КОМПЛЕКСНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к производству строительных материалов, а именно к производству гранулированных материалов на силикатной основе, используемых в качестве наполнителя легких бетонов, а также для насыпной теплоизоляции.
Пористые теплоизоляционные материалы на силикатной основе, включая гранулированное пеностекло, представляют собой неорганическую пену высокой кратности, образованную за счет выделения газов в вязком стеклообразующем расплаве и представляет собой ячеистую структуру с закрытыми порами, стенки которых состоят из стекловидной фазы с кристаллическими включениями. Процесс изготовления таких материалов состоит из обработки исходных сырьевых материалов, получения пенообразующей массы, формирования из пенообразующей массы сырцовых гранул и вспенивания их во вращающейся проходной барабанной печи и охлаждения вспененных гранул. /1/
Известна комплексная технологическая линия производства гранулированного пеностекла, содержащая приемный бункер для стеклобоя, измельчитель исходных материалов, моечно-сушильный барабан, бункер запаса чистого стеклобоя, бункер-дозатор чистого стекла и действующий параллельно с ним дозатор порообразователя, мельницы, например, четыре шаровые, бункер запаса тонкомолотой шихты, раздаточный бункер тонкомолотой шихты, тарельчатый гранулятор, на который одновременно с шихтой подают через форсунки водный раствор связующей добавки, а также отсев гранул с вибросита, ленточно-сетчатую сушилку, и подающий в сушилку горячие газы теплогенератор, бункер запаса сухих сырцовых гранул, вибросито, ленточный конвейер, на который одновременно с сырцовыми гранулами подают разделяющую среду, печь вспенивания, печь отжига, например, вращающуюся, на выходе из которой установлено устройство, удаляющее разделяющую среду в промежуточный бункер, а вспененные гранулы - на склад готовой продукции, ленточные, скребковые, шнековые конвейеры, ковшовые элеваторы и пересыпные устройства для подачи сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. /2/
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является комплексная технологическая линия производства гранулированных пористых материалов, состоящая из участка подготовки кремнеземсодержащего компонента, содержащего накопительные бункера кремнеземсодержащей породы, последовательно установленные устройства для грубого и мелкого измельчения и помольное оборудование, параллельно расположенный участок подготовки щелочного компонента, содержащего последовательно установленные устройства грубого и мелкого дробления и помольное оборудование, участок смешения и формования сырцовых гранул, сушилку отформованных гранул, печь для обжига, охладитель, классификатор, бункера накопители и склад готовой продукции. Линия содержит приемные бункеры, оборудование для измельчения сырья, аттриторы, смесители, системы подачи воды и добавок, распылительную сушилку, гранулятор тарельчатый, сушилку, печь вспенивания, охладитель, классификатор, склад готовой продукции. Линия позволяет переработать несколько, не менее двух, неорганических материалов, в т.ч. кремнеземистых, в высокооднородную пенообразующую смесь и получить из нее гранулированный пористый материал на основе широко распространенных высокодисперсных кремнистых горных пород: опок, трепелов и диатомитов. /2/
Известные технологические линии включают большое количество технологических операций по подготовке сырья, многоступенчатой подготовки сырьевой массы и формования сырцовых гранул, что связано с большими затратами как на основное, так и дополнительное транспортирующее и накопительное оборудование, что увеличивает капитальные и текущие затраты и, соответственно, себестоимость продукта. Фактором повышения себестоимости является также ориентация исключительно на использование стеклобоя, как технологичного, но дефицитного и относительно дорогого сырья при наличии более доступных дешевых сырьевых материалов, таких как кремнистые осадочные породы.
Техническая задача заключается в создания линии с минимальными капитальными вложениями при снижении себестоимости продукта, за счет расширения базы использования доступного кремнеземистого и щелочного сырья, производимого на основе кальцинированной соды, минимизации технологической обработки и внутрипроизводственной логистики, при сохранении возможности использования стеклобоя.
Поставленная задача решается таким образом, что комплексная технологическая линия для производства гранулированного теплоизоляционного материала, включающая участок подготовки кремнеземсодержащего компонента, содержащий накопительные бункера кремнеземсодержащей породы, последовательно установленные устройства для грубого и мелкого измельчения и помольное оборудование, параллельно расположенный участок подготовки щелочного компонента, содержащий последовательно установленные устройства грубого и мелкого дробления и помольное оборудование, участок смешения и формования сырцовых гранул, сушилку отформованных гранул, печь для обжига, охладитель, классификатор, бункера-накопители и склад готовой продукции, согласно полезной модели, линия дополнительно снабжена установленной на участке подготовки кремнеземсодержащего компонента сушилкой кремнистой породы, соединенной с устройством для грубого измельчения, в качестве помольного оборудования на участке подготовки кремнеземсодержащего компонента установлен аттритор сухого помола, а на участке подготовки щелочного компонента аттритор мокрого помола, научастке смешения и формования установлен смеситель-гранулятор скоростного типа, при этом аттриторы соединены посредством дозирующих узлов со смесителем-гранулятором. Кроме того, на участке подготовки щелочного компонента установлен бункер-накопитель измельченного вторичного сырья, соединенный с аттритором сухого помола.
