УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЛОКОВ ПЕНОСТЕКЛА

Техническое решение относится к производству пеностекла и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
Известна установка для производства блоков пеностекла по двухстадийной технологии, содержащая две функционально независимые печи - печь вспенивания и печь отжига [1, 2].
Блоки пеностекла, получаемые в печи вспенивания, пройдя сложный температурно-временной режим обработки - нагрев, вспенивание, охлаждение, стабилизацию, - извлекаются из горячих форм и на воздухе загружаются для релаксации напряжений в отжигательную печь. Преимущество этого способа: всесторонняя исследовательская и производственная проработка целого комплекса технологических и конструкционных вопросов, что позволило организовать производство качественного пеностекла. Недостатки способа:
3
- Ограниченная производительность - около 10 тыс.м блоков в год;
- Тяжелые до 100 кг жаростойкие формы с толщиной стенок 5-10 мм, на нагрев которых приходится почти четверть всех энергозатрат при вспенивании шихты;
- Тяжелые условия труда - принятая технология содержит открытую на воздухе процедуру извлечение блоков из форм, имеющих температуру 580-650°С, сразу после их выхода из печи вспенивания с последующей перезагрузкой пеностекла в печь отжига;
- Неконтролируемость термических напряжений, возникающих в блоках пеностекла при их извлечении из горячих форм, что влияет на выход и качество продукции.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является установка для производства пеностекла одностадийным способом, когда технологические операции вспенивания и отжига осуществляются последовательно в одной печи [3].
Преимущество этого способа: непрерывность, возможность автоматизации всего процесса, высокая экономия энергии.
Недостаток известной установки:
3
- Многоярусная туннельная печь (два ряда по ширине и 3-5 по высоте) с максимальной производительностью до 38 тыс.м/год не обеспечивает получение пеностекла высокого качества из-за значительных до 160°С температурных градиентов в канале печи, так как формы, расположенные на разной высоте, экранируют друг друга;
- Отсутствие в печи зоны быстрого охлаждения, что затрудняет фиксацию структуры и формы вспененных блоков и ведет к возможности кристаллизации стекла и, как следствие, к значительному ухудшению реологических характеристик и водопоглощения;
- Трудность реализации одного из основных требований технологии вспенивания пеностекла, связанным с необходимостью уравновешивания гидростатического давления пеномассы, - наличия положительного градиента температуры между низом и верхом форм.
- Значительные весогабаритные характеристики установки производства пеностекла (длина печи более 100 м, масса комплекта форм на одну линию - 250 т);
- Низкий процент выхода годных блоков пеностекла.
Цель технического решения - повышение производительности установки и качества пеностекла.
Указанная цель достигается тем, что установка для производства блоков пеностекла, содержащая многозонную печь для технологического передела шихты, металлические формы, транспортный путь для перемещения форм, бункер-дозатор пенообразующей смеси, снабжена формами, выполненными в виде прямоугольных параллелепипедов из жаростойкого металла, дилатометрически согласованного с пеностеклом, которые подаются в печь в вертикальном положении, установленными на одну из меньших по площади граней. После вспенивания шихты конструкция зоны быстрого охлаждения обеспечивает скорость охлаждение форм в пределах 20-50°С/мин. Зона отжига состоит из выделенных параллельных участков - высокотемпературного со скоростью охлаждения 0.5-0.7°С/мин, содержащего верхнюю и нижнюю границы отжига, - и низкотемпературных со скоростью охлаждения 0.7-1.1°С/мин. Высокотемпературный и низкотемпературный участки зоны отжига связаны между собой тепловым шлюзом с подогревом, согласующим участки по температуре.
Сущность технического решения поясняется чертежами фиг.1-4. На фиг.1 в качестве примера изображено используемое в производстве пеностекла двухрядное расположение форм с пенообразующей шихтой, на фиг.2 - расположение форм по предлагаемому техническому решению. На фиг.3, 4 - представлены схемы предлагаемой установки производства блоков пеностекла с разной протяженностью зоны отжига.
