Производства керамзита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ существующих технологий производства изделий

1.1 Номенклатура, характеристика изделий

1.2 Состав сырьевой смеси

1.3 Выбор и обоснование технологического способа производства

2. Технологическая часть

2.1 Режим работы предприятия

2.2 Расчет производительности предприятия

2.3 Подбор состава сырьевой смеси

2.4 Расчет потребности предприятия в сырьевых материалах

2.5 Выбор потребного количества технологического оборудования

2.6 Расчет складов сырьевых материалов

2.7 Разработка технологии производства

3. Контроль производства и качества выпускаемой продукции

4. Охрана труда на предприятии

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Вспучивание глин при быстром обжиге в определенных условиях является их важнейшим физико-химическим свойством. В результате вспучивания получается легкий поризованный материал с мелкоячеистой структурой, обладающей малой плотностью при значительной прочности и высокими теплозащитными свойствами.

В отличие от плотных, пористых и пустотелых керамических материалов и изделий, вырабатываемых из глин, вспученный при обжиге глинистых пород материал ячеистого строения называют керамзитом. Это название подчеркивает родство керамзита с керамикой и стеклом. Оно учитывает не переменные признаки (метод производства и область применения), а постоянно действующие факторы (природу исходного сырья, физико-химический процесс образования и свойства продукта).

Длительный опыт освоения керамзита показал, что методы его получения, а также области использования его технических свойств могут быть самыми разнообразными. С развитием науки и техники они непрерывно совершенствуются и расширяются. Так, если в период зарождения промышленности керамзита вспучивание глин происходило в горнах периодического действия и туннельных печах, а затем в одноцилиндрических вращающихся печах и на решетках с принудительным прососом воздуха, то в настоящее время предложены методы вспучивания: в двухбарабанных печах, в кипящем слое, в кольцевых, шахтных печах.

В то же время бесспорно, что, несмотря на разнообразие методов производства и оборудования для вспучивания глинистых пород, физико-химическая природа образования керамзита остается в такой же степени неизменной. Это и позволило отнести керамзит к классу материалов, имеющих ярко выраженные индивидуальные физико-химическую и техническую характеристики.

В последние десятилетия в производство керамзитового гравия наряду с классическими легкоплавкими глинистыми породами вовлекаются различные отходы углеобогащения, золы и шлаки тепловых электростанций, а также трепела, диатомиты и т. п. Производство искусственных пористых заполнителей на их основе осуществляется по технологии керамзита, свойства получаемых заполнителей оцениваются по общему стандарту. Так, ГОСТ 9759--83 распространяется на керамзитовый гравий и песок, представляющие собой искусственный пористый материал, получаемый вспучиванием при обжиге подготовленных гранул (зерен) из силикатных пород (глин, суглинков, различных сланцев, трепела, диатомита, опок) и промышленных отходов -- зол и шлаков тепловых электростанций, отходов углеобогащения, а также на песок, получаемый дроблением керамзитового гравия и применяемых в качестве заполнителей при изготовлении теплоизоляционного и конструктивного (в том числе конструкционно-теплоизоляционного) легких бетонов.

Ключевые слова: керамзит, пластический способ производства керамзита, сырьевая смесь, вспучивание.

Целью данного курсового проекта было запроектировать технологическую линию производства керамзитового гравия, цех производства керамзита по пластическому способу. В работе проведен анализ существующих технологий производства керамзита. Произведены все необходимые технологические расчеты.

керамзитовый гравий пластический производительность



1. Анализ существующих технологий производства изделий

1.1 Номенклатура, характеристика изделия

Керамзит представляет собой легкий пористый материал ячеистого строения в виде гравия, реже в виде щебня, получаемый при обжиге легкоплавких глинистых пород, способных всучиваться при быстром нагревании их до температуры 1050 - 1300 С в течение 25-45 мин. Качество керамзитового гравия характеризуется размером его зерен, объемным весом и прочностью. В зависимости от размера зерен керамзитовый гравий делят на следующие фракции: 5 - 10, 10 - 20 и 20 - 40 мм, зерна менее 5 мм относят к керамзитовому песку. В зависимости от объемного насыпного веса (в кг/м3) гравий делят на марки от 150 до 800. Водопоглощение керамзитового гравия 8-20 %.

Керамзит применяют в качестве пористого заполнителя для легких бетонов, а также в качестве теплоизоляционного материала в виде засыпок.

Керамзит можно также применять в виде теплоизоляционной засыпки в случаях, когда допустимо ее оседание.

Так как керамзит в настоящее время изготовляют только путем обжига во вращающихся барабанных печах, он имеет более или менее окатанную форму.

От других известных искусственных пористых заполнителей керамзит отличается главным образом своим ячеистым строением и наличием внешней спекшейся оболочки. Особенностью этого строения является наличие замкнутых пустот, которые являются ячейками с целыми и тонкими стенками. Ввиду этого керамзит отличается малым объемным весом при значительно более высокой прочности, чем другие пористые заполнители.

Благодаря замкнутости пустот и спекшейся наружной оболочке керамзит обладает небольшим водопоглощением, высокой морозостойкостью и низкой паропроницаемостью.

Малый объемный вес при наличии мелкоячеистого строения тонких стенок обусловливает высокие теплозащитные свойства керамзита, а следовательно, и высокую эффективность его применения в ограждающих конструкциях промышленных, жилых и общественных зданий.

Характеристики керамзита

Гравий и щебень изготовляют следующих основных фракций:

от 5 до 10;

от 10 до 20;

от 20 до 40 мм.

По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовление песчано-щебеночной смеси с наибольшей крупностью зерен до 10 мм.

В гравии и щебне фракции от 2,5 до 10 мм и смеси фракций от 5 до 20 мм содержание зерен размером от 5 до 10 мм должно быть от 25 до 50% по массе.

Зерновой состав песка должен соответствовать указанному в табл. 1.

Таблица 1

В песчано-щебеночной смеси крупностью зерен до 10 мм содержание щебня фракции от 5 до 10 мм должно быть не более 50% по объему.

