Общая характеристика керамзита
Введение
керамзит
кислотоустойчивость экологичный
Керамзит - пористый экологически чистый
материал, получаемый из глины путём обжига в печах при оптимальных режимах.
Фракции керамзита зависят от размера зерен. Материал может иметь гранулы
следующего размера: 5х10, 5х20, 10х20, 20х40. Если фракция (размер зерна) менее
5 мм, то это - керамзитный песок. Керамзитовый песок получают методом обжига
глинистой мелочи во вращающих и шахтных печах или же дроблением более крупных
кусков материала. Применятся в качестве заполнителя для легких бетонов и
растворов. Размер частиц такого песка - от 0,14 до 5 мм. Керамзитовый гравий
представляет собой частицы округлой формы с оплавленной поверхностью, а также
порами внутри. Производят способом обжига легкоплавких глин во вращающих печах.
Размер зерен - 5 - 40 мм. Материал морозоустойчив, огнестоек, он не впитывает
воду, кроме этого, не содержит вредных для цемента примесей.
Сфера применения: изготовление легкобетонных
конструкций (в качестве заполнителя). В зависимости от объемного веса материала
(насыпного веса, в кг/м3) гравий делят на марки от 150 до 800. Водопоглащение
керамзитового гравия составляет 8 - 20 %, а морозостойкость - не менее 25
циклов. Анализ теплоизоляционных и механических свойств керамзита позволяет
использовать этот материал на российском и зарубежном рынке для теплоизоляции
крыш, полов и стен, фундаментов и подвалов. Установлено, что рациональное
использование керамзита в качестве теплоизолирующего материала при
строительстве обеспечивает сокращение теплопотерь более чем на 75 %.
Керамзит обладает следующими свойствами:
легкость и высокая прочность;
отличная тепло и звукоизоляция;
огнеупорность, влаго- и морозоустойчивость;
кислотоустойчивость, химическая инертность;
долговечность;
экологически чистый натуральный материал;
высокое отношение качество/цена.
Керамзит - лёгкий пористый строительный
материал, получаемый путём обжига легкоплавкой глины.
Керамзитовый гравий - частицы округлой формы с
оплавленной поверхностью и порами внутри. Керамзит получают главным образом в
виде керамзитового гравия. Зерна его имеют округлую форму. Структура пористая,
ячеистая. На поверхности его часто имеется более плотная корочка. Цвет
керамзитового гравия обычно темно-бурый, в изломе - почти черный. Его получают
вспучиванием при обжиге легкоплавких глин во вращающих печах. Такой гравий с
размерами зерен 5 - 40 мм морозоустойчив, огнестоек, не впитывает воду и не
содержит вредных для цемента примесей.
Керамзитовый щебень - заполнитель для легких
бетонов произвольной формы, преимущественно угловатой с размерами зерен от 5 до
40 мм, получаемый путем дробления крупных кусков вспученной массы керамзита.
Керамзитовый песок - заполнитель для легких
бетонов и растворов с размером частиц от 0,14 до 5 мм получают при обжиге
глинистой мелочи во вращающих печах или же дроблением более крупных кусков
керамзита.
Это только на первый взгляд кажется, что сфера
применения керамзита невелика, что все строительство осуществляется
исключительно с применением бетона, кирпича, гипсокартона и железных
конструкций. Это не совсем так, ведь керамзит это превосходный теплоизолятор, а
уютный дом - это, прежде всего, теплый дом. Благодаря этому ценному свойству,
он широко применяется для теплоизоляции фундаментов различных построек, полов,
перекрытий между этажами, а также для утепления крыш и мансард. Объемы
керамзита не намного уступают более расхожим строительным материалам (цемент,
кирпич т.д.).
Имея небольшой вес, керамзит используется для
облегчения бетонных конструкций, в производстве керамзитобетона, керамзитобетонных
блоков и пр.
Теплоизоляция - это главное, но далеко не
последнее полезное свойство керамзита, к нему смело можно добавить еще
несколько, например, звукоизоляцию. Хороши также и "подстилающие"
свойства керамзита. Это означает, что его можно использовать как основу для
бетонной стяжки.
ü можно использовать для изготовления
бетона;
ü устойчив к любым погодным условиям;
ü обладает огнестойкими свойствами;
ü не теряет своих свойств и не
разрушается при замораживании;
ü не подвержен гниению.
