--PAGE_BREAK--
Вещественный состав.
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 комкаются. Для производства керамзитового гравия они не пригодны.
Суглинки — тонкообломочные глинистые породы различного
химико-минералогическогосоставаигенетического происхождения с содержанием частиц глинистых минералов 10-30%. По ряду основных свойств они занимают промежуточное положение между глинами и суглинками. Суглинки обладают средней пластичностью и слабой связующей способностью.
Лессовидные глины и суглинки — пылевидные глинистые породы с преобладанием частиц размером 0,05-0,001мм, от которых зависят основные свойства этих пород. Содержание карбоната кальция в лессах обычно превышает 10%. Поэтому из-за возможного оплавления и деформации при обжиге
заполнителя они в чистом виде без добавок других пород не пригодны для производства керамзита во вращающихся печах.
Сланцы — обширная группа метаморфических пород разного состава с характерной сланцеватой текстурой, обусловленной параллельным расположением чешуйчатых и таблитчатых минералов.
По минералогическому составу сланцы подразделяют на глинистые, кремнистые, хлоритовые, шунгитовые и др.
Аргиллиты- глины, затвердевшие в результате природного прессования, дегидратации, перекристаллизации и цементации.
Основную массу аргиллитовых пород составляют глинистые минералы — гидрослюда, монтмориллонит, каолинит, хлориты с примесью кварца, полевых шпатов, слюд и т. д. Они также содержат до 50-80% кремнезема, до 20% и более глинозема и незначительное количество щелочей.
Трепел — высокопористая, слабо сцементированная, рыхлая, осадочная порода. Основной оксид породы – SiO2 (70-90%).
Диатомиты — легкая, рыхлая, слабосцементированная порода, состоящая преимущественно из микроскопических кремнистых панцирей одноклеточных диатомитовых водорослей.
Опока — осадочная кремнистая горная порода с полураковым изломом, на 90% состоящая из мелкозернистого аморфного водного кремнезема с примесями глинистых веществ, карбонатов, кварца, полевого шпата, вулканического стекла, органических остатков и др.
Минералогический состав.Глинистые горные породы -механическая смесь различных глинообразующих минералов и сопутствующих примесей. Мономинеральные глины в природе встречаются редко. Поэтому минеральный тип глины обычно характеризуют преобладающим в рассматриваемой породе глинообразующим минералом.
С появлением новых методов исследования, главным образом рентгеноструктурного и термографического анализов, было установлено, что основу большинства глинистых пород составляют различные глинистые материалы, находящиеся не в аморфном, а в кристаллическом состоянии, и что именно эти минералы те или другие основные свойства глинистым породам. Наиболее распространенны минералы монтмориллонита, гидрослюд или иллита, хлорита, каолинита и вермикулита.
Гранулометрический состав.Все минералы, входящие в состав полиминеральных легкоплавких глин, можно подразделить на первичные и вторичные.
К первичным относят минералы, входившие в состав минеральных пород, подвергшихся выветриванию: кварц, полевые шпаты, слюды, роговые обманки, авгиты, граниты, эпидот, турмалин, рутил, циркон, апатит, кальцит, доломит, серпентин, ставролит, титанит, магнетит, бетит, ангидрит, амфиболы и многие др.
К вторичным — минералы, образовавшиеся в процессе выветривания, переотложения и преобразования различных пород, в первую очередь глинообразующие минералы группы монтмориллонита, гидрослюд, гидрохлорида, вермикулита, каолинита, а также водные оксиды алюминия, оксиды и гидроксиды железа, и многие другие.
Первичные материалы в глинах, как правило, более прочны и химически устойчивы, чем вторичные, что проявляется в том, что первичные минералы сосредотачиваются главным образом в более крупных фракциях глинистого сырья размером более 0,001мм, тогда как вторичные минералы составляют основу самых тонкодисперсных фракций.
Частицы крупнее 0,01мм представлены в глинах преимущественно кварцем при незначительном содержании слюды, полевых шпатов и некоторых других первичных минералов.
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: SiO2— 48-80%; А12O3— 7-27%; Fе2O3и FeO— 0,5-13,5%; CaO— 0,5-20%; MgO— 0,3-12%; К2О и Na2О- 0,5-7,5%.
В ряде случаев природное глинистое сырье может быть улучшено введением добавок. Например коэффициент вспучивания
можно повысить, добавив в глину примерно 1% мазута, солярового масла и других органических веществ, железистые добавки, в частности отходы производства серной кислоты из спирта — пиритные огарки.
Если золы и шлаки вводятся в больших дозах, сопоставимых с расходом глинистого сырья, то получаемый керамзит обычно называют глинозольным или глиношлаковым. Чаще всего добавки вводятся в сравнительно небольших дозах, и основным сырьем для производства керамзитового гравия остаются глинистые породы.
Для расширения температурного интервала вспучивания используют такой прием, как опудривание сырцовых глиняных гранул порошком огнеупорной глины, мелким кварцевым песком или иным тугоплавким порошком, что позволяет повысить температуру обжига и при этом избежать оплавление гранул.
Химический, минералогический и гранулометрический составы легкоплавких глинистых пород в решающей степени влияют на их вспучивание и образование ячеистой структуры керамзита.
Химический состав глинистых пород оказывает значительное влияние на процесс вспучивания главным образом потому, что он обуславливает образование пиропластической массы при обжиге с оптимальной для порообразования вязкостью в пределах определенного интервала температур (50-200°).