В зависимости от насыпной плотности гравий, щебень и песок подразделяют на марки, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Предельные значения марок по насыпной плотности для различных видов пористых гравия, щебня и песка должны соответствовать приведенным в табл. 3. При этом фактическая марка по насыпной плотности не должна превышать максимального значения, а минимальные значения приведены в качестве справочных.

Таблица 3

Примечание. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем для приготовления конструкционных легких бетонов классов В20 и выше изготовление керамзитового гравия и щебня марок 700 и 800.

В зависимости от прочности, определяемой испытанием в цилиндре, гравий и щебень подразделяют на марки по прочности, приведенные в табл. 4.



Таблица 4

Примечание. Соотношение между маркой заполнителя по прочности и прочностью при сдавливании в цилиндре допускается уточнять на основании испытания в бетоне по ГОСТ 9758.

Марки по прочности гравия и щебня в зависимости от марок по насыпной плотности должны соответствовать требованиям табл. 5.

Таблица 5

Примечание. Для теплоизоляционных засыпок допускается выпускать гравий и щебень с маркой по прочности ниже, чем указано в таблице, но не менее марки П15.

Между водопоглощением и прочностью зерен в ряде случаев существует тесная корреляционная связь. Чем больше водопоглощение, тем ниже прочность пористых заполнителей. В этом проявляется дефектность структуры материала. Например, для керамзитового гравия коэффициент корреляции составляет 0,46. Эта связь выявляется более отчетливо, чем связь прочности и объемной массы керамзита (коэффициент корреляции 0,29).

Гравий и щебень должны быть морозостойкими и обеспечивать требуемую марку легкого бетона по морозостойкости. Потеря массы после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не должна превышать 8%.

В гравии, щебне и песке, применяемых в качестве заполнителей для армированных бетонов, содержание водорастворимых сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO(3) не должно превышать 1% по массе.

Потеря массы при кипячении должна быть, %, не более:

5 - для керамзитового гравия и щебня;

4 - для шунгизитового гравия.

Содержание слабообожженных зерен должно быть, % по массе, не более:

5 - для аглопоритовых гравия и щебня;

3 - для керамзитового песка, полученного в печах кипящего слоя.

Гравий, щебень и песок, предназначенные для приготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов, должны подвергаться периодическим испытаниям на теплопроводность.

В зависимости от технологии изготовления и свойств сырья, показатель теплопроводности может быть разным, но в среднем он составляет 0,07 - 0,16 Вт/м oС, где соответственно меньшее значение соответствует марке по плотности М250. (Здесь следует отметить что марка М250 является редкой и изготавливается часто под заказ. Обычная плотность материала это М350 - М600 соответственно тогда К 0,1-0,14).

Область применения керамзита

Теплоизоляция кровли скатного типа.

Теплоизоляция и звукоизоляция полов и перекрытий.

Теплоизоляция и создание уклона плоских крыш, газонов на террасах.

Производство сверхлёгкого бетона и лёгких керамзитобетонных блоков.

Теплоизоляция и уменьшение глубины закладки фундаментов.

Теплоизоляция грунта.

Теплоизоляция и дренаж в земляных насыпях дорог, прокладываемых в водонасыщенных грунтах.

Гидропоника, создание оптимального микроклимата для корневой системы растений.

Рис. 1. Область применения керамзита.

1.2 Состав сырьевой смеси

При оценке глинистого сырья, применяемого для производства керамзита, удобно пользоваться классификацией в зависимости от технологических приемов его переработки. Соответственно этому сырье разделяется на 3 вида.

Рыхлое глинистое сырье характеризуется очень слабой связью между минеральными частицами, допускающей немедленное намокание его при увлажнении. Для получения мелкокускового уплотненного сырца, подлежащего вспучиванию в печи, такое сырье обрабатывают пластическим способом.

Камневидное глинистое сырье характеризуется очень прочной связью между минеральными частицами, не допускающей его намокания и размягчения при длительном увлажнении. Превратить его в мелкокусковой сырец можно только способом механического дробления.

Высокопластичное (вязкое) глинистое сырье характеризуется наличием значительно более прочных связей между частицами, чем у рыхлого сырья, и менее прочных связей, чем у камневидного. Оно имеет воскоподобное строение и большую плотность, может намокать и результате только очень длительного увлажнения; с трудом поддается пластической обработке и не измельчается, а оминается дробильными машинами. Для получения мелкокускового сырца такое сырье разрывают на зубчатых вальцах. Этот способ обработки называют разрывным.

Из числа минералов, образующих глинистую породу, тонкозернистый кварц и глинистые минералы при размягчении и частичном расплавлении образуют стекловидную фазу керамзита. Органические вещества и окислы железа взаимодействуют с восстановлением последних в закись железа. Последняя, в свою очередь, реагируя со слюдами и гидрослюдами, вызывает образование вспучивающих газов. Остальные компоненты либо вовсе не принимают участия во вспучивании (крупный кварц, рутил и др.), либо действуют как плавни (окиси кальция, магния, натрия и калия).

Минеральные частички, составляющие глинистые породы, имеют размеры от 0,01 мк до 1,5 -- 2,5 мм.

Наиболее важное значение имеет суммарное содержание частичек с размерами зерен менее 10 мк, которых для хорошего вспучивания должно быть не менее 35%,

Основной критерий пригодности глинистого сырья для производства керамзита--способность вспучиваться при термической обработке в пределах 1050--1250°С и образовывать при этом материал, имеющий ячеистое строение с плотностью в куске в пределах 200-- 1350 кг/м3.

Статистическая обработка химических составов глин показывает, что среди хорошо вспучивающихся разновидностей чаще всего встречаются следующие соотношения между главными окислами:

Химические модули	Численные величины модулей
А1203 Si02	От 1:2 до 1:8
CaO+MgO Al203+SiO2	От 0,04 до 0,13
R2О Al203+Si02	От 0,02 до 0,06
Fe2О3 Al203+Si02	От 0,04 до 0,12

Такие глины характеризуются следующим химическим составом: А1203 от 10 до 24%; Fe203 от 3 до 10%; CaO+MgO не более 6-8%.

Большое влияние на вспучиваемость оказывает свободный кварц, содержащийся в глине в виде кварцевого песка.

