ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА БЛОЧНОГО ПЕНОСТЕКЛА ИЗ СТЕКЛОБОЯ

Заявленное техническое решение относится к производству теплоизоляционных материалов, а именно к производству блочного пеностекла.
Известно техническое решение производства блочного пеностекла Патент RU 46751 (С03С 11/00, 27.05.2005, Комплексная технологическая линия производства пеносиликатных материалов). Технологическая линия производства блочного пеностекла состоит из следующих машин, оборудования и агрегатов, установленных последовательно и взаимосвязано: склад стеклобоя, аппарат очистки от примесей (сушилка для стеклобоя, магнитный сепаратор), измельчитель (молотковая дробилка, виброцентробежная мельница), бункер запаса порообразователя (бункер для пенообразователя), бункер запаса жидкого стекла (емкость для жидкого стекла), бункер запаса воды (емкость для воды), мельница мокрого помола, смеситель жидкостей, смеситель пеностекольной смеси (скоростной смеситель), гранулятор (барабанный гранулятор), печь для сушки гранул, печь термообработки (проходная туннельная печь), опиловочный станок, дробилка, склад пеностекольных блоков и склад пеностекольного щебня.
Основные недостатки данной технологической линии заключаются
- в медленном регулировании технологического режима для получения качественной продукции при колебаниях состава исходного стеклобоя за счет того, что водный раствор порообразователя из мельницы мокрого помола поступает в смеситель жидкостей, где происходит его перемешивание с жидким стеклом. При этом, так как каждая загрузка мельницы мокрого помола должна обеспечивать потребность всего производства в порообразователе в течение как минимум 12 часов, то приготовленный раствор жидких компонентов в смесителе жидкостей невозможно будет изменить до тех пор пока он не израсходуется полностью. Это может привести к тому, что при изменении состава исходного стеклобоя в течение 12 часов будет производиться некачественная продукция.
- в высоких энергетических затратах технологической линии по причине низкой эффективности процесса термообработки, который осуществляется в проходной туннельной печи, предназначенной одновременно для вспенивания пеностекольных блоков при температуре около 800°С и отжига пеностекольных блоков с постепенным снижением температуры до 30°С. Проведение операции вспенивания и отжига пеностекольных блоков в одной печи термообработки требует высоких энергетических затрат для поддержания большой разницы температур между 800°С и 30°С на входе и выходе печи термообработки.
- в низкой производительности измельчителя, смесителя пеностекольной смеси, печи термообработки, так как для подачи чистого стеклобоя в измельчитель необходима одновременная работа аппарата очистки от примесей, для подачи молотого стекла в смеситель пеностекольной смеси необходима одновременная работа измельчителя, для подачи гранул в печь термообработки необходима одновременная работа гранулятора. Но при производстве всегда случаются остановки оборудования для обслуживания и ремонта, которые не должны отражаться работе каждой стадии и всего производства.
Следует также отметить, что ценность пеностекольного щебня, являющегося побочным продуктом производства пеностекольных блоков, в несколько раз ниже ценности пеностекольных блоков (пеностекольный щебень примерно в 3 раза дешевле пеностекольных блоков) практически при одинаковых затратах, поэтому экономически выгодно использовать часть пеностекольного щебня для получения блочного пеностекла.
Задача, решаемая полезной моделью
Задачей заявленного технического решения является повышение качества продукции, снижение энергетических затрат технологической линии, повышение производительности технологической линии, повышение эффективности технологической линии, расширение технологических возможностей технологической линии за счет оперативного регулирования соотношения реагентов при непостоянном составе исходного стеклобоя, за счет повышения эффективности процесса термообработки, за счет максимальной загрузки оборудования, исключающей простаивание, за счет уменьшения количества образующейся сопутствующей продукции, за счет обеспечения разделения пеностекольного щебня по фракционному составу.