Однако, каким бы благоприятным не было сочетание химических составляющих, создающих необходимые
реологические условия для порообразования размягченной массы, этого не достаточно, чтобы произошло само вспучивание.
Химический состав вспучивающихся глинистых пород колеблется в широких пределах. Поэтому важно установить пределы содержания каждого из компонентов и их соотношения для вспучивающегося и невспучивающегося глинистого сырья, а для сырья, обладающего различной вспучиваемостью.
3. Технологическая часть
3.1. Обоснование принятой технологии производства
Основное оборудование керамзитовых предприятий оборудование для обжига. В настоящие 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.
Достоинство вращающихся печей как аппаратов для
вспучивания глинистых пород — возможность получатьзаполнителей, зерновой состав, которого в основном соответствует нормативным требованиям.
Другое важное достоинство вращающихся печей состоит в том, что зерна материала в них вспучиваются в свободном объеме, не ограниченном стенками или неподвижной массой таких же зерен. Поэтому процесс может быть очень интенсивным, что позволяет получать 500 кг/м3 при коэффициенте выхода 2-3.
К недостаткам вращающихся печей помимо их низкой тепловой экономичности относится трудность обжига в них слабо- и средневспучивающихся глинистых пород с малым интервалом вспучивания.
При обжиге керамзитового гравия во вращающихся печах важнейшим признаком для типизации керамзитового производства служат применяемые способы переработки сырья и приготовление полуфабриката. Опыт показал, что какого-либо универсального метода переработки глин и их грануляции в полуфабрикатах, пригодный для вспучивания, не существует. Более того способы изготовления полуфабриката, его размеры, форма, влажность и другие параметры могут и должны изменятся в зависимости от свойств употребляемого сырья.
Решающее значение при выборе способов изготовления полуфабриката имеют физические, главным образом структурно-механические свойства глинистых пород: плотность, однородность,влажность, пластичность, структура и т.д.
Выбор способа переработки сырья определяется свойствами
исходного сырья, а качество заполнителя зависит от режима термической обработки, при котором создаются оптимальные условия вспучивания подготовленных сырцовых гранул (зерен).
Различают четыре основных технологических схемы подготовки сырцовых гранул, или четыре способа производства керамзита: сухой, пластический, порошково-пластический и мокрый.
В своей курсовой работе я принимаю производство керамзита пластическим способом, потому, что он допускает использование широко встречающегося рыхлого глинистого сырья, корректирующих добавок и позволяет получать керамзит с различной гаммой свойств.
Классификация способов производства и добавок разработаны достаточно детально, однако обобщающей работы по систематизации достигнутых технологических решений пластическим способом пока нет.
Пластический способ подготовки сырья и приготовления полуфабриката применяют при использовании увлажненных пластичных и рыхлых глинистых пород как однородного, так и неоднородного состава.
3.2. Описание технологии
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 вспучиваются, однородные глинистые породы гранулируются в полуфабрикат определенной формы размером 7-15мм 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.
Таки 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 весьма 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.
Механизм 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 не составляющие, влага и добавки, тем интенсивнее протекают физико-химические процессы при обжиге, равномернее поризация материала, мельче образующие поры, ниже плотность и выше прочность керамзита, меньше разброс качественных показателей готового продукта. Опыт показывает, что улучшением переработки глинистого сырья можно достигнуть снижение плотности керамзита, получаемого из рада 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. Оно начинается еще на карьере при добыче и кончается при формировании гранулированного сырца.
Глина подается автосамосвалами непосредственно из карьера в
пластичный ящичный подаватель. Над решеткой бункера ящичного
подавателя установлена рыхлительная машина. Ящичным
подавателем и ленточным конвейером глина подается в
камневыделительные вальцы типа СМ-416А (производительность
35,5 м3/ч). После камневыделительных вальцов второй ленточный
конвейер транспортирует глину в подготовительное отделение, где
она обрабатывается на установленных друг за другом
глиномешалке и дырчатых вальцах. Двухвальная глиномешалка с
пароувлажнением перемешивает глину и подогревает и оттаивает
ее в зимний период. В случае применения средневспучивающихся
глинистых пород в глиномешалку подают жидкие органические
добавки, а при необходимости доувлажнения ( например, в летнее
время) — воду. Производительность мешалки 8-22 м3/ч. Гранулы
формуются в дырчатых вальцахтипа СМ-369А
производительностью 40 м/ч. Сырьевые гранулы из дырчатых вальцов опудривают порошком огнеупорной глины, затем они поступают в загрузочную камеру сушильного барабана, который установлен на нулевой отметке параллельно вращающейся печи. Подсушенные гранулы транспортируются ленточным конвейером в промежуточную емкость. Равномерная подача сухих гранул во вращающуюся печь из бункера промежуточной емкости
осуществляется тарельчатым питателем диаметром 1700 мм. Гранулы обжигают во вращающейся печи длиной 40 и диаметром 2,5м. Обожженные гранулы керамзита охлаждаются в холодильнике шахтного типа, из которого керамзит подается пневмотранспортом в силосный склад.
Для получения фракционированного продукта керамзит рассевают на четыре фракции с размером зерен до 5, 5-10, 10-20, 20-40мм распределяют по силосам двумя ленточными конвейерами. Склад керамзита состоит из девяти силосов по 200т каждый. Из силосов керамзит выдают в автомашины или железнодорожные вагоны.
3.3. Технологические режимы работы и расчеты.
Режим работы предприятия определяется технологическими особенностями производства и характеризуется количеством рабочих дней в году, количеством смен в день и продолжительностью смены в часах.
продолжение
--PAGE_BREAK--