Излишнее содержание окиси кальция имеет вредное технологическое значение, так как, способствуя быстрому оплавлению зерен сырца в печи содействует слипанию их друг с другом и прилипанию к футеровке еще до развития процесса вспучивания.

Для производства во вращающихся печах керамзита, предназначенного для использования в теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонах, рекомендуется использовать хорошо- и средневспучивающиеся природные или облагороженные глинистые породы. Изготовление же керамзита для конструктивных и высокопрочных легких бетонов может быть с успехом организовано на базе слабо- и средневспучивающихся глинистых пород без применения облагораживающих добавок.

Важнейшие физико-механические свойства глинистых пород, предопределяющие способ их переработки -- однородность, плотность и структура породы.

При вспучивании однородных глинистых пород образование ячеистой структуры происходит равномерно. Такие породы -- самые ценные виды сырья, так как приготовление полуфабриката из них сводится лишь к грануляции и исключает операцию гомогенизации. Наиболее однородны глинистые породы морских и в ряде случаев озерных отложений.

Из-за неравномерного вещественного состава неоднородное сырье или вовсе не вспучивается или вспучивается крайне неравномерно с образованием каверн, выплавов и других пороков структуры. Особенно большой неоднородностью отличаются многие ленточные, покровные глины и суглинки. В первых изобилуют тончайшие прослойки песка или шлюфа, а вторые сложены из структурных элементов различной конфигурации, между которыми отложены органические примеси, а также железистые и карбонатные наслоения. Подобные породы могут равномерно вспучиваться лишь после разрушения природной структуры и гомогенизации состава.

По степени уплотнения или отвердевания различают камнеподобные, плотные, пластичные и рыхлые глинистые породы.

Камнеподобные глинистые породы отличаются повышенной плотностью и хрупкостью. Обычно их влажность не превышает 3--9 %. Как правило, они вообще не размокают или плохо размокают в воде. К ним относят глинистые сланцы, плотные разновидности аргиллитов, а также часто встречающиеся обезвоженные толщи глин, например, приволжские шоколадные, пластунские (сочинские), майкопские, кембрийские и др. Среди камнеподобного сырья встречаются как однородные, так и неоднородные породы. Такие глинистые породы отличаются разнообразной (слоистой, иногда кубикообразной) структурой. В сухом состоянии, при сжатии, ударе и раскалывании они разрушаются преимущественно на примерно равные куски. Из однородного сырья этого типа изготовляют керамзит по сухому способу.

Пластичные глины и суглинки распространены наиболее широко. Они отличаются различными пластичностью, вязкостью, липкостью и влажностью в природном состоянии, хорошо перерабатываются пластическим способом. При этом однородное по составу сырье требует лишь грануляции, т. е. формования гранул, а неоднородное -- разрушения природной структуры и гомогенизации. В воде эти глины, размокают, но сравнительно медленно, образуя пластичное тесто.

Рыхлые глины и суглинки имеют высокую пористость в природном состоянии, малую связность, хорошо распускаются в воде. Суглинки -- типичные представители этой группы. При подходящем вещественном составе и достаточном вспучивании они могут быть использованы для производства керамзита пластическим или мокрым способом.

Состав глинистых пород

Физико-химические и важнейшие технологические свойства глинистого сырья в основном определяются его вещественным, минералогическим, гранулометрическим и химическим составами.

По вещественному составу легкоплавкие глинистые породы делят на следующие группы. К супесям относят мелкообломочные горные породы с содержанием частиц глинистых минералов 3--10%. Супеси занимают промежуточное положение между песками и суглинками. Они непластичны, обладают слабой связующей способностью и при некоторой оптимальной влажности комкуются. Для производства керамзитового гравия они непригодны.

Суглинки -- тонкообломочные глинистые породы различного химико-минералогического состава и генетического происхождения с содержанием частиц глинистых минералов 10--30 %. По ряду основных свойств они занимают промежуточное положение между глинами и супесями. Суглинки обладают средней пластичностью и слабой связующей способностью. Малозапесоченные суглинки могут быть использованы для производства высокопрочного керамзитового гравия и плотных видов искусственных заполнителей типа керамлита и керамдора. При добавке к суглинкам железистых и органических материалов по современной технологии можно получить легкий керамзитовый гравий с насыпной плотностью до 400 кг/м3. Собственно глинами называют тонкообломочные горные породы различного гранулометрического и химико-минералогического состава и генетического происхождения. Затворенные водой глины образуют пластичное тесто, которое по высыхании сохраняет приданную ему форму, а после обжига приобретает твердость камня. Глины содержат свыше 30 % частиц одного или различных глинистых минералов группы: каолинита, монтмориллонита, гидрослюды и др. По составу глины относят к группе водных алюмосиликатов с преобладанием оксидов Al203-Si02-H20 и содержанием Fe203, FeO, Ti02, MgO, CaO, K20, Na20 и т. д.

Химический состав легкоплавких пород обусловлен их минералогическим составом, количеством и составом примесей и так же разнообразен, как и минералогический состав.

В легкоплавких глинистых породах, как показали исследования, состав основных составляющих, определяемых химическим анализом, варьируется в весьма широких пределах: Si02 -- 48--80 %; А1203 -- 7--27 %; Fe203 и FeO --0,5--13,5%; СаО 0,5--20%; MgO -- 0,3-- 12 %; К20 и Na20 - 0,5-7,5%.

Разумеется, многие из них, если не большинство, не отвечают требованиям, предъявляемым к керамзитовому сырью, по многим причинам: из-за недостаточной вспучиваемости, или отсутствия ее, засоренности крупнозернистыми каменистыми или известковистыми включениями, содержания сверх допустимых пределов вредных для производства керамзита и его применения известковистых и сернистых примесей и т. д.

1.3 Выбор и обоснование технологического способа производства

Процесс изготовления керамзита в промышленном масштабе состоит из следующих основных операций: добычи глинистого сырья, его складирования и доставки к месту производства; переработки сырья и приготовления исходного полуфабриката - сырца, пригодного для обжига со вспучиванием; обжига и охлаждения керамзита; сортировки и при необходимости домола заполнителя; складирования и выдачи готового продукта.