ü лёгкость
ü высокая прочность
ü долговечность
ü химическая инертность
ü экологическая чистота
ü высокие звуко- и теплоизоляционные
характеристики
Именно эти его положительные особенности
используются для отсыпки фундамента при строительстве различных зданий и
сооружений. Это позволяет сократить почти в 2 раза глубину залегания фундамента
- с 1,5 м до 0,8 м., что ведет не только к экономии строительных материалов, но
и к предотвращению промерзания грунта около фундамента постройки. Последнее
чревато перекосом дверей и оконных рам здания.
Керамзит очень часто используют для
строительства бань, как ультрасовременных, так и более привычных - русских,
выполненных из дерева. Используя керамзит в качестве теплоизоляционного
материала стен бани, можно легко добиться нужной температуры и долгое время ее
поддерживать. При прокладке водопроводных или тепловых сетей применяют
керамзит. При этом трубы не будут греть холодную землю. А в случае аварии не
придется долго и утомительно копать грунт, в поисках места течи, после успешного
ремонта ничего не мешает использовать материал вторично, при этом он не
потеряет своих свойств.
Керамзит можно использовать не только в
строительстве. Его можно использовать для декора. Благоустроить дорожки на
дачном участке и даже увеличить урожайность плодовых деревьев, создавая для их
корней своеобразную дренажную систему. Это же относится и комнатным цветам и
растениям, единственное, что нужно, это засыпать керамзит более мелкий по
размеру.
1. Характеристика выпускаемых
материалов
На сегодняшний день предприятие выпускает:
керамзитовый гравий и песок - искусственный
пористый материал мелкоячеистого строения, получаемый вспучиванием легкоплавких
глинистых пород при обжиге мелкокускового сырца.
В зависимости от размера зерен керамзитовый гравий
подразделяется на: керамзитовый гравий - фракции 5-10, 10-20 и 20-40 мм и
керамзитовый песок - фракции 0-5 мм.
Марки выпускаемого керамзитового гравия: 250,
300, 350, 400, 450, 500, 550, 600.
Объемы выпускаемой продукции в месяц -80000 м3/год.
Керамзитовый гравий и песок применяются в
качестве заполнителей при изготовлении теплоизоляционного,
конструкционно-теплоизоляционного легких бетонов и в качестве утепления.
На керамзите можно получать легкие бетоны в
широком диапазоне объемных весов - от 500 до 1800 кг/м3 и пределом
прочности при сжатии от 10 до 400 кГ/см2.
Керамзит можно также применять в виде
теплоизоляционной засыпки в случаях, когда допустимо ее оседание.
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 и тонких стенок обусловливает высокие теплозащитные свойства
керамзита, а следовательно, и высокую эффективность его применения в
ограждающих конструкциях промышленных, жилых и общественных зданий.
Создание пористой структуры керамзитового гравия
достигается вспучиванием размягченного при термической обработке глинистого
сырья газами, выделяющимися в процессе нагревания. Степень вспучивания глины-
размер, количество, форма и характер пор - зависит от реологических свойств
размягченного сырья, а также от количества выделяемых и удерживаемых в
размягченной массе газообразных продуктов. Качество же керамзитового гравия
зависит от соотношения и состояния кристаллической, жидкой и газообразной фаз
во взаимосвязи с поверхностными явлениями на границах этих фаз. Наилучший
керамзит получается при оптимальном соотношении вязкости и связности сырья в
нагретом состоянии при условии достаточного газовыделения. Это соотношение
должно быть в течение всего периода газовыделения.
Основные технические требования к керамзитовому
песку: керамзитовый песок должен соответствовать всем требованиям ГОСТ 25137 .
Настоящий стандарт распространяется на искусственные пористые гравий
(керамзитовый, шунгизитовый, аглопоритовый), щебень (шлакопемзовый,
аглопоритовый, керамзитовый) и песок (керамзитовый дробленый и обжиговый,
шунгизитовый, аглопоритовый, шлакопемзовый), применяемые в качестве
заполнителей при приготовлении легких бетонов по ГОСТ 25820 и силикатных
бетонов по ГОСТ 25214, а также теплоизоляционных и звукоизоляционных засыпок.
Стандарт не распространяется на вспученные вермикулит и перлит термолит.