Отличием предлагаемой технологической линии является то, что она дополнительно снабжена установленной на участке подготовки кремнеземсодержащего компонента сушилкой кремнеземсодержащей породы, соединенной с устройством для грубого измельчения, в качестве помольного оборудования на участке подготовки кремнеземсодержащего компонента установлен аттритор сухого помола, а на участке подготовки щелочного компонента - аттритор мокрого помола, на участке смешения и формования установлен смеситель-гранулятор скоростного типа, при этом аттриторы соединены посредством дозирующих узлов со смесителем-гранулятором.
Данная линия и используемое в ней оборудование обеспечивает высокое качество смешения компонентов за счет введения щелочного компонента в виде связующего раствора, пропитывающего порошок кремнеземсодержащего компонента, что обеспечивает максимально равномерное смешение и максимальное соприкосновение компонентов, необходимое для равномерного пенообразования и обеспечения однородности стеклофазы, формирующей стенки закрытых пор, что позволяет исключить характерную для прототипа стадию совместного мокрого помола и последующей сушки суспензии в распылительной сушилке, а также совместить операции смешивания компонентов и гранулирования сырцовых гранул. Отказ от мокрого помола кремнеземсодержащего компонента позволяет снизить количество воды и получить влажность формовочной массы, необходимой для гранулирования ее без дополнительной сушки и сопутствующих ей логистических операций и, таким образом, снизить капитальные затраты и энергоемкость производства вцелом.
Отличительной особенностью линии является наличие двух параллельно действующих участков обработки сырьевых материалов, соединенных со смесителем системой транспортеров и трубопроводов с системами дозирования, что позволяет использовать для производства сырцовых гранул не менее трех основных компонентов.
Технический результат заключается в снижении капитальных затрат за счет исключения технологических операций мокрого смешения компонентов и сушки формовочной массы путем разделения подготовки компонентов по мокрой и сухой технологии помола и использования высокоскоростного смесителя-гранулятора, в результате чего достигается уменьшение энергозатрат и снижение себестоимости продукта.
На чертеже представлена схема комплексной технологической линии для производства гранулированного теплоизоляционного материала.
Предлагаемая комплексная технологическая линия для производства гранулированного теплоизоляционного материала содержит приемные бункера для приема и хранения запаса сырья, оборудование для предварительного измельчения сырья, бункера для хранения измельченного сырья, оборудование для дозирования компонентов и добавок, оборудования для сухого и мокрого помола, смеситель-гранулятор скоростного типа, оборудование для сушки, вспенивания и отжига продукта, классификатор, транспортное оборудование для подачи сырья и полуфабрикатов и готовой продукции, участок складирования и упаковки готовой продукции.
Первый участок подготовки кремнеземсодержащего компонента (опоки, трепела, диатомита и др.) включает приемный бункер 1 для кремнеземсодержащего материала, сушилку 2, устройство грубого измельчения 3 и устройство для мелкого измельчения 4, накопительный бункер 5, аттритор сухого помола 6.
Параллельный первому второй участок подготовки щелочного компонента включает приемный бункер 7 (для силикат-глыбы), дробилку грубого дробления 8, дробилку мелкого дробления 9, расходные бункера 10 для дробленной силикат-глыбы 10 и отдельно установленный бункер 11 для вторичного сырья (стеклобоя, шлаков и др.). Бункера 10 соединены с аттритором мокрого помола 12, а бункер 11 соединен с аттритором сухого помола 6.
Второй участок обработки сырьевых материалов предназначен для обработки и дозирования щелочных компонентов, в том числе силикат-глыбы, стеклобоя, металлургических шлаков, соды кальцинированной, гидроксида натрия (едкого натра), а также мокрого помола с получением связующего раствора и его хранения при непрерывном перемешивании в планетарно-шнековом смесителе.
Участок смешения и формования сырцовых гранул включает смесител-гранулятор скоростного типа 13. Аттритор сухого помола 6 соединен посредством дозирующего узла, содержащего расходные бункера 14 и дозатор 15, со смесителем-гранулятором 13, Аттритор мокрого помола 12 соединен посредством дозирующего узла, содержащего планетарно-шнековый смеситель 16 и узел дозирования связующего раствора 17, со смесителем-гранулятором 13.