Основное оборудование керамзитовых предприятий - оборудование для обжига. В настоящее время наиболее распространен метод обжига керамзитового гравия в одно и двухбарабанных вращающихся печах; кроме того, осваивается промышленное производство керамзитового гравия и песка в печах кипящего слоя.

Решающее значение при выборе способов изготовления полуфабриката имеют физические, главным образом структурно-механические свойства глинистых пород: плотность, однородность, влажность, пластичность, структура и т. д. Природные же разновидности глинистого сырья обладают самыми различными свойствами. Так, глины различных месторождений в естественном состоянии могут быть разрыхлены и увлажнены; иметь плотное строение и быть пластичными и также увлажненными; представлять собой окаменевшую, почти сухую породу, с крупноструктурным строением, быть камнеподобными с мелкочешуйчатой лепестковой сланцеватой структурой со склонностью к распаду на мельчайшие частички; являться переувлажненными и зыбкими и т. д.

Таким образом, следует сделать вывод не только о возможности, но и технико-экономической целесообразности изменения приемов переработки глин в зависимости от свойств потребляемого сырья. В зависимости от технологических приемов переработки глинистых пород и приготовления гранулированного полуфабриката различают три основных способа производства керамзита: сухой, пластический и порошковый. Существует также шликерный способ.

Сухой способ. Технологическая схема производства керамзита по сухому способу включает следующие переделы: добычу глинистой породы на карьере; дробление камнеподобного или подсушенного глинистого сырья на крошку, сортировку крошки; обжиг крошки со вспучиванием; охлаждение керамзита; сортировку керамзита и коректировку его зернового состава, складирование и выдачу готовой продукции.

Сухой способ подготовки сырья и изготовления полуфабриката целесообразен при использовании однородного по составу крупноструктурного камнеподобного глинистого сырья типа сланцев и аргиллитов. Конечная цель переработки сырья по сухому способу - приготовление фракционированной глинистой крошки с предельным размером зерен до 20 - 30 мм в поперечнике путем дробления и рассева.

Верхний предел влажности различных глинистых пород, при которой они дробятся на крошку без предварительной сушки или подвяливания, колеблется в широких пределах и зависит главным образом от степени дисперсности и минералогического состава сырья. Обычно мелкодисперсные высокопластичные подсушенные породы хорошо дробятся при влажности до 16%, а породы средней пластичности - при влажности до 7 - 10%.

В комплект механизмов и оборудования для приготовления полуфабриката по сухому способу входят ящичный подаватель, дробилки для первичного и вторичного дробления и сита для сортировки крошки по фракциям.

Вторичное дробление камнеподобных глинистых пород ведут на валково-зубчатых дробилках. Дробилки указанного типа должны обеспечивать: дробление на крошку сырья с влажностью, позволяющей разрушать породы без сколько-нибудь значительного замазывания дробилки и слеживания материала при последующем бункеровании; выход после дробления крошки с минимальным содержанием плоских и остроконечных зерен; получение зерен размером от 5 до 10--15 мм в поперечнике с минимальным выходом мелочи и пыли; самоочищение зубьев от налипания случайно попадающих кусков влажной глины; амортизацию при попадании посторонних твердых тел.

Для сортировки крошки на фракции до 5 мм и 5-- 15 мм применяют вибросита и сита-бураты. При этом отделяются куски размером больше 15 мм в поперечнике, возвращаемые на повторное дробление. Для фракционирования глинистой крошки особенно целесообразны сита-бураты -- многогранные равномерно вращающиеся грохоты -- отличающиеся достаточной надежностью. Это позволяет организовать сортировку непосредственно на верхних площадках бункеров.

Опыт показал, что мелкие фракции сырья целесообразно рассеивать на тканых и плетеных проволочных ситах вследствие их упругости и самоочищения, а средние и крупные -- на листовых ситах с круглыми отверстиями. Наиболее мелкая фракция глины с влажностью 8-- 12 % хорошо отсеивается через ячейки размером 2X2 м, а при влажности 15--18%--через ячейки размером 4X4 мм. Фракция 2--10 мм хорошо отсеивается на сите с отверстиями 10--12 мм, фракция 10--15 мм -- 22-- 25 мм.

Фракционированная крошка служит исходным полуфабрикатом для получения керамзитового гравия раз личных фракций и керамзитового песка. Фракция размером зерен до 5 мм используется в качестве полуфабриката для изготовления керамзитового песка и направляется в бункер для мелочи, установленный перед печами. Если предварительными испытаниями установлена слабая вспучиваемость мелочи, то эту фракцию направляют в отвал. Фракция 5--15 мм -- полуфабрикат для керамзитового гравия.

Если предварительные испытания показывают возможность совместного обжига с равномерным вспучиванием без слипания фракций крошки с размером примерно от 5 до 15 мм, то ее сортируют на две фракции -- до 5 и 5--15 мм.

Предварительными испытаниями выявляют целесообразность обжига других, помимо указанных, фракций.

Обжиг крошки и мелочи глинистого сырья размерами примерно от 0,1 до 15 мм в поперечнике предполагает получение керамзита, зерновой состав которого соответствовал бы требованиям технических условий на керамзит, включая и керамзитовый песок. При этом после обжига допускается лишь корректировка зернового состава путем дробления более крупных фракций заполнителя.

Для ритмичной работы предприятия и возможности работы отделения приготовления полуфабриката в одну смену при прерывной рабочей неделе емкость промежуточных бункеров перед печами должна обеспечивать минимум 1,5-суточную потребность вращающейся печи в полуфабрикате.

Питание вращающихся печей полуфабрикатом из промежуточных бункеров осуществляется при помощи наклонных элеваторов, ленточных дозаторов или тарельчатых питателей.

Тип применяемого оборудования, а иногда и последовательность технологических операций могут варьироваться в зависимости от свойств перерабатываемого сырья.

Пластический способ. Пластический способ изготовления керамзита преимущественно распространен в нашей стране. Он допускает использование широко встречающегося рыхлого глинистого сырья, корректирующих добавок и позволяет получать керамзит с различной гаммой свойств.

С учетом заложенных, при построении классификационной схемы, принципов возможно варьирование технологических параметров производства, дальнейшее совершенствование и разработка новых научных направлений.

