулирования. В противном случае, при низкой скорости подачи материалов во вращающуюся печь вспенивания выпуск готовой продукции будет низким при высоких затратах на вспенивание, при высокой скорости подачи материалов - сырцовые гранулы не успеют прогреться и вспениться с получением качественного гранулированного пеностекла, при высоком соотношении количества разделяющей среды к сырцовым гранулам полуфабриката увеличатся затраты на нагрев разделяющей среды, при низком соотношении - сырцовые гранулы полуфабриката начнут слипаться между собой с получением низкокачественного гранулированного пеностекла.
Задача, решаемая полезной моделью
Задачей заявленного технического решения является повышение качества выпускаемой продукции, расширение сырьевой базы, повышение производительности технологической линии, повышение экологичности технологической линии, расширение технологических возможностей технологической линии за счет равномерного распределения компонентов в пеностекольной смеси, за счет возможности введения дополнительных добавок в пеностекольную смесь, за счет повторного измельчения мелких сырцовых гранул полуфабриката, за счет использования различных видов порообразователя, за счет использования высокопроизводительного оборудования, за счет снижения вредных выбросов в атмосферу от сжигания топлива, за счет обеспечения разделения гранулированного пеностекла по фракционному составу.
Технический результат достигается тем, что технологическая линия производства гранулированного пеностекла, включающая установленные и взаимосвязанные посредством транспортеров склад стеклобоя, аппарат очистки от примесей, бункер запаса чистого стеклобоя, измельчитель, бункер запаса молотого стекла, гранулятор, печь для сушки гранул, вибросито, бункер запаса гранул полуфабриката, вращающаяся печь вспенивания, склад готовой продукции согласно полезной модели снабжена смесителем пеностекольной смеси, установленным перед гранулятором, первой дополнительной технологической ниткой получения тонкомолотой сухой добавки к пеностекольной смеси, включающей склад твердых добавок, измельчитель добавок, бункер запаса молотых добавок, второй дополнительной технологической ниткой подготовки раствора жидких компонентов, включающей бункер запаса порообразователя, бункер жидких компонентов, выполнением печи для сушки гранул в виде барабанной электрической сушилки, дробилкой, установленной совместно с виброситом после печи для сушки гранул, третьей дополнительной технологической ниткой возврата мелких сырцовых гранул полуфабриката в бункер запаса чистого стеклобоя, весовым дозатором гранул полуфабриката и весовым дозатором разделяющей среды, установленными перед вращающейся печью вспенивания, бункером запаса разделяющей среды, установленным перед весовым дозатором разделяющей среды, вращающимся холодильником, установленным после вращающейся печи вспенивания, с возможностью быстрого охлаждения вспененных гранул, аппаратом разделения по фракциям, установленным после вращающегося холодильника, с возможностью одновременного отделения разделяющей среды и разделения гранулированного пеностекла по фракциям.
В прототипе производят смешение тонкомолотого порошка стекла и порообразователя с раствором жидких компонентов непосредственно в грануляторе. При таком решении жидкость не распределяется равномерно в объеме сырцовой гранулы полуфабриката, а остается преимущественно внутри сырцовой гранулы полуфабриката, что приводит к получению низкокачественного гранулированного пеностекла с неравномерной структурой. В предлагаемой технологической линии перед гранулятором установлен дополнительно смеситель пеностекольной смеси, в котором появляется возможность перемешать сухие порошки с жидкими компонентами с получением пеностекольной смеси перед подачей в гранулятор. Применение дополнительного смесителя пеностекольной смеси позволяет обеспечить равномерное распределение всех компонентов в объеме пеностекольной смеси, что приводит к получению качественного гранулированного пеностекла с равномерно-распределенными порами.