Технический результат достигается тем, что технологическая линия производства блочного пеностекла, включающая установленные и взаимосвязанные посредством транспортеров склад стеклобоя, аппарат очистки от примесей, измельчитель, бункер запаса порообразователя, бункер запаса жидкого стекла, бункер запаса воды, смеситель жидкостей, смеситель пеностекольной смеси, гранулятор, печь для сушки гранул, печь термообработки, опиловочный станок, дробилка, склад пеностекольных блоков и склад пеностекольного щебня согласно полезной модели бункер запаса воды соединен со смесителем жидкостей, а бункер запаса порообразователя соединен со смесителем пеностекольной смеси, печь термообработки выполнена в виде печи вспенивания и печи отжига, установленных последовательно, перед измельчителем установлен дополнительный бункер запаса чистого стеклобоя, перед смесителем пеностекольной смеси установлен дополнительный бункер запаса молотого стекла, перед печью вспенивания установлен дополнительный бункер запаса гранул полуфабриката, после дробилки установлена дополнительная технологическая нитка, включающая последовательно установленные вибросито, бункер запаса пеностекольного щебня и смеситель, выход которого соединен со входом печи вспенивания.
В прототипе порообразователь и вода поступают в мельницу мокрого помола для измельчения, а затем водный раствор молотого порообразователя перемешивают с жидким стеклом в отдельном смесителе жидкостей с получением раствора жидких компонентов, которые направляют в смеситель пеностекольной смеси на смешение с тонкомолотым порошком стекла. При изменении характеристики исходного сырья - несортированного стеклобоя, для обеспечения наиболее эффективного вспенивания и получения качественного конечного продукта необходимо изменить количество порообразователя в пеностекольной смеси. В прототипе порообразователь поступает в пеностекольную смесь совместно с раствором жидких компонентов, подаваемых в смеситель пеностекольной смеси из смесителя жидкостей. Поэтому для изменения только количества порообразователя в пеностекольной смеси при неизменном соотношении остальных компонентов (воды, жидкого стекла, тонкомолотого порошка стекла) необходимо вначале израсходовать уже приготовленный раствор жидких компонентов и затем приготовить новый раствор с откорректированным содержанием порообразователя. При промышленной работе технологической линии это может привести к тому, что при изменении состава исходного стеклобоя в течение до 12 часов будет производиться некачественная продукция. Таким образом, в прототипе, одна операция приготовления пеностекольной смеси зависит от операции приготовления раствора жидких компонентов, что не позволяет оперативно изменять количество порообразователя в пеностекольной смеси для обеспечения эффективного вспенивания, что, в конечном итоге, снижает качество конечного продукта. В предлагаемой технологической линии оборудование размещено таким образом, что порообразователь поступает из бункера запаса порообразователя в смеситель пеностекольной смеси, а вода из бункера запаса воды поступает в смеситель жидкостей. Независимая подача в смеситель пеностекольной смеси порообразователя из бункера запаса порообразователя и раствора жидких компонентов из смесителя жидкостей позволяет оперативно регулировать их соотношение и подстраивать технологический режим производства в зависимости от характеристик исходного сырья, что позволяет исключить получение низкокачественной конечной продукции.
При производстве блочного пеностекла в печь термообработки загружают пеностекольную смесь и производят ее быстрое (не более 2х часов) вспенивание при температуре около 800°C с получением пеностекольных блоков. Затем, для обеспечения целостности пеностекольных блоков после охлаждения (чтобы не растрескался) производят операцию отжига, заключающуюся в медленном (до 24 часов) охлаждении пеностекольных блоков в печи термообработки до температуры около 30°C. Для понижения температуры производят специальные мероприятия, например, из печи термообработки удаляют нагретый горячий воздух. В прототипе вспенивание и отжиг пеностекольных блоков осуществляют в одной проходной туннельной печи (печь термообработки), что приводит к охлаждению зоны высокотемпературного вспенивания при отжиге пеностекольных блоков, и поэтому, требует высоких энергетических затрат для поддержания большой разницы температур между 800°C на входе печи, где происходит высокотемпературное вспенивание, и 30°C на выходе печи, откуда остывшие блоки направляют на опиловочный станок. В предлагаемой технологической линии для обеспечения максимальной эффективности процесса термообработки печь термообработки выполнена в виде последовательно установленных печи вспенивания, предназначенной для вспенивания пеностекольных блоков, и печи отжига, предназначенной для отжига пеностекольных блоков. В печи вспенивания происходит вспенивание пеностекольных блоков при температуре около 800°C, причем высокая температура поддерживается на входе и выходе печи, что не требует дополнительных мероприятий на охлаждение печи в зоне выгрузки пеностекольных блоков и дополнительных энергетических затрат на поддержание высоких температур при вспенивании. После высокотемпературной печи вспенивания еще не остывшие сформированные пеностекольные блоки перемещают в низкотемпературную печь отжига, где происходит их охлаждение примерно с 500°C до 30°C. Поддержание разницы температур между 500°C и 30°C в печи отжига требует значительно меньше энергетических затрат не только за счет меньшей разности температур на входе и выходе печи отжига, но и за счет того, что пеностекольные блоки поступают в печь отжига уже нагретыми с полностью завершенными процессами вспенивания. Таким образом, по сравнению с прототипом, разделение в предлагаемой полезной модели печи термообработки на две печи - печь вспенивания и печь отжига позволяет снизить энергетические затраты технологической линии производства блочного пеностекла.