НАЗНАЧЕНИЕ:
Керамзитовый гравий используется для устройства
тепло- и звукоизоляционных засыпок строительных конструкций в качестве
наполнителя для легких бетонов.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КЕРАМЗИТОВОГО ГРАВИЯ
(по результатам испытаний керамзитового гравия):
насыпная плотность - от 390 кг/куб.м; теплопроводность - 0,079 Вт/мК; прочность
при сдавливании в цилиндре - 1,4 МПа; водопоглощение по объему при полном
погружении - 24,0%; влажность - 9,0%.
СЫРЬЕВОЙ СОСТАВ: глина, содержащая окислы железа
и органические примеси.
ГАБАРИТЫ: фракция гранул 5-10 мм; 5-20 мм; 20-40
мм.
Керамзитовый гравий - искусственный пористый
материал ячеистого строения с преимущественным содержанием закрытых пор,
полученных в результате вспучивания глинистых пород при ускоренном обжиге.
ВНЕШНИЙ ВИД:
округлые и цилиндрические гранулы коричневого
или красно-коричневого цвета.
ПЛОТНОСТЬ(насыпная):
плотность керамзитового гравия определяется
взвешиванием материала, помещенного в некоторую тару, и делением получившейся
величины на объем емкости. Именно поэтому плотность и называется насыпной. В
нашем случае ее величина 390 кг/куб.м соответствует марке М400.
При толщине керамзита 100 мм нагрузка на
конструкцию составит не меньше 39 кг/кв.м, поэтому рекомендуется учитывать ПДН
(предельно допустимую нагрузку) на плиту перекрытия для каждого конкретного
случая, чтобы избежать неприятных неожиданностей.
ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ:
ГОСТом не регламентируется. В различной справочной
литературе указывают диапазон от 10 до 25%. В результате испытаний получено
24,0%. Значение существенное, поэтому при близком "водном" соседстве
потребуется хорошая гидроизоляции: ведь повышение влажности керамзитового
гравия резко снижает его теплоизоляционные свойства. Паро- и гидроизоляция
особенно важны при использовании керамзитового гравия для теплоизоляции по
грунту, а в "домашних" условиях решение о ее необходимости в каждом
конкретном случае принимают индивидуально.
ПРОЧНОСТЬ:
гранулы керамзитового гравия помещают в
металлический цилиндр и нагружают сверху, вследствие чего керамзит разрушается.
В зависимости от приложенных усилий определяют прочность. Испытанный
керамзитовый гравий выдержал 1,4 МПа, что соответствует требованиям ГОСТа к
марке по прочности П50.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ:
ГОСТ 9757-90 теплопроводность керамзитового
гравия тоже не регламентирует, однако в приложении к СНиП II-3-79*
("Технические показатели строительных материалов и конструкций") для
керамзита марки М400 приведена теплопроводность 0,12 Вт/мК. В нашем тесте
получилась величина в 1,5 раза меньше - 0,079 Вт/мК, что для теплоизоляционных
свойств только в "плюс".
Тем не менее применение керамзитового гравия
требует достаточно большого запаса по высоте: для того чтобы удовлетворить требованиям
СНиП II-3-79* к теплосопротивлению перекрытий над подвалом, потребуется слой
толщиной 33 см. Именно поэтому керамзитовый гравий лучше всего подходит для
устройства теплоизоляции по грунту, когда под полом первого этажа есть
достаточно много места.
Если сравнивать керамзитовый гравий с другими
материалами, то 10 см данного утеплителя эквивалентны 25-сантиметровой толщине
доски или 60 см керамзитобетонной плиты.
2. Описание основных способов
производства керамзита
Процесс изготовления керамзита 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 помола заполнителя; складирования и
выдачи готовой продукции.
Основное оборудование керамзитовых предприятий-
оборудование для обжига. В настоящее время наиболее распространен метод обжига
керамзита в одно- и двухбарабанных вращающихся печах; кроме того, наиболее
перспективным в производстве керамзитового гравия и песка является направление
обжига в печах кипящего слоя.
Существует несколько способов производства
керамзита:
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 корректировку 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.
Пластический способ - 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 приготовления сырья и
приготовления полуфабриката применяют при использовании увлажненных
пластических 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, тогда как полуфабрикат получают непосредственно из
природной породы, это исключается.
Порошковый способ - 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 т.д.).
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
необходимо вводить порциями в несколько последовательно установленных агрегатов
(две или три глиномешалки).
3. Технологическая схема
производства керамзита
Сырьем для производства керамзитового гравия
является глина, доставляемая железнодорожным транспортом.