Предлагаемая технологическая линия снабжена первой дополнительной технологической ниткой получения тонкомолотой сухой добавки к пеностекольной смеси, включающей склад твердых добавок, измельчитель добавок, бункер запаса молотых добавок. Подача тонкомолотой сухой добавки в смеситель пеностекольной смеси позволяет получить гранулированное пеностекло повышенного качества с улучшенными характеристиками конечного продукта, например, химическая активность гранулированного пеностекла или его цвет.
Предлагаемая технологическая линия снабжена второй дополнительной технологической ниткой подготовки раствора жидких компонентов, включающей бункер запаса порообразователя, бункер жидких компонентов. В прототипе порообразователь подают на вход измельчителя стеклобоя, где происходит одновременное измельчение и смешение стеклобоя и порообразователя. Это накладывает ограничения на использование жидкого порообразователя, так как возникает проблема равномерного распределения небольшого количества жидкого порообразователя (1-5% масс.) в массе порошка стекла. В предлагаемой технологической линии порообразователь поступает в бункер жидких компонентов, что не только позволяет использовать порообразователь, поставляемый как в виде сухих порошков, так и в виде жидкостей, но и обеспечить равномерное смешение жидких компонентов в количестве около 20% масс. с сухими порошками с получением качественной пеностекольной смеси с равномерно распределенными компонентами, вспенивание которой приводит к получению качественного гранулированного пеностекла с равномерно-распределенными порами. Таким образом, дополнительная технологическая нитка подготовки раствора жидких компонентов позволяет расширить сырьевую базу за счет использования порообразователя в сухом и жидком виде, с получением качественного конечного гранулированного пеностекла.
В прототипе осуществляют сушку сырцовых гранул полуфабриката в печи для сушки гранул, выполненной в виде газовой ленточно-сетчатой сушилки, в слое до 100 мм. Такое решение требует повышенного времени сушки за счет статичного положения сырцовых гранул полуфабриката. В предлагаемом техническом решении применение печи для сушки гранул в виде барабанной электрической сушилки вместо газовой ленточно-сетчатой приводит к увеличению скорости сушки сырцовых гранул полуфабриката за счет постоянного перемещения сырцовых гранул полуфабриката по барабану, а использование для нагрева электричества вместо потока горячих газов, образующихся в процессе сжигания топлива, позволяет исключить вредные выбросы в атмосферу от сжигания топлива. Таким образом, выполнение печи для сушки гранул в виде барабанной электрической сушилки позволяет повысить производительность и экологичность технологической линии.
В предлагаемой технологической линии совместно с виброситом установлена дробилка, предназначенная для дробления крупных сырцовых гранул полуфабриката. Для наиболее эффективной работы вращающейся печи вспенивания необходимо обеспечить подачу сырцовых гранул полуфабриката имеющих одинаковую скорость нагрева, т.е. сырцовые гранулы полуфабриката должны иметь примерно одинаковый размер. В противном случае, как в прототипе, при максимальной производительности вращающейся печи крупные сырцовые гранулы полуфабриката не успеют прогреться и вспениться во всем объеме, что приведет к получению низкокачественной продукции. Таким образом, дробление крупных сырцовых гранул полуфабриката и выбор средней фракции перед подачей во вращающуюся печь вспенивания, позволяет повысить производительность технологической линии. В прототипе, бункер запаса гранул полуфабриката установлен перед виброситом. В предлагаемой технологической линии бункер запаса гранул полуфабриката установлен после вибросита для того, чтобы обеспечить наполнение бункера запаса гранул полуфабриката сырцовыми гранулами полуфабриката, уже прошедшими операцию дробления на дробилке, отсева на вибросите и готовыми к подаче в вращающуюся печь вспенивания.
