ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к производству строительных материалов, а именно к производству гранулированного керамического теплоизоляционного материала ячеистой структуры.
Обычно под керамикой понимают группу материалов неорганического типа, преимущественно на основе силикатов, характерной особенностью которой является наличие в структуре кристаллофазы и стеклофазы. Под пенами понимают грубодисперсные системы «газ - твердое тело» или «газ-жидкость», когда твердая или жидкая фазы образуют ячеистую структуру и внутри ячеек находится газовая фаза. Поэтому пенокерамика представляет собой легкий силикатный материал ячеистой структуры, образующийся в процессе термической обработки сырцовой заготовки до температур 750-850°С. При этой температуре происходит выделение газов, формирование стеклофазы и кристаллофазы керамики. Причем выделяющиеся газы увеличивают кажущийся объем заготовки, образуя ячеистую структуру типа пены. Материал заготовки при таких температурах находится в пластичном состоянии за счет формирования расплава стеклофазы.
По внешнему виду пенокерамика напоминает широко известное пеностекло, общие вопросы получения которого описаны в монографиях [1, 2]. Отмечается, что для различных потребительских целей изготавливают пеностекло, как в виде блоков различной формы, так и в виде кусков правильной (обычно сферической) или неправильной формы. Для изготовления блоков смесь сырьевых порошков засыпают в формы и подвергают термической обработке.
Для получения гранулированного пеностекла обычно используют в качестве сырья смесь порошков стекла и газообразующего компонента в присутствии неорганической связки в качестве которой используют обычно жидкое стекло. Такие методы описаны в вышеупомянутых монографиях или патентной литературе [3, 4]. Смесь гранулируют, сушат до придания гранулам жесткости и нагревают во вращающейся печи до размягчения стекла и газовыделения в системе, что для большинства стекол происходит при температурах примерно 750-900°С. В результате из печи выходят сферические гранулы пеносиликатных материалов.
Помимо непосредственного использования порошков стекла возможна их предварительная агрегация в более крупные тела.
Однако вышеописанные способы не позволяют получить материал аморфной стеклообразной структуры. Для предотвращения оседания пены можно использовать эффект кристаллизации стекла, как это предложено в патенте [5]. Фактически в данном патенте получается пенокерамика, имеющая частично кристаллическое строение. Основные свойства и принципы получения керамики подробно описаны в классических работах А.И.Августинника [6] и Будникова П.П. [7].
Наиболее близким техническим решением является решение, описанное в патенте на изобретение [8] «Способ изготовления гранулированного пеностекла из стеклобоя» и соответствующей технологической линии, описанной в патенте на полезную модель [9] «Комплексная технологическая линия производства гранулированного пеностекла из стеклобоя». Сущность известной технологической линии заключается в следующем.
Комплексная технологическая линия производства гранулированного пеностекла из стеклобоя, содержащая бункер-накопитель со смесью измельченных стеклянных частиц и порообразователя, тарельчатый гранулятор, туннельную сушильную печь для сушки гранул, вращающуюся печь порообразования и печь отжига, отличающаяся тем, что содержит установленные последовательно и взаимосвязанно в единую непрерывнодействующую технологическую линию: склад стеклобоя, фронтальный погрузчик, приемный бункер, измельчитель стеклобоя с ящичным питателем-дозатором, ленточный конвейер, моечно-сушильный барабан, ленточный конвейер с установленным над ним магнитным сепаратором, бункер запаса чистого стеклобоя, ленточный конвейер, бункер-дозатор чистого стекла и действующий параллельно с ним дозатор порообразователя, ленточный конвейер, поворотную воронку с желобом, мельницы, например, четыре шаровые, скребковый конвейер, ковшовый элеватор, бункер запаса тонкомолотой шихты, ковшовый элеватор, раздаточный бункер тонкомолотой шихты, шнековый конвейер, тарельчатый гранулятор, на который одновременно с шихтой подают через форсунки водный раствор связующей добавки, а также отсев от гранул с вибросита, ленточный конвейер, ленточно-сетчатую сушилку, и подающий в сушилку горячие газы теплогенератор, ленточный конвейер, бункер запаса сухих сырцовых гранул, вибросито, ленточный конвейер, на который
одновременно с сырцовыми гранулами подают разделяющую среду, печь вспенивания, например, вращающуюся, газовую горелку, подающую горячие газы в печь вспенивания, течку, направляющую из печи вспенивания гранул вместе с разделяющей средой в печь отжига, например, вращающуюся, на выходе из которой установлено устройство, отделяющее разделяющую среду от вспененных гранул, два ленточных конвейера, отводящих разделяющую среду в передвижной бункер и вспененные гранулы - на склад готовой продукции.
Недостатками известной технологической линии производства пеносиликатных материалов является невозможность получения гранул материала с малым размером зерна - менее 2-5 мм.