Для ритмичной работы завода в зимнее время и
исключения возможности попадания мерзлой глины в производство необходимо
создавать в летний период постоянный запас глины объемом не менее 25 т. м3.
Во избежание промерзания глины в зимнее время,
до наступления холодов, глина покрывается опилками или керамзитовой пылью слоем
20-50 см.
При хранении глины в наземном штабеле вокруг его
площадки необходимо устроить водоотводные каналы надежным стоком воды. Для
лучшего стока воды верхнюю поверхность склада делают двускатной. Наблюдение
этого условия особенно образование «люльки» на поверхности глины ведет к
большому увлажнению глины, что усложняет ее переработку и формовку гранул.
Заведенная в открытое глинохранилище глина
одноковшовым экскаватором грузится на автосамосвалы и перевозится в
глинозапасники цехов. Готовая к переработке глина грейферным краном загружается
в приемный бункер глинорыхлителя для первичного измельчения.
Глинорыхлитель должен быть снабжен
предохранителем, должна быть установлена предохранительная решетка с размерами
ячеек по предельно допустимому размеру поступающих комьев глины (350*350).
Из глинорыхлителя глина подается в ящичный
подаватель для равномерного питания технологической линии. Через ящичный
подаватель глина поступает по ленточным конвейерам в камневыделительные вальцы,
предназначенные для грубой переработки, дробления и выделения каменистых
включений размером более 20-50 мм и затем в перерабатывающие вальцы для
получения более однородной по влажности и составу глинистой массы.
Переработанная глина подается в смеситель
лопастной двухвальный для разрушения структуры сырья, доувлажнения до влажности
24 % и смешивания с жидкими органическими добавками (по необходимости).
Из смесителя лопастного глина по ленточному
конвейеру подается в формующие вальцы для формования гранул.
Отформованные гранулы по течке подаются в
сушильный барабан. На входе в сушильный барабан гранулы могут опудриваться
пылью. С помощью элеватора осуществляется подача подсушенных гранул в бункер
запаса, откуда гранулы дозатора подаются во вращающуюся печь на обжиг. От
правильного ведения обжига во многом зависит качество получаемого гравия, его
насыпная плотность, механическая прочность, морозостойкость и т. д.
При нагреве глинистых пород происходят следующие
процессы:
удаление свободной влаги, которое заканчивается
при температурах 120°-150°С;
выгорание органических веществ (содержащихся в
самой породе и искусственно введенных), выделение паров связанной воды при
разложении глинистых минералов, а также других газов, образующихся при реакциях
взаимодействия различных составных частей глинистых пород и их разложении при
нагревании.
Большинство этих процессов начинается при
400°-450°С и продолжается при температурах вспучивания 950-1250°С.
размягчения материалов и переход большей части в
вязкий расплав в интервале температур 950-1200°С.
Наличие вязкого расплава, при одновременном
выделении газообразных продуктов является непременным условием вспучивания
глинистых пород при обжиге.
После появления в материале жидкой фазы
выделяемые в результате реакций газы и пары вспучивают его, образуя множество
мелких преимущественных закрытых пор, заполненных продуктами газообразования.
При последующем охлаждении материал застывает и превращается в керамзит.
При медленном нагревании большее количество
газов и паров выйдет из материала до того момента, когда он размягчится. В этом
случае вспучивания не произойдет.
При быстром нагревании материала в процессе
вспучивания участвует большее количество газов и паров и, поэтому вспучивание
будет наиболее полным. Однако, надо иметь ввиду, что быстрое нагревание примерно
до 500°С может привести к растрескиванию и последующему разрушению гранул.
Учитывая эту особенность, обжиг материала
целесообразно проводить по двухступенчатому режиму: нагрев материала до
300-600°С проводить постепенно, дальнейший же нагрев до 950-1250°С следует
проводить по возможности быстро. В этом же заключается суть двухступенчатого
обжига.