Как правило, мелкие сырцовые гранулы полуфабриката практически не содержат в своем составе порообразователя. Поэтому при их повторной подаче в гранулятор, как в прототипе, образуются более крупные сырцовые гранулы полуфабриката, внутри которых остаются некачественные мелкие сырцовые гранулы. При вспенивании таких сырцовых гранул получается низкокачественное гранулированное пеностекло с неравномерной структурой. В предлагаемой технологической линии после вибросита мелкие сырцовые гранулы полуфабриката по третьей дополнительной технологической нитке направляются, например, при помощи ленточного транспортера, на повторную переработку в бункер запаса чистого стеклобоя, где происходит их помол и смешение с порошком стекла. Повторное смешение измельченных мелких сырцовых гранул полуфабриката с сухими порошками и жидкими компонентами позволяет получить качественную пеностекольную смесь, при вспенивании которой получится качественное гранулированное пеностекло.
При вспенивании сырцовых гранул полуфабриката, представляющих собой смесь разнообразного фракционного состава, используется значительное количество разделяющей среды, которую необходимо нагревать и охлаждать. По сравнению с прототипом, точное весовое дозирование подачи сырцовых гранул полуфабриката и разделяющей среды во вращающуюся печь вспенивания, обеспечивает минимальное количество разделяющей среды, которое позволяет исключить налипание пеностекольной массы на поверхность барабана вращающейся печи вспенивания, исключить нагрев излишней разделяющей среды и, таким образом, максимально повысить производительность вращающейся печи вспенивания. Предлагаемая технологическая линия снабжена весовым дозатором гранул полуфабриката и весовым дозатором разделяющей среды, установленными на входе вращающейся печи вспенивания для точной подачи сырцовых гранул полуфабриката и разделяющей среды. Для равномерной работы технологической линии необходимо исключить простои оборудования, связанные с подготовкой материалов перед их подачей в весовые дозаторы. Для этой цели перед весовыми дозаторами устанавливают накопительные бункера, в которых всегда содержится запас материалов для подачи на весовое дозирование. В предлагаемой технологической линии, так же как и в прототипе, сырцовые гранулы полуфабриката накапливаются в бункере запаса гранул полуфабриката, откуда они поступают в весовой дозатор гранул полуфабриката. Для непрерывной подачи разделяющей среды, предлагаемая технологическая линия снабжена дополнительным бункером запаса разделяющей среды, установленным перед весовым дозатором разделяющей среды. Таким образом, весовое дозирование гранул полуфабриката и разделяющей среды перед подачей во вращающуюся печь вспенивания позволяет увеличить производительность технологической линии.
В предлагаемой технологической линии после вращающейся печи вспенивания установлен вращающийся холодильник, в котором происходит быстрое остывание гранулированного пеностекла до температуры не более 50°С за время менее 30 минут без изменения прочностных характеристик получаемого гранулированного пеностекла. По сравнению с прототипом, отказ от использования печей отжига для постепенного охлаждения гранул в течение 2-х часов, позволяет значительно увеличить скорость производства гранулированного пеностекла и, тем самым, увеличить производительность линии.
В предлагаемой технологической линии, по сравнению с прототипом, перед складом готовой продукции установлен аппарат разделения гранулированного пеностекла по фракциям, позволяющий одновременно отделить от гранулированного пеностекла мелкофракционную разделяющую среду и разделить гранулированное пеностекло по нескольким фракциям, например, получить фракции до 3 мм, 3-10 мм, более 10 мм. Разделение гранулированного пеностекла позволяет увеличить эффективность его использования в различных областях применения, например, для получения теплоизоляционных растворов предпочтительно использовать мелкое гранулированное пеностекло (фракция до 3 мм), для теплоизоляционных пустотных блоков - среднюю фракцию (3-10 мм), для теплоизоляционных засыпок - крупную фракцию гранулированного пеностекла (более 10 мм). Таким образом, разделение гранулированного пеностекла по фракционному составу позволяет расширить технологические возможности технологической линии производства гранулированного пеностекла за счет получения продукта, отсортированного по фракционному составу.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является улучшение качества продукции за счет равномерного распределения компонентов в пеностекольной смеси, введения дополнительных добавок и повторного измельчения мелких сырцовых гранул полуфабриката, возможность использования порообразователя в виде порошка или жидкости, повышение производительности и экологичности технологической линии, разделение гранулированного пеностекла по фракционному составу.