В прототипе чистый стеклобой поступает в измельчитель напрямую из аппарата очистки от примесей, тонкомолотый порошок стекла поступает в смеситель пеностекольной смеси напрямую из измельчителя, сырцовые гранулы полуфабриката поступают в печь термообработки напрямую из печи для сушки гранул. Это требует одновременной работы аппарата очистки от примесей, измельчителя, смесителя пеностекольной смеси, гранулятора, печи для сушки гранул, печи термообработки. Причем при различной производительности этих аппаратов потребуются промежуточные выключения оборудования с более высокой производительностью, чтобы уменьшить подачу материалов в оборудование с меньшей производительностью. А остановка любого из вышеперечисленного оборудования на обслуживание или ремонт потребует остановку всей технологической линии. Кроме того, недопустимо, чтобы самый дорогостоящий технологический процесс - вспенивание сырцовых гранул полуфабриката в печи термообработки зависел от постоянной работы всех аппаратов в технологической линии, необходимо обеспечить непрерывную подачу сырцовых гранул полуфабриката в печь термообработки без остановок и задержек. Таким образом, в прототипе, измельчитель, смеситель пеностекольной смеси, печь термообработки работают с низкой производительностью по причине постоянной зависимости от текущей работы оборудования, расположенного перед ними в технологической схеме. В предлагаемой технологической линии перед измельчителем установлен дополнительный бункер запаса чистого стеклобоя, перед смесителем пеностекольной смеси - дополнительный бункер запаса молотого стекла, перед печью термообработки - дополнительный бункер запаса гранул полуфабриката. Использование дополнительных бункера запаса чистого стеклобоя, бункера запаса молотого стекла, бункера запаса гранул полуфабриката позволяет сделать операции измельчения чистого стеклобоя с получением молотого стекла, смешения тонкомолотого порошка стекла с порообразователем и жидкими реагентами с получением пеностекольной смеси, и подачу сырцовых гранул полуфабриката в печь термообработки независимыми от предыдущих операций, что позволяет увеличить производительность технологической линии за счет максимальной загрузки измельчителя, смесителя пеностекольной смеси, печи термообработки, исключающей их простаивание.
В технологическую линию добавлена дополнительная технологическая нитка, установленная после дробилки, предназначенной для дробления пеностекольного щебня, и включающая последовательно установленные вибросито, бункер запаса пеностекольного щебня и смеситель, выход которого соединен с входом печи вспенивания. Нитка предназначена для возврата части пеностекольного щебня, образующего в результате опиловки пеностекольных блоков на опиловочном станке, и его смешения с сырцовыми гранулами полуфабриката перед подачей в печь вспенивания. Дополнительная технологическая нитка возврата части пеностекольного щебня в печь вспенивания позволяет увеличить эффективность всей технологической линии производства блочного пеностекла за счет уменьшения количества значительно менее ценного побочного продукта - пеностекольного щебня и его переработки в пеностекольные блоки.