Характер процессов, протекающих при обжиге
керамзитового гравия во вращающейся печи позволяет условно подразделить ее на 4
зоны:
I зона - сушки или
испарения влаги с граничными температурами газов 720-930°С и материала до
240°С. Длина зоны сушки 15 м;
II зона -
подогрева и химических реакций, с граничными температурами газов 930-1200°С и
материала - 240-1000°С. Длина этой зоны 15-20 м. По мере подогрева гранул и повышение
их температуры из глины выделяются газообразные продукты диссоциации
карбонатов, воронки окисления органических веществ и парообразные продукты
водных минералов;
III зона -
температурного размягчения и вспучивания гранул с граничными температурами
газов 1200-1370°С и материала 1050-1250°С. Она совпадает с зоной самой высокой
температуры горения форсуночного топлива. В этой зоне состав газов определяется
количеством продуктов сгорания топлива и избытком воздуха, необходимого для
полного сгорания. Обжигаемый материал продолжает при этом выделять газы,
вспучивающие гранулы. Длина зоны вспучивания 20-30% от общей длины печи.
IV зона -
предварительного охлаждения обожженных гранул, в которой происходит их
отвердевание. В этой зоне, вследствие происходящих на поверхности гранул
процессов окисления различных форм железа, гранулы приобретают
коричневато-красную окраску. Длина зоны - 5% общей длины печи. Обожженные
гранулы охлаждаются до температуры 800°С.
Нормальный устойчивый режим обжига керамзитового
гравия характеризуется постоянным и равномерным подъемом обжигаемого материала
по футеровке, при этом весь материал должен определяться от нее на уровне
несколько выше горизонтального диаметра обечайки печи.
Футеровка в верхней части печи должна быть
свободной от материала.
В случаях прилипания материала к футеровке в
этой зоне обжигальщик обязан внимательно следить за тем, чтобы это не привело к
образованию «приваров» и «колец».
Устойчивый режим обжига характеризуется также
постоянным значением распределения температуры материала по зонам печи.
Контроль за этим осуществляется либо по приборам, либо по цвету материала перед
зоной вспучивания. Появление перед зоной вспучивания материала черного цвета и
налипание его на футеровку в зоне обжига свидетельствует об общем остывании
печи.
Остывание печи происходит либо из-за чрезмерной
загрузки печи, полуфабрикатом или резкого повышения его влажности, либо по
причине того, что ранее было допущено снижение температурного режима, которое
не может быть исправлено только быстрым подъемом температуры в зоне обжига.
Появление «черноты» сопровождается, как правило, снижением температуры
отходящих газов.
При проведении обжига необходимо внимательно
следить за показанием приборов теплового контроля и не допускать отклонения их
показаний от параметров, установленных технологической картой.
Вращающаяся печь должна быть оснащена
контрольно-измерительными приборами, которые предназначаются для:
измерения и учета расхода топлива;
измерения питания печи;
измерения температуры отходящих из печи газов;
измерения заряжения газов в пылеосадительной
камере;
измерения разряжения газов перед дымососом;
измерения разряжения на головке печи;
измерения температуры вспучивания материала;
измерения давления газообразного топлива;
определение статического давления воздуха,
подаваемого в печь дутьевым вентилятором;
сигнализация о прекращении подачи питания в
печь;
сигнализация о достижении верхнего предела
температуры наиболее ответственных подшипников и газов перед фильтрами и
дымососом;
измерения скорости вращения печи.
Тяга в печи оказывает влияние на температуру,
форму, положение и длину факела горения, перемещение в ту или другую сторону
технологических зон печи, на избыток воздуха, полноту сгорания топлива, а также
на характер газовой среды печи и склонность материала к образованию «спеков» и
«козлов» и должна быть отрегулирована до подачи материала в печь.
В процессе обжига керамзитового гравия тяга в
печи должна поддерживаться постоянной, а регулирование режима обжига должно
производиться путем изменения подачи топлива и первичного воздуха.
Вспученный при обжиге керамзитовый гравий
поступает в зону охлаждения печи и по мере ее прохождения, затвердевает и
предварительно остывает в печи от 950-1250°С до 800-1000°С, а затем через
разгрузочную течку (в горячем конце печи) поступает в холодильное устройство.
Охлаждение керамзитового гравия в холодильных
устройствах производится до 50-70°С с целью:
а) получения готовой продукции наилучшего
качества, так как при неравномерном охлаждении возникают внутренние напряжения,
которые рано или поздно могут привести к образованию в материале трещин или к
его разрушению;
б) обеспечения нормального проведения
последующих технологических операций - внутрицеховой транспортировки и
складирования, так как предназначенное для проведения этих операций
оборудование не может работать при высоких температурах материала;
в) обеспечения безопасных условий труда и
противопожарной безопасности.
