КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ГРАВИЯ

Комплекс для изготовления керамического гравия относится к производству строительных материалов из различных видов природного и техногенного сырья и применяется при изготовлении гравия для гражданских, промышленных, гидротехнических сооружений и дорожного строительства.
Известен комплекс для получения керамдора, по А.С.№765236 «Способ изготовления керамдора» от 10.05.78, МПК C04B 31/02, C04B 31/20, содержащий формирователь гранул, сушилку, бункер термической подготовки, вращающуюся обжиговую печь, бункер изотермической выдержки и охладитель.
Данный комплекс снабжен агрегатом обжига в виде вращающейся печи длиной 75 м, обладает высокой энергоемкостью, которая требуется для нагрева агрегата с такой большой массой и организации его непрерывного вращения, и имеет значительные потери тепла из-за большой поверхности, нагреваемой в период непрерывного технологического процесса при получении керамдора.
Оборудование громоздкое, металлоемкое, требует большие производственные площади для установки этого оборудования, для проведения футеровочных и ремонтных работ, что снижает производительность.
При предлагаемой сушке гранул до остаточной влажности, близкой к нулю горячим воздухом из бункера изотермической выдержки, из-за нерегулируемой температуры процесса образуются дефекты, трещины на сырцовых гранулах, что особенно ощутимо для сырья с высокой чувствительностью к сушке; это приводит к ухудшению качества материала, его неоднородности, снижает морозостойкость.
Бункер термической подготовки не обеспечивает качественное проведение процесса термоподготовки, а именно заявленный режим медленного подъема температуры от 100 до 600°С, так как для этого требуется специальное оборудование, обеспечивающий эффективный теплообмен.
Наиболее близким техническим решением является «Технологическая линия для изготовления керамического щебня» по патенту №2355661 от 29.10.2007, опубл.20.05.09,, МПК C04B 33/02, B28B 3/22, содержащая последовательно установленное оборудование для подготовки и обработки глинистого сырья, вакуум-пресс с размещенным на его выходе формообразующим элементом, устройство поперечной резки сырца, автомат раздвижки сырца, сушилку, обжиговую печь, механизмы дробления, рассеивания на фракции и склад готовой продукции. Формообразующий элемент выполнен в виде мундштука с комплектом кернов, в торце которого смонтирована рамка с выступами, равномерно распределенными по периметру ее внутреннего контура, и вертикально закрепленными на ней струнами. Сушилка и обжиговая печь выполнены щелевыми с единой отопительно-вентиляционной системой, при этом между сушилкой и обжиговой печью установлено укладочное устройство.
Данный комплекс сложен, требует установки дополнительного оборудования, в виде формообразующего элемента с кернами, и устройства для резки, специального укладочного устройства между сушилкой и обжиговой печью для однорядной укладки сырца.
Эти дополнительные устройства повышают трудоемкость обслуживания технологической линии из-за сложности операций формования и садки.
При обжиге щелевой печи и достижении верхней температуры спекания повышается угроза слипания мелкокускового материала ввиду того что процесс происходит в неподвижном слое, поскольку требуется длительная выдержка материала при верхней температуре обеспечивающее его спекания.
Механизм дробления и рассева для получения нужных фракций керамического материала после обжига, обуславливает увеличение энергозатрат, требует дополнительных площадей для установки этого оборудования. Резко возрастают пылевыбросы, в виду того, что проводится измельчение такого плотного материала, устойчивого к ударным воздействиям, каким является керамдор. Из-за этого ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда, и повышается уровень экологической опасности данной технологии.
Резкое охлаждение при выгрузке охлажденного материала из печи обжига на воздух приводит к значительной потере прочности из-за возникающих термических напряжений, растрескивания из-за полиморфных превращений кварца.
Задачей предлагаемого технического решения является создание, экологически чистого комплекса, для получения керамического гравия с высокой прочностью, плотностью и морозостойкостью, из различных видов природного и техногенного сырья, с рациональными для каждого конкретного сырья температурно-временными режимами процесса, со сниженной металлоемкостью оборудования.
Задача решена за счет комплекса, содержащего агрегат для первичной и тонкой механической переработки сырья, устройство для измельчения, устройство для формования гранул, барабан для окатывания и подсушки, устройства термоподготовки, обжига, и охлаждения, при этом формующий агрегат выполнен, в виде формующих вальцев, или шнекового пресса, или тарельчатого гранулятора; устройство термоподготовки выполнено в виде слоевого термоподготовителя с барабанным разгружателем, устройство обжига выполнено в виде короткой вращающейся печи; устройство охлаждения выполнено в виде слоевого холодильника; слоевой термоподготовитель с барабанным разгружателем 8, и короткой обжиговой печью объединены в единый агрегат.