Технологическая схема производства керамзита по пластическому способу включает следующие производственные операции: добычу глинистой породы; пластическую переработку увлажненного глинистого сырья и приготовление полуфабриката, пригодного для обжига со вспучиванием; обжиг полуфабриката в керамзит; охлаждение керамзита; сортировку и корректировку зернового состава керамзита; складирование и выдачу готового продукта. Пластический способ подготовки сырья и приготовления полуфабриката применяют при использовании увлажненных пластичных и рыхлых глинистых пород как однородного, так и неоднородного состава. При пластическом способе производства керамзита в глиняную массу могут вводиться добавки, повышающие склонность к вспучиванию исходного сырья, тогда как при сухом способе, когда полуфабрикат получают непосредственно из природной породы, это исключается.

При переработке по пластическому способу вспучивающиеся однородные глинистые породы гранулируются в полуфабрикат определенной формы размером 7-- 15 мм в поперечнике. Более тщательной переработки такому сырью не требуется, так как оно уже самой природой гомогенизировано, и химико-минералогические составляющие в нем распределены равномерно. Это обстоятельство значительно упрощает изготовление гранулированного материала из подобного сырья.

Таким образом, технология обработки однородных глин сводится к их грануляции на упрощенных механизмах типа дырчатых и прессующих вальцов. При этом куски материала можно направлять непосредственно во вращающуюся печь на обжиг или сначала сушить в отдельных сушильных установках. Следует, однако, иметь в виду, что однородное керамзитовое сырье встречается крайне редко. Переработка глинистых пород неоднородного состава по пластическому способу имеет целью разрушение природной структуры сырья, его гомогенизацию и изготовление полуфабриката с размером зерен в пределах примерно 7--15 мм в поперечнике, пригодного для обжига со вспучиванием во вращающихся печах.

Механизмы и оборудование для переработки и грануляции сырья выбирают в зависимости от склонности к вспучиванию и физико-механических свойств исходного сырья: влажности, плотности, вязкости, пластичности, однородности состава и т. д. При этом необходимо учитывать, что основная задача переработки неоднородного глинистого сырья по пластическому способу -- тщательная его гомогенизация в целях разрушения природной структуры, равномерного распределения по всей массе химических и минералогических составляющих, влаги, а также твердых и жидких добавок, применяемых для интенсификации процессов образования керамзита и улучшения его качества.

Степень переработки глинистого сырья оказывает исключительно большое влияние на качественные показатели заполнителя -- его плотность, прочность, водопоглощение, морозостойкость и т. д. Чем однороднее глинистая масса и равномернее распределены в ней составляющие, влага и добавки, тем интенсивнее протекают физико-химические процессы при обжиге, равномернее поризация материала, мельче образующиеся поры, ниже плотность и выше прочность керамзита, меньше разброс качественных показателей готового продукта. Опыт показывает, что улучшением переработки глинистого сырья можно достигнуть снижения плотности керамзита, получаемого из ряда неоднородных по составу, особенно трудно перерабатываемых, уплотненных, плохо размокаемых глин, в 1,5--2 раза и настолько же повысить его относительную прочность.

Переработка глинистого сырья -- мероприятие комплексное. Она начинается еще на карьере при добыче и кончается при формировании гранулированного сырца.

Прототипом упрощенного специального оборудования для переработки и грануляции глинистых пород по пластическому способу являются перерабатывающие и формующие дырчатые вальцы -- вальцы тонкого помола с расстоянием между валками до 1 мм -- и глиномешалки.

В комплект механизмов для переработки и приготовления гранулированного полуфабриката в основном входят: для неоднородного по составу пластичного, рыхлого сырья -- ящичный подаватель, вальцы грубого помола, глиномешалка, кирпичеделательный пресс или дырчатые вальцы; для неоднородного вязкого пластичного сырья - ящичный подаватель, вальцы грубого помола, вальцы тонкого помола, глиномешалка, кирпичеделательный пресс или дырчатые вальцы. Если глинистое сырье из-за неоднородности состава, высокой вязкости, плотности и плохой размокаемости требует более тщательной переработки, гомогенизации, то дополнительно применяют глиномешалку или перерабатывающие дырчатые вальцы.

Порошковый способ. Порошковый способ применяют при специальном технико-экономическом обосновании, поскольку он требует повышенных расходов топлива. Данный способ может оказаться эффективным при переработке отходов камнеподобных глинистых пород, применении пород с большим содержанием карбонатных включений, организации производства специальных видов заполнителей: жаростойких, кислото- и щелочестойких.

Процесс переработки глинистого сырья по порошковому способу состоит из двух операций: грубого измельчения, которое в зависимости от прочности породы может осуществляться в щековой, валково-зубчатой дробилках или в глинорыхлителях, и тонкого измельчения в молотковых шахтных или в шаровых мельницах. Перед тонким измельчением крошку высушивают в сушильных агрегатах (сушильных барабанах, аэрожелобах и др.). При применении молотковых мельниц типа ММТ, оборудованных подтопками, операция подсушки совмещается с тонким измельчением.

Порошок крупностью менее 1 мм в дальнейшем замачивается водой в глиномешалках, специальных замачивающих шнеках. Практика показывает, что воду в порошок нужно вводить порциями в несколько последовательно установленных агрегатов (две-три глиномешалки).

Шликерный способ. Принципиальная технологическая схема производства керамзита по шликерному способу включает следующие производственные операции: добычу глинистого сырья, приготовление глинистого шлама (пульпы) необходимой густоты; обжиг шлама со вспучиванием на керамзит, охлаждение керамзита, сортировку и корректировку зернового состава заполнителя, складирование и выдачу готового продукта.

Шликерный способ целесообразно применять при использовании хорошо размокаемых и заболоченных глин с высокой склонностью к вспучиванию. При слабой и средней вспучиваемости исходное сырье обязательно подвергают обогащению эффективными добавками.

Ввиду высокого расхода топлива производство керамзита по шликерному способу может быть организовано только после тщательных технико-экономических обоснований.