Задачей создания полезной модели является разработка технологической линии производства насыпного гранулированного теплоизоляционного ячеистого пенокерамического материала с размером зерен менее 2-5 мм, пригодного для использования в сухих строительных смесях, теплых штукатурках и т.д.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле полезной модели, общих с прототипом таких, как последовательно установленное и взаимосвязанное посредством транспортеров следующее оборудование: склад стеклобоя, моечно-сушильный барабан, конвейер с магнитным сепаратором, бункер запаса чистого стеклобоя, бункер-дозатор чистого стекла, мельницы, бункер запаса тонкомолотой шихты, бункер запаса сухих сырцовых гранул, вибросито, вращающуюся печь, куда одновременно с сырцовыми гранулами подают разделяющую среду, на выходе из которой установлено вибросито, отделяющее разделяющую среду от вспененных гранул и склад готовой продукции; и отличительных, существенных признаков таких, как один из входов мельницы связан с бункером вяжущего компонента через сушилку вяжущего компонента, а выход через бункер запаса тонкомолотой шихты со смесителем, выход которого через дозатор смеси связан с участком для получения сырцовых гранул, который включает взаимосвязанные между собой пресс, термостат, парогенератор, дробилку и второе вибросито, мелкую фракцию с которого подают в смеситель, а крупную - в бункер запаса сухих сырцовых гранул для последующей термообработки в печи и через вибросито доставку на склад готовой продукции гранулированного пенокерамического материала.
На рисунке изображена блок-схема предлагаемой технологической линии (фиг.). Технологическая линия производства гранулированного пенокерамического материала, включает последовательно установленное и взаимосвязанное посредством транспортеров и трубопроводов (на чертеже не показаны) следующее оборудование: склад стеклобоя 1; моечно-сушильный барабан 2; конвейер с магнитным сепаратором 3; бункер запаса чистого стеклобоя с дозатором 4; мельница 5; сушилка вяжущего компонента 6; бункер вяжущего компонента 7; бункер газообразующей добавки 8; бункер запаса тонкомолотой шихты 9; смеситель 10; бункер жидкого компонента 11; дозатор жидкостей 12; дозатор смеси 13; участок для получения сырцовых гранул - пресс 14; термостат 15; парогенератор 16; дробилка 17; второе вибросито 18; а также бункер запаса сухих сырцовых гранул 19; печь термообработки 20; бункер разделяющей среды с дозатором 19; вибросито, отделяющее разделяющую среду от вспененных гранул 22; склад готовой продукции 23.
Технологическая линия производства пенокерамического материала работает следующим образом. Несортовой стеклобой, поступает на склад стеклобоя 1, откуда через моечно-сушильный барабан 2 и конвейер с магнитным сепаратором 3 подается бункер запаса чистого стеклобоя с дозатором 4 и отмеренное количество - в мельницу 5. В мельницу 5 поступает также из сушилки вяжущего компонента 6 вяжущий компонент, который хранится в бункере вяжущего компонента 7. В мельницу 5 также подается газообразующая добавка из бункера газообразующей добавки 8. Газообразующая добавка представляет собой технический углерод или кокс. После измельчения всех материалов в шаровой мельнице 5 смесь порошков подается в бункер запаса тонкомолотой шихты 9. Из бункера 9 тонкомолотая шихта по мере надобности подается в смеситель 10. В тот же смеситель 10 подается "жидкость" из бункера жидкого компонента 11 через дозатор жидкостей 12. В смесителе 10 происходит смешение порошка и жидкости до состояния увлажненной смеси. Смесь через дозатор смеси 13 подается на прессование в пресс 14, откуда заготовки поступают в термостат 15, снабженный парогенератор 16. Из термостата 15 заготовки, достигшие достаточной прочности подаются в дробилку 17, где размалываются до гранул осколочной формы. Для отделения мелких гранул - менее 0,3-0,5 мм
смесь гранул подается на второе вибросито 18. Мелкая фракция возвращается в смеситель 10. Крупная фракция подается в бункер запаса сухих сырцовых гранул 19, откуда по мере необходимости поступает в печь термообработки 20. В печь термообработки 20 подается также разделяющая среда из бункера разделяющей среды с дозатором 21. В качестве разделяющей среды используются порошки тугоплавких материалов, например каолин, цемент, кварц с размером частиц меньше, чем у обрабатываемых гранул. В процессе прохождения через печь 20 сырцовые гранулы нагреваются до температуры 720-820°С до газообразования внутри гранул, вздутия и принятия ими сферической формы. Линейные размеры гранул увеличиваются в 1,8-2,3 раза. После выхода из печи 20 смесь разделяется на вибросите 22, разделяющая среда возвращается в бункер 21, а готовые гранулы поступают на склад готовой продукции 23.
Предлагаемая комплексная технологическая линия освоена в промышленном производстве. Обеспечивает стабильно хорошее качество экологически чистой продукции - гранулированного пенокерамического материала