Дополнительно, по сравнению с прототипом, вибросито, установленное в дополнительной технологической нитке перед складом пеностекольного щебня, позволяет разделить пеностекольный щебень по фракционному составу, например, получить фракции до 3 мм, 3-20 мм, более 20 мм. Установленное вибросито позволяет не только получить смесь пеностекольного щебня различных фракций, как в прототипе, но и разделить пеностекольный щебень по фракционному составу. Разделение пеностекольного щебня позволяет увеличить эффективность его использования в различных областях применения. Например, для производства теплоизоляционных растворов необходимо использовать мелкий пеностекольный щебень (пеностекольный песок фракции до 3 мм), а для теплоизоляционных засыпок предпочтительно использовать пеностекольный щебень среднего размера (фракция 3-20 мм), который не только значительно легче пеностекольного песка, но и отлично распределяются в различных конструкциях. Таким образом, разделение пеностекольного щебня по фракционному составу позволяет расширить технологические возможности технологической линии производства блочного пеностекла за счет получения продукта, отсортированного по фракционному составу.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение качества продукции за счет оперативного регулирования технологического режима производства, снижение энергетических затрат технологической линии, повышение производительности технологической линии, разделение пеностекольного щебня по фракционному составу и переработка части пеностекольного щебня в более ценные пеностекольные блоки.
Техническое решение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена технологическая линия производства блочного пеностекла.
Технологическая линия производства блочного пеностекла, включает следующие взаимосвязанные основные технологические аппараты: склад стеклобоя 1, аппарат очистки от примесей 2, бункер запаса чистого стеклобоя 3, измельчитель 4, бункер запаса молотого стекла 5, бункер запаса жидкого стекла 6, бункер запаса воды 7, смеситель жидкостей 8, бункер запаса порообразователя 9, смеситель пеностекольной смеси 10, гранулятор 11, печь для сушки гранул 12, бункер запаса гранул полуфабриката 13, бункер запаса пеностекольного щебня 14, смеситель 15, печь вспенивания 16, печь отжига 17, опиловочный станок 18, склад пеностекольных блоков 19, дробилка 20, вибросито 21, склад пеностекольного щебня 22.
Стеклобой со склада стеклобоя 1 направляется в аппарат очистки от примесей 2, где происходит предварительное дробление стеклобоя и удаление примесей. Дробленный очищенный стеклобой накапливается в бункере запаса чистого стеклобоя 3, откуда он направляется в измельчитель 4, где происходит помол стеклобоя до требуемого размера частичек стекла, и далее молотое стекло накапливается в бункере запаса молотого стекла 5.
Жидкое стекло из бункера запаса жидкого стекла 6 и вода из бункера запаса воды 7 перемешиваются в смесителе жидкостей 8 с получением раствора жидких компонентов.
Молотое стекло из бункера запаса молотого стекла 5, порообразователь из бункера запаса порообразователя 9 и раствор жидких компонентов из смесителя жидкостей 8 перемешиваются в смесителе пеностекольной смеси 10 с получением пеностекольной смеси. Далее пеностекольная смесь последовательно проходит гранулятор 11 с получением сырцовых гранул полуфабриката, печь для сушки гранул 12 и полученные высушенные сырцовые гранулы полуфабриката накапливаются в бункере запаса гранул полуфабриката 13, что позволяет в дальнейшем обеспечить непрерывную подачу сырцовых гранул полуфабриката в печь вспенивания.
Сырцовые гранулы полуфабриката из бункера запаса гранул полуфабриката 13 и пеностекольный щебень из бункера запаса пеностекольного щебня 14 перемешиваются в смесителе 15.
Далее смесь сырцовых гранул полуфабриката с пеностекольным щебнем направляется в печь вспенивания 16. На выходе из печи вспенивания блоки перегружают в печь отжига 17, где происходит их постепенное охлаждение.
Пеностекольные блоки после вспенивания и отжига поступают на опиловочный станок 18 для придания пеностекольным блокам точных геометрических размеров. Опиленные пеностекольные блоки направляют на склад пеностекольных блоков 19. Пеностекольный щебень, образующийся в процессе опиловки на опиловочном станке 18, направляют в дробилку 20 для его дробления и придания ему фракционного состава, пригодного для дальнейшего использования. Из дробилки 20 пеностекольный щебень поступает на вибросито 21, откуда часть пеностекольного щебня направляется в бункер запаса пеностекольного щебня 14, а оставшийся пеностекольный щебень направляется на склад пеностекольного щебня 22.
Таким образом, данная технологическая линия обеспечивает повышение качества продукции, снижение энергетических затрат, повышение производительности, повышение эффективности производства блочного пеностекла, расширение ассортимента продукции.