В данном курсовом проекте было принято решение, что керамзитовый гравий будет производиться пластическим способом, так как будет использоваться широко распространенное в нашей стране рыхлое неоднородное глинистое сырье.



2. Технологическая часть

2.1 Режим работы предприятия

Для операций дробления, помола, сушки принимаем работу по 5-ти дневной недели в 1 смену - 252 дней (365 календарных дней - 106 выходных, 7 праздничных). Для операций обжига и транспортировки принимаем режим работы по 7-ти дневной рабочей неделе в 3 смены - 365 дней. Принимаем 8-ми часовую смену.

Таблица 2

№ п/п	Наименование цехов, отделений, операций	Количество рабочих дней в году, Дн	Количество смен в сутки, См	Продолжительность рабочей смены, Тсм, час	Минимальный годовой фонд рабочего времени, Фн, час	Коэффициент технического использования оборудования, Кти	Коэффициент использования рабочего времени, Ксм	Годовой фонд рабочего времени, Фч, час
1 2 3 4 5	Сушка Формование Гравиесортировка Обжиг Транспортировка	252 252 252 365 365	1 1 1 3 3	8 8 8 8 8	2016 2016 2016 8760 8760	0,95 0,95 0,95 0,95 0,95	0,9 0,9 0,9 0,95 0,95	1723,68 1723,68 1723,68 7905,9 7073,7

Номинальный годовой фонд рабочего времени определяется по формуле:

Фн = Дн См Тсм .

Годовой фонд чистого рабочего времени составляет:

Фч = Фн Кти Ксм .

Коэффициент технического использования оборудования определяется с учетом времени простоя оборудования за год. Ориентировочно Кти = 0,95.

2.2 Расчет производительности предприятия

При расчете производительности следует учитывать возможный брак и другие производственные потери. Для заводов по производству вяжущих веществ средние величины возможных производственных потерь обычно принимаются 1-3%.

Производительность цеха по готовой продукции определяется по формулам:

Псут=Пгод/Ср,

где Пгод - заданная годовая производительность цеха

Ср - расчетное кол-во рабочих суток в году.

Псмен=Пгод/Ср*n,

где n - число смен.

Пчас=Пгод/Вр,

где Вр - расчетный годовой фонд рабочего времени, в час.

Производительность по готовой продукции:

П сут = 20000/365=54,79 т

П смен = 20000/365*3=18,26 т

Пчас = 20000/8322=2,40 т

Расчет производительности для каждого технологического передела производится по формуле:

Пр = По /( 1 - Б / 100),

где: Пр - производительность рассчитываемого передела;

По - производительность передела, следующего (по технологическому потоку) за рассчитываемым;

Б - производственные отходы и потери от брака, %.

Таблица 3

№ п/п	Наименование передела	Величина производственных отходов и потерь, %	Производительность, т
			год	сутки	смену	час
1	Склад готовой продукции	1,5	20000	54,79	18,26	2,40
2	Гравиесортировка	1,5	20300	80,56	80,56	10,07
3	Обжиг гранул	1,5	20604	56,45	18,81	2,35
4	Сушка гранул	1,5	20911	82,98	82,98	10,37
5	Формование гранул	1,5	21224	84,22	84,22	10,52
6	Добыча сырья	1,5	21542	85,48	85,48	10,68
1	Склад готовой продукции	1,5	50000	136,9	45,6	5,7
2	Гравиесортировка	1,5	50750	201,4	201,4	25,2
3	Обжиг гранул	1,5	51510	141,1	47,03	5,8
4	Сушка гранул	1,5	52277	207,4	207,4	25,9
5	Формование гранул	1,5	53060	210,5	210,5	26,3
6	Добыча сырья	1,5	53855	213,7	213,7	26,7

2.3 Подбор состава сырьевой смеси

Сырьевыми материалами для производства керамзита является глина.

Химический состав глины, используемой для получения керамзита с плотностью 400 кг/мі

SiO2=52,8%

Al2O3=24,11%

Fe2O3=6,41%

CaO= 0,82%

прим.=1,54%

ППП=14,32%

2.4 Расчет потребности предприятия в сырьевых материалах.

Таблица 4 - Потребность в сырье на 1 т готовой продукции.

Перечень технологических операций	Приход, кг	Потери, %	Выход, кг
Склад готовой продукции	1000	0	1000
Транспортировка на склад готовой продукции	1010	1	1000
Гравиесортировка	1020,1	1	1010
Транспортировка на гравиесортировку	1025,2	0,5	1020,1
Обжиг гранул	1045,7	2	1025,2
Транспортировка на обжиг	1050,9	0,5	1045,7
Сушка гранул	1061,4	1	1050,9
Транспортировка на сушку	1066,7	0,5	1061,4
Формование гранул	1077,4	1	1066,7
Транспортировка на формование	1082,8	0,5	1077,4
Транспортировка на склад	1088,2	0,5	1082,8
Добыча сырья	1088,2	0	1088,2

Таблица 5 - Потребность предприятия в сырье.

№ п/п	Наименование сырья	Расходы, т.
		В час	В смену	В сутки	В год
1	Глина	1,088	8,704	26,112	9530,9

2.5 Выбор потребного количества технологического оборудования

Пм = ,

где: Пм - количество машин, подлежащих установке;

Пт - требуемая часовая производительность по данному технологическому переделу (принимается по табл. 2);

Пп - часовая производительность машин выбранного типоразмера;

Квн - нормативный коэффициент использования оборудования по времени, принимается обычно равным 0,8 … 0,9 (для автоклавов может быть принят 1,0).

Обжиг ( вращающаяся печь)

Пм = = 0,426/(0,42*0,9) ? 1

Сушка:

Пм = = 0,444/(0,41*0,9) ? 1

Формование:

Пм = = 0,438/(0,8*0,9) ? 2

2.6 Расчет складов сырьевых материалов

V (складов сырья) = (Псут. * число дней запаса) / (снас. * Кзаполнения)

Vглина = 26,112*20/1,300*0,7 = 281,2 (м3)

2.7 Разработка технологии производства

Технологическая схема производства керамзита с пластическим способом подготовки сырья на заводе, показана на рис. 6. Глина, поступающая на завод из карьера, попадает в рыхлительную машину 1, где она разбивается на куски размером не более 100 мм. Куски такого размера необходимы для того, чтобы создать равномерное питание стоящего за рыхлительной машиной ящичного питателя 2, размер ячеек приемной решетки которого 100X100 мм.