Выполнение формующего агрегата в виде формующих вальцев, или шнекового пресса, или тарельчатого гранулятора позволяет, в зависимости от свойств исходного материала, получить полуфабрикат необходимого фракционного состава (5-10, 10-20, 20-50 мм).
Выполнение устройства термоподготовки, в виде слоевого термоподготовителя с барабанным разгружателем, позволяет осуществлять нагрев полуфабриката по оптимальному температурно-временному режиму, конкретному для каждого сырья, то есть, с необходимой для данного сырья скоростью подъема до нужной для него верхней температуры термоподготовки. При этом происходит активное пылеулавливание, снижаются выбросы в атмосферу.
Выполнение устройства обжига в виде короткой вращающейся печи приводит к сниженной металлоемкости оборудования.
Выполнение устройства охлаждения в виде слоевого холодильника, обеспечивает нужный темп охлаждения для сохранения высоких показателей прочности материала.
Объединение слоевого термоподготовителя с барабанным разгружателем, и короткой обжиговой печью в единый агрегат, обеспечивает высокую производительность с наименьшими энергозатратами и получение керамического гравия с высокой прочностью, плотностью и морозостойкостью.
На чертеже изображен комплекс для изготовления керамического гравия, где агрегат для первичной и тонкой переработки сырья 1, бункер запаса 2 добавки с дозирующим устройством, устройство для измельчения 3, устройство 4 для формования гранул, барабан 5 для окатывания и подсушки, бункер. 6 покровного материала с дозатором, слоевой термоподготовитель 7, барабанный разгружатель 8, обжиговая печь 9, слоевой холодильник 10, склад готовой продукции 11, потребитель 12.
Комплекс для изготовления керамического гравия выполнен следующим образом.
Агрегат 1 для первичной и тонкой переработки сырья, состоит из типовых устройств глинорыхлителя, дырчатых перерабатывающих вальцев, шаровой или шахтной мельницы или других(на чертеже не показаны).
Для улучшенной переработки любого сырья, и повышения однородности шихты по химико-минералогическому составу, и дисперсности материала перед устройством 4 формования гранул, дополнительно установлен роторно-дисковый измельчитель 3.
В комплексе предусмотрен бункер запаса 2 с дозирующим устройством, для подачи корректирующей добавки в устройство для измельчения, выполненного в виде роторно-дискового-измельчителя 3.
Устройство для формования гранул. 4 выполнено в виде дырчатых формующих вальцев, или шнекового пресса, или тарельчатого гранулятора, в зависимости от свойств исходного материала, и предназначено для получения полуфабриката необходимого фракционного состава (5-10, 10-20, 20-50 мм).
Комплекс содержит барабан 5 для окатывания и подсушки полуфабриката и бункер 6 специального компонента с дозатором, для покровного материала, вводимого в барабан окатывания 5, для создания покровного слоя на гранулах полуфабриката.
Слоевой термоподготовитель 7 выполнен в виде устройства шахтного типа, с каскадом решеток, для самотечного передвижения материала. В нижней части слоевого термоподготовителя 7 расположен барабанный разгружатель 8, для равномерной подачи гранул во вращающуюся обжиговую печь 9.
Слоевой холодильник 10 выполнен в виде шахтного устройства с решетками.
Комплекс для изготовления керамического гравия работает следующим образом.
Сырьевая масса поступает в агрегаты для первичной и тонкой переработки 1, в том числе, ее пропускают через роторно-дисковый измельчитель 3, куда из емкости 2 подают корректирующую добавку. Роторно-дисковый измельчитель 3 применен для повышения однородности шихты по химико-минералогическому составу и дисперсности материала, и позволяет осуществить механохимическую активацию, при использовании некоторых видов добавок, что особенно важно для сырья, нуждающегося в корректирующих добавках.
Затем переработанная сырьевая масса поступает на устройство формования 4 и отформованные гранулы направляют в барабан 5 подсушки и окатывания.
Из бункера 6 осуществляют подачу дозированного количества компонента, в виде тонкодисперсного материала, обеспечивающего образование покровного слоя на поверхности гранул, для получения плотной «корочки» гранул, что в дальнейшем обеспечивает повышение прочности и снижение водопоглощения керамического гравия.
Гранулы, покрытые «корочкой» поступают в слоевой термоподготовитель 7 и обжиговую печь 9..