Как видно из фиг.1, 2, где стрелками указано направление движения форм 1, установленных на транспортной подставке 2, вертикальное одноярусное расположение форм на боковую грань с меньшей площадью приводит к многократному росту общего количества форм загружаемых в печь на подставках одного размера, а, следовательно, к росту производительности установки в целом (таблица). В таблице на примере форм размером 500×500×120 мм приведены расчетные значения производительности предлагаемой установки производства пеностекла при вертикальном расположении форм для двух-, трех- и четырехрядной загрузки печи.
Цикличность подачи форм в печь, мин.
Количество одновременно загружаемых подставок с формами
Производительность установки, тыс.м<sup>3</sup> блоков в год
Предлагаемое двухрядное расположение форм
Предлагаемое трехрядное расположение форм
Предлагаемое четырехрядное расположение форм
4.0
1
23.6
35.4
47.3
3.5
1
27.0
40.5
54.0
3.0
1
31.5
47.3
63.0
4.0
2
47.3
70.8
94.6
3.5
2
54.0
81.0
108
3.0
2
63.0
94.6
126.0
Установка для производства блоков пеностекла содержит многозонную печь, состоящую из зоны спекания и вспенивания 1, зоны быстрого охлаждения 2, зоны отжига из параллельных участков - высокотемпературного 3, который включает верхнюю и нижние границы отжига и низкотемпературного 4, тепловой шлюз 5 с системой подогрева, связывающий участки 3 и 4, вертикально установленные формы на подставке 12, транспортную линию 11 с самоходной передаточной тележкой, толкатели форм 3, ленточный транспортер 6 для транспортировки готовых блоков, роликовый транспортер 10, участок извлечения блоков из форм 7, участок подготовки форм 8, расходный бункер с шихтой и дозатором 9. Участки механической обработки, складирования блоков и приготовления шихты не показаны.
Установка работает следующим образом.
Пенообразующая шихта загружается с помощью дозатора 9 в формы на подставке 12, которые по транспортной линии 11 самоходной передаточной тележкой подаются в зону загрузки печи 1. Загрузка осуществляется циклически каждые 3-4 минут толкателем 3 одной или сразу двух подставок с формами. После вспенивания шихты в зоне 1 и последующей фиксации структуры блоков быстрым охлаждением со скоростью 20-50°С/мин в зоне 2, формы с пеностеклом попадают на высокотемпературный участок 3, содержащий верхнюю и нижнюю температурные границы зоны ответственного отжига. Скорость охлаждения на участке 3 составляет 0.5-0.7°С/мин, и возрастает на участке низкотемпературного отжига 4 до 0.7-1.1°С/мин. В случае необходимости общая продолжительность отжига может быть увеличена за счет подключения второго низкотемпературного участка 4 (Фиг.4). При этом заполнение участков 4 формами происходит поочередно. Конструктивно участки 3, 4 связаны между собой тепловым шлюзом 5, который синхронизирует их температурный и скоростной режимы, а также последовательность заполнения низкотемпературных участков отжига.
На выходе из печи подставка с формами попадает на участок 7, где блоки пеностекла извлекают и отправляют на ленточном транспортере 6 на механическую обработку или на склад. Свободные формы с подставкой поступают сначала на участок подготовки 8, а затем на загрузку шихтой 9. Стрелками на фиг.3, 4 показано движение форм и готовых блоков.
Предлагаемая установка обладает высокой производительностью и широким резервом варьирования температурно-временных режимов всех зон технологического передела, что делает ее универсальным инструментом производства пеностекла разного состава и назначения.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Демидович Б.К., Пилецкий В.И., Садченко Н.П., Мельник Е.П., Фирер М.Я., Акулич С.С. Стекло и керамика, 1972, №10, с.17-19.
2. Демидович Б.К., Садченко Н.П. Пеностекло - технология и применение. М., ВНИИЭСМ, 1990, с.2-5, с.10-17.
3. Демидович Б.К. Пеностекло. Минск: Наука и техника, 1975, с.5-19.