Техническое решение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена технологическая линия производства гранулированного пеностекла.
Технологическая линия производства гранулированного пеностекла состоит из следующих взаимосвязанных основных технологических аппаратов: склад стеклобоя 1, аппарат очистки от примесей 2, бункер запаса чистого стеклобоя 3, измельчитель 4, бункер запаса молотого стекла 5, склад твердых добавок 6, измельчитель добавок 7, бункер запаса молотых добавок 8, бункер жидких компонентов 9, бункер запаса порообразователя 10, смеситель пеностекольной смеси 11, гранулятор 12, печь для сушки гранул 13, вибросито 14, дробилка 15, бункер запаса гранул полуфабриката 16, бункер запаса разделяющей среды 17, весовой дозатор гранул полуфабриката 18, весовой дозатор разделяющей среды 19, вращающаяся печь вспенивания 20, вращающийся холодильник 21, аппарат разделения по фракциям 22, склад готовой продукции 23.
Стеклобой со склада стеклобоя 1 направляется в аппарат очистки от примесей 2, где происходит предварительное дробление стеклобоя и удаления примесей. Дробленый очищенный стеклобой накапливается в бункере запаса чистого стеклобоя 3, откуда он направляется в измельчитель 4, где происходит помол до требуемого размера частичек, и далее он накапливается в бункере запаса молотого стеклобоя 5.
Технологические добавки со склада твердых добавок 6 проходят через измельчитель добавок 7, где происходит их помол до требуемого размера частиц. После измельчения они накапливаются в бункере запаса молотых добавок 8.
В отдельном бункере жидких компонентов 9 готовится раствор жидких компонентов, в который дополнительно из бункера запаса порообразователя 10 поступает порообразователь.
Молотое стекло из бункера запаса молотого стекла 5, молотые добавки из бункера запаса молотых добавок 8 и раствор жидких компонентов из бункера жидких компонентов 9, перемешиваются в смесителе пеностекольной смеси 11 с получением пеностекольной смеси. Пеностекольная смесь окатывается в грануляторе 12 с получением сырцовых гранул полуфабриката, которые проходят сушку в печи для сушки гранул 13, выполненной в виде барабанной электрической сушилки.
Высушенные сырцовые гранулы полуфабриката поступают на вибросито 14, с которого крупные сырцовые гранулы полуфабриката поступают на дробилку 15, где происходит дробление до гранул среднего размера, которые после дробления возвращаются на вибросито 14. Средняя фракция сырцовых гранул полуфабриката накапливается в бункере запаса гранул полуфабриката 16. Мелкие гранулы полуфабриката с вибросита 14 направляются, например, при помощи ленточного конвейера, на повторное измельчение в бункер запаса чистого стеклобоя 3.
Из бункера запаса гранул полуфабриката 16 и бункера запаса разделяющей среды 17 материалы, проходя через весовой дозатор гранул полуфабриката 18 и весовой дозатор разделяющей среды 19, в заданной пропорции подаются во вращающуюся печь вспенивания 20. На выходе из вращающейся печи вспенивания гранулированное пеностекло и разделяющая среда пересыпаются во вращающийся холодильник 21, где происходит их охлаждение до низких температур.
Далее гранулированное пеностекло совместно с разделяющей средой пересыпаются в аппарат разделения по фракциям 22, на выходе из которого разделяющая среда направляется обратно в бункер запаса разделяющей среды 17, а гранулированное пеностекло, отсортированное по фракциям, направляется на склад готовой продукции 23.
Таким образом, данная технологическая линия обеспечивает повышение качества продукции, расширение сырьевой базы, повышение производительности, повышение экологичности, расширение ассортимента продукции.