Смеситель-гранулятор 13 соединен с сушилкой сырцовых гранул 18, бункером 19 и дозатором сырцовых гранул 20.
Линия снабжена печью для обжига сырцовых гранул 21, охладителем 22, классификатором 23, бункерами готовой продукции 24, из которых готовый теплоизоляционный материал поступает на склад готовой продукции.
Участок смешения и гранулирования включает смеситель-гранулятор скоростного типа, систему загрузки порошковых компонентов, а также систему дозирования и подачи связующего раствора, систему разгрузки смесителя-гранулятора, а также барабанную сушилку для сушки и опудривания сырцовых гранул.
Участок вспенивания сырцовых гранул включает накопительный бункер для сырцовых гранул, вращающуюся барабанную проходную печь с питателем-дозатором непрерывного действия, устройства для охлаждения вспененных гранул, классификатора для рассева готового продукта по товарным фракциям, бункеров готового продукта, оборудования для фасовки и необходимого транспортного оборудования.
Комплексная технологическая линия для производства гранулированного теплоизоляционного материала работает следующим образом:
На участке обработки кремнеземистого компонента загружаемое в бункер 1 кремнеземсодержащий компонент проходит барабанную сушилку 2, вальцы грубого измельчения 3 и вальцы мелкого измельчения 4, после чего высушеный измельченный материал подают в накопительный бункер 5 хранения сухого кремнеземсодержащего материала.
На участке обработки твердых и стеколообразных сырьевых материалов подаваемое в приемный бункер 7 твердое и стеклообразное сырье (стеклобой, силикат-глыба, металлургические шлаки и др.) проходит щековую дробилку 8 грубого дробления, валковую дробилку 9 мелкого дробления, после чего поступает в накопительные бункера 10 для дробленых компонентов. Из накопительного бункера 11 компоненты (стеклобой, металлургический шлак и др.) поступают в аттритор сухого помола 6 для получения мелкодисперсного порошка, а из накопительных бункеров 10 в аттритор мокрого помола 12 (силикат-глыба) для получения связующего раствора.
Сухие порошки поступают в накопительные бункера 14 и дозатором 15 поступают в смеситель-гранулятор 13, а связующий раствор поступает в планетарно-шнековый смеситель 16, обеспечивающий однородность связующего раствора при наличии в нем твердой фазы, и через узел дозирования связующего раствора 17 также поступает в смеситель-гранулятор 13.
В начале цикла в смеситель-гранулятор 13 загружаются порошкообразные компоненты, где подвергаются интенсивному сухому перемешиванию и дроблению комков и агрегатов сухих частиц. После фазы сухого смешения в работающий смеситель посредством узла дозирования связующего раствора 17 вводится порция связующего раствора в количестве и с концентрацией растворенного силиката натрия, достаточного для получения сырцовых гранул заданного химического состава.
После выгрузки из смесителя-гранулятора 13 гранулы подвергаются сушке и опудриванию разделяющей средой (молотый трепел, каолин или другой тугоплавкий порошок) в барабанной сушилке 18 и поступают в накопительный бункер 19 сырцовых гранул. Из накопительного бункера! 9 дозатор непрерывного действия 20 подает сырцовые гранулы во вращающуюся барабанную печь вспенивания 21 с электрическим или газовым обогревом, где гранулы последовательно подвергаются нагреву, вспениванию при температуре до 900°С и частичному охлаждению до температуры 700°С.
Из печи вспенивания 21 гранулы продукта поступают в охладитель барабанного или иного типа 22 и далее - в классификатор 23, где происходит отделение разделительной среды и рассев продукта по фракциям. Возможно совмещение барабанного охладителя и классификатора в одном агрегате.
После рассева по фракциям готовый продукт подается в накопительные бункера 24 готового продукта, откуда поступают на установку фасовки продукта в мягкие контейнеры (биг-бэги) или другую тару, и далее - на склад готовой продукции.
Получаемый на разработанной технологической линии гранулированный пористый теплоизоляционный материал экологически чистый, имеет следующие технические характеристики (см. таблицу).
Насыпная плотность (в зависимости от
размеров гранул)
- 150-350 кг/м3
Предел прочности при сжатии
- не менее 0,5 МПа
Водопоглощение
- не более 7% (по объему)
Теплопроводность в насыпном состоянии
- не более 0,1 Вт/М°K
Источники информации:
1. Горяйков К.Э., Горяйкова С.К. «Технология теплоизоляционных материалов и изделий» М. Стройиздат, 1982.
2. Свидетельство РФ на полезную модель №10169, МКИ C03C 11/00, публ. 16.06.99
3. Патент РФ на полезную модель №62393, МКИ C03C 11/00, C04B 14/00, публ. 10.04.2006 /прототип/.