Равномерно дозируемый питателем материал направляется на ленточный конвейер 3, который передает его в камневыделительные вальцы 4. После пропуска через вальцы глина приобретает мелкозернистую структуру, подготовленную для дальнейшей переработки. От вальцов глина направляется конвейером 5 к глиномешалкам 6 и 7. Глиномешалка 6 предназначена для первичного перемешивания увлажненного материала с одновременным его прогревом. Прогрев материала особенно необходим в зимнее время, когда из карьера поступает глина, смешанная с кусками льда и снега. В таких условиях качество перемешивания глины будет неудовлетворительным, если ее не разогреть. После прогрева, увлажнения и предварительного перемешивания глина поступает на глиномешалку 7, где она перемешивается более тщательно.

Перемешанный и увлажненный материал поступает на дырчатые вальцы 8, предназначенные для формования глиняных гранул. Размер гранул, получаемых на вальцах, определяется размерами ячеек, через которые продавливается глина при прохождении между барабанами.

После вальцов глиняные гранулы поступают на сушку и частичное обкатывание. Гранулы получаются в сушильном барабане 9, устанавливаемом за вальцами.

Сушка гранул в барабане основана на принципе противотока, при котором горячие газы при помощи дымососа 12 движутся против направления движения материала, перемещающегося в барабане в результате вращения последнего и небольшого угла наклона его оси (2--6°). Двигаясь таким образом, газы, кроме обогрева, очищают материал от пыли и мелкой крошки, которую они выносят из барабана через отводящие газоводы в циклоны 11. В циклонах газ очищается и удаляется в атмосферу, а пыль и крошка собираются в бункерах, установленных под циклоном.

Высушенный и подогретый гранулированный материал из сушильного барабана поступает на пластинчатый конвейер 10, который перемещает его в вертикальный ковшовый элеватор 13, а последний передает его на челночный транспортер 14. Челночный транспортер расположен над расходными бункерами. В бункерах непрерывно создается запас высушенной и гранулированной глины. Разгрузочные люки бункеров оборудованы тарельчатыми питателями 15, которые служат для равномерной выдачи гранул в обжиговую печь 16.

В рассматриваемой технологической схеме предусмотрены вращающаяся печь для обжига, работающая по принципу противотока. В камере сгорания которой размещена горелка и дутьевые приспособления, установлена в месте выгрузки обожженного керамзита. Воздух для сгорания подается в печь вентилятором 17. Для охлаждения керамзита под каждой печью установлены холодильники 18 с вентиляторами 19. В холодильниках керамзит охлаждается с 800--900 до 60--80° С. Дальнейшее охлаждение происходит при транспортировании на склад, которое осуществляется системой пневмотранспорта.

Давление воздуха в трубопроводах системы пневмотранспорта создается вентиляторами 20. В отделении сортировки трубопроводы пневмотранспорта оканчиваются циклоном 21, где происходит отделение керамзита и выброс воздуха в атмосферу. Выделенный и остывший в системе пневмотранспорта керамзит попадает на гравиесортировку 22, разделяющую ее на фракции размером до 5, 5--10, 10--20 и 20--40 мм. Разделенный керамзит системой направляющих лотков передается на ленточные конвейеры 23, которые распределяют его по силосным банкам 24 готовой продукции. Из силосных банок керамзит погружается в автотранспорт или железнодорожные вагоны.



Рис. 2.Технологическая схема производства керамзита пластическим способом.



3. Контроль производства и качества выпускаемой продукции

Зерновой состав керамзитового гравия, щебня и песка, прочность, насыпную плотность, влажность, морозостойкость, потери массы гравия и щебня при кипячении, прокаливании, силикатном распаде, содержание водорастворимых сернистых и сернокислых соединений, количество слабообожженных зерен в песке, гравии и щебне, теплопроводность гравия и щебня определяют по ГОСТ 9758, удельную активность естественных радионуклидов - гамма-спектрометрическим методом по ГОСТ 30108.

1. Гравий, щебень и песок должны быть приняты техническим контролем предприятия-изготовителя.

2. Гравий, щебень и песок принимают партиями.

Партией считают количество гравия и щебня одной фракции и одной марки по насыпной плотности и прочности, одновременно отгружаемое одному потребителю в одном железнодорожном составе, но не более 300 куб.м. Партией считают количество песка одной группы и марки по насыпной плотности, одновременно отгружаемое одному потребителю, но не более 300 куб.м.

При отгрузке автотранспортом партией считают количество материала, одновременно отгружаемое одному потребителю в течение суток.

3. Соответствие качества гравия, щебня и песка требованиям стандарта устанавливают по данным входного, операционного и приемочного контроля. Результаты входного, операционного и приемочного контроля должны быть зафиксированы в соответствующих журналах лаборатории, ОТК или других документах.

Порядок проведения, объем и содержание входного и операционного контроля устанавливают в соответствующей технологической документации.

Приемочный контроль осуществляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта путем проведения периодических и приемосдаточных испытаний.

4. Периодические испытания готовой продукции проводят:

А) один раз в две недели для определения:

потери массы при прокаливании аглопоритового гравия, щебня и песка;

содержания слабообожженных зерен в аглопоритовом щебне и гравии, а также в керамзитовом песке, получаемом в печах кипящего слоя;

Б) один раз в квартал для определения:

стойкости против силикатного распада шлакопемзового щебня и аглопоритового гравия и щебня;

потери массы при кипячении керамзитового гравия и щебня, шунгизитового гравия;

содержания водорастворимых сернистых и сернокислых соединений;

В)один раз в полугодие для определения:

морозостойкости гравия и щебня;

Г) один раз в год, а также каждый раз при изменении сырья для определения:

содержания естественных радионуклидов и теплопроводности гравия, щебня и песка.

5. Приемосдаточные испытания гравия, щебня и песка каждой партии проводят для определения:

зернового состава;

насыпной плотности;

прочности (только для гравия и щебня).