В слоевом термоподготовителе 7 осуществляют нагрев полуфабриката по оптимальному температурно-временному режиму, конкретному для каждого сырья, т.е. с необходимой для данного сырья скоростью подъема до нужной для него верхней температуры термоподготовки (400-600°С). Он оборудован приборами автоматического регулирования, что позволяет регулировать в необходимых пределах продолжительность и температуру нагрева.
Слоевой термоподготовитель работает по принципу тепломассообмена в движущемся плотном слое сыпучего материала, и обеспечивает высокую энергоэффективность. Сырцовые гранулы непрерывным слоем перемещаются по наклонным решеткам подготовителя и претерпевают перекрестное продувание отходящими из обжиговой печи горячими газами и нагреваются от 100°С до оптимальной верхней температуры (400-600°С), обусловленной свойствами конкретного сырья. При этом происходит активное пылеулавливание, снижаются выбросы в атмосферу
При формировании плотной бездефектной структуры материала, сушка и последующая предобжиговая термообработка являются важными технологическими этапами при получении гравия, так как образование внутренних напряжений в структуре полуфабриката, его растрескивание приводит к потере прочности и повышению водопоглощения керамического гравия.
Слоевой термоподготовитель 7, за. счет возможности гибкого регулирования в широких пределах параметров температур и времени, обеспечивает бездефектную сушку и термоподготовку полуфабриката по оптимальному режиму, который устанавливается для каждого сырья на стадии предварительных лабораторно-технологических испытаний.
Полуфабрикат через барабанный разгружатель 8 дозировано подают в короткую обжиговую печь 9, которая предназначена для обжига и спекания полуфабриката, поступающего из слоевого термоподготовителя 7. Обороты печи меняют от 1,3 до 3,5 в мин. Время нахождения в зоне, соответствующей интервалу спекания, регулируют путем варьирования длины факела горения и числа оборотов печи, что позволяет достигать оптимальные показатели качества гравия с учетом индивидуальных свойств каждого конкретного сырья.
Слоевой термоподготовитель 7 с барабанным разгружателем 8, и короткой обжиговой печью объединены в единый агрегат, который позволяет варьировать в широких пределах режимы термоподготовки и обжига, оптимизировать температуру материала на выходе из подготовителя, и обеспечить экологичность установки, за счет эффективного обеспылевания. За счет всех этих факторов агрегат обеспечивает высокий уровень энергосбережения. Выигрыш по расходу топлива составляет 20-25% по сравнению с известными аналогами.
Далее обожженный материал поступает в слоевой холодильник 10, отличительной особенностью которого является то, что он может обеспечить нужный темп охлаждения для сохранения высоких показателей прочности материала.
После охлаждения поступает на склад готовой продукции 11 и для отгрузки потребителям 12.
Данный комплекс пригоден и к изготовлению щебня.
Комплекс позволяет готовить керамический гравий из различного вида сырья, с широким диапазоном влажности и степени уплотнения, отличающихся по химико-минералогическому составу и физико-механическим свойствам, в том числе, глинистых и аморфно-кремнистых пород-диатомитов, трепелов, опок, крупнотоннажных отходов горнодобычи, отходов нефтедобычи и нефтепереработки, а также позволяет организовать процесс получения гравия по оптимальным технологическим параметрам для различных видов сырья, при этом реализовать рациональные для каждого конкретного сырья темпертурно-временные режимы; обеспечить высокую энергоэффективность процесса за счет снижения на 20-25% расхода топлива; эффективно обеспылить дымовые газы, выбрасываемые в атмосферу, что резко улучшает санитарные условия труда и экологию окружающей среды, обеспечить высокий уровень автоматизации процесса; снизить металлоемкость оборудования до 37%; уменьшить потребность в производственных площадях, за счет компактности оборудования.
Техническим эффектом предложенного решения является создание, экологически чистого комплекса, для получения керамического гравия с высокой прочностью, плотностью и морозостойкостью, из различных видов природного и техногенного сырья, с рациональными для каждого конкретного сырья температурно-временными режимами процесса, со сниженной металлоемкостью оборудования за счет того, что формующий агрегат выполнен, в виде формующих вальцев, или шнекового пресса, или тарельчатого гранулятора; устройство термоподготовки выполнено в виде слоевого термоподготовителя с барабанным разгружателем, устройство обжига выполнено в виде короткой вращающейся печи; устройство охлаждения выполнено в виде слоевого холодильника; слоевой термоподготовитель с барабанным разгружателем 8, и короткой обжиговой печью объединены в единый агрегат.