6. Для проведения испытаний из потока материала при загрузке транспортных средств или из конуса (для шлаковой пемзы) отбирают не менее пяти точечных проб от партии, из которых составляют одну объединенную пробу.

При соблюдении правил раздельного хранения гравия, щебня и песка по маркам допускается осуществлять приемочный контроль качества заполнителей в процессе производства и проводить отбор точечных проб на технологических линиях в соответствии с пп.2.2 и 2.3 ГОСТ 9758.

Объединенную пробу используют для определения всех показателей качества гравия, щебня или песка. Насыпную плотность материала определяют также в каждой точечной пробе.

Объем проб и порядок их отбора принимают по ГОСТ 9758.

7. Результаты периодических испытаний считают удовлетворительными, если значения показателей качества объединенной пробы соответствуют требованиям пп.1.3.5-1.3.13.

При неудовлетворительных результатах изготовление гравия, щебня и песка должно быть прекращено до принятия мер, обеспечивающих соблюдение установленных требований.

8. Партия гравия, щебня и песка считается принятой по результатам приемосдаточных и периодических испытаний, если значения показателей качества объединенной пробы соответствуют требованиям пп.1.2.1-1.3.4, а значения насыпной плотности каждой точечной пробы, кроме того, не превышают максимального значения, установленного для данной марки, более чем на 5%.

9. Потребитель имеет право проводить контрольную проверку соответствия гравия, щебня и песка требованиям настоящего стандарта, применяя порядок отбора проб в соответствии с п.2.5 ГОСТ 9758.

10. Количество поставляемого гравия, щебня и песка определяют по объему или массе.

Объем поставляемого гравия, щебня и песка определяют обмером его в вагоне или в автомобиле, полученный объем умножают на коэффициент уплотнения при транспортировании, устанавливаемый по согласованию изготовителя с потребителем, но не более 1,15.

11. Количество поставляемого гравия, щебня и песка из весовых единиц в объемные пересчитывают по значению насыпной плотности, определяемой в состоянии фактической влажности.

12. Каждую партию гравия, щебня и песка сопровождают документом о качестве, в котором указывают:

наименование и адрес предприятия-изготовителя;

наименование и количество продукции;

номер и дату выдачи документа;

наименование и адрес потребителя;

зерновой состав;

марку по насыпной плотности;

марку по прочности гравия и щебня;

группу песка;

суммарную удельную эффективную активность естественных радионуклидов;

обозначение настоящего стандарта.

13. По требованию потребителя в документе о качестве сообщают для гравия и щебня, используемых в качестве заполнителей для приготовления бетона и теплоизоляционных засыпок, теплопроводность.



4. Охрана труда на предприятии

При большой насыщенности предприятий строительной промышленности сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых смесей , перемещению, складированию и отгрузке огромных масс материалов, наличию большого количества электродвигателей особое внимание при проектировании заводов и их эксплуатации должно уделяться созданию благоприятных и безопасных условий для работы трудящихся.

Поступающие на предприятия рабочие должны допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально необходимо проводить дополнительный инструктаж и ежегодно повторное обучение по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.

На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, люки, площадки и т. п. Должны быть заземлены электродвигатели и электрическая аппаратура.

Большое внимание следует уделять обеспыливанию воздуха и отходящих газов печей и сушильных установок для создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда. В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий концентрация в воздухе помещений цементной и остальных видов пыли не должна превышать 0,04 мг/м3. Содержание в воздухе СО не допускается более 0,03, сероводорода -- более 0,02 мг/м3. В воздухе, выбрасываемом в атмосферу, концентрация пыли не должна быть более 0,06 г/м3. При нормальной эксплуатации пылеочистных систем содержание пыли в выбрасываемом воздухе составляет 0,04--0,06 г/м3.

Для создания нормальных условий труда все помещения строительных заводов надо обеспечивать системами искусственной и естественной вентиляции. Этому в большой мере способствует герметизация тех мест, где происходит пылевыделение, а также отсос воздуха из бункеров, течек, дробильно-помольных механизмов, элеваторов и т. п. В зависимости от мощности и величины различных механизмов и интенсивности пылевыделения рекомендуются следующие объемы воздуха (м3/ч), отсасываемого от:

шнековых и молотковых дробилок 4000--8000

элеваторов 1200--2700

бункеров 500-1000

мест погрузки материалов 300--3500

упаковочных машин 5000

Воздух, отбираемый из мельниц, очищают с помощью рукавных или электрофильтров. Перед ними при значительной концентрации пыли в аспирируемом воздухе необходимо устанавливать циклоны. Важно не допускать просасывание через 1 м2 ткани фильтров более 60--70 м3 воздуха в 1 ч. Для очистки воздуха, отсасываемого из камер сырьевых мельниц, обычно устанавливают циклон и электрофильтр, соединенные последовательно. Воздух из сепаратора мельниц и головок элеваторов для очистки пропускается через рукавный фильтр.

Отходящие газы печей необходимо очищать для предотвращения загрязнения окружающей среды. Для этого устанавливают электрофильтры. Если же отходящие газы содержат значительное количество пыли (более 25--30 г/м3), то их сначала пропускают через батарею циклонов.

Шум, возникающий при работе многих механизмов на заводах, характеризуется зачастую высокой интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 дБ). Особенно неблагоприятны в этом отношении условия работы персонала в помещениях молотковых дробилок, сырьевых и цементных мельниц, компрессоров, где уровень звукового давления достигает 95--105 дБ, а иногда и более. К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят применение демпфирующих прокладок между внутренней стенкой мельничных барабанов и бронефутеровочными плитами, замену в сырьевых шаровых мельницах стальных плит резиновыми. При этом звуковое давление снижается на 5--12 дБ. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка источников шума звукопоглощающими материалами также дает хороший эффект (снижение на 10--12 дБ).



Заключение

В данном курсовом проекте рассмотрена технология по производству керамзита по пластическому способу. В ходе курсового проектирования были выполнены цех подготовки сырья с размещением оборудования для производства керамзита, произведены расчеты производительности предприятия, состава сырьевой смеси, складов сырьевых материалов, контроль качества и готовой продукции.