Рекомендуемый режим охлаждения, обеспечивающий
сохранение прочности керамзитового гравия, должен быть следующим:
охлаждение температуры=800-1000°С до температуры
700°С можно вести с любой скоростью;
дальнейшее охлаждение керамзитового гравия от
температуры=700°С до конечной температуры охлаждения 50-70°С целесообразно
вести со скоростью не более 20°С минуту.
Охлажденный керамзитовый гравий системы
ленточных конвейеров и элеваторами подается в гравиесортировку, откуда
ленточными конвейерами распределяется по силосным банкам. Все емкости склада
готовой продукции имеют узлы выгрузки продукции в автомобильный,
железнодорожный транспорт и на ленточный конвейер заводов КПД-2 и КПД-3.
Хранение и транспортирование готовой продукции.
Складирование керамзитового гравия и песка
производится в силосные банки раздельно по фракциям и категориям качества. Склады
должны быть оборудованы необходимыми устройствами для перемещения заполнителей,
обеспечивающими сохранность их качественных показателей. Перемещение пористых
заполнителей бульдозерами и скреперами не допускается.
Транспортирование продукции осуществляется
автомашинами и железнодорожными вагонами.
Смешивание гравия разных фракций при отгрузке в
автомобильный и железнодорожный транспорт запрещается.
При транспортировании и хранении гравий и песок
не должны подвергаться загрязнению и механическому разрушению, увлажнению.
Песок перевозят в закрытых транспортных
средствах в соответствии с правилами, действующими на данном виде транспорта, и
хранят в условиях, исключающих его распыление.
2. Погрузчик
. Приемный бункер со шнековым конвейером
. Ленточный конвейер
. Бункер
. Двухвальный смеситель
. Гранулятор роликовый
. Ленточный конвейер
. Сортировщик-просеиватель
. Наклонный конвейер
. Промежуточный бункер
. Измерительные весы
. Охлаждающая печь
. 2-х барабанная печь обжига
. Горелка
. Охладитель
. Ковшевой элеватор
. Роторное сито
. Склад готовой продукции (опция)
. Система водоочистки
. Водяной насос
. Бассейн
. Система вентиляции
Схема
4. Расчет вращающийся печи
.1 Устройство вращающейся печи для
обжига керамзитового гравия
Керамзитовый гравий в большинстве случаев
обжигают в однобарабанных вращающихся печах. Корпус печи выполнен в виде
цилиндра из листового металла, который установлен на роликовых опорах под
определенным углом к горизонту. Изнутри корпус печи футерован огнеупорными
материалами. Во вращательное движение печь приводится при помощи
электродвигателя и редуктора посредством пары шестерен, подвенцовой и венцовой,
последняя из которых насажена на корпус печи.
Печь имеет загрузочные и разгрузочные устройства.
Она загружается сырцом через загрузочный лоток, который смонтирован на корпусе
осадительной камеры вместе с механизмом очистки. Разгрузочная часть печи имеет
специальную откатную головку, предназначенную для уплотнения выходного торца
печи и для установки форсунки или горелки, а также приема готового материала.
Охлаждение обожженного керамзита осуществляется в холодильнике до температуры
60-80 °С, который соединяется с откатной головкой печи.
4.2 Сырье для производства
керамзитового гравия
В производстве керамзита используют легкоплавкие
глинистые породы, которые способны при быстром обжиге вспучиваться. Содержание
отдельных оксидов в хорошо вспучивающемся глинистом сырье находится в следующих
пределах, %:
SiO2 50... 55; Аl2О3
15...25; Fe203+FeO 6,5... 10; СаО до 3; MgO до 4; Na20+K20
3,5...5.
Температура вспучивания должна быть не более
1250 °С, а интервал вспучивания - не менее 50 °С.
4.3 Методика составления теплового
баланса вращающейся печи
Тепловой баланс вращающейся печи для обжига керамзита
составляют по следующей схеме.
Приходные статьи баланса:
.Теплота от горения топлива.
.Физическая теплота, вносимая топливом.
З.Теплота, вносимая сырцом.
.Физическая теплота первичного воздуха,
подаваемого к топливосжигающему устройству.
.Физическая теплота вторичного воздуха,
поступающего в печь из холодильника.
.Физическая теплота воздуха, подсасываемого
через неплотности головки печи.
Расходные статьи баланса
.Расход тепла на испарение влаги.
.Расход тепла на химические реакции.
З.Потери тепла с керамзитом на выходе из печи.
Лотери тепла в окружающую среду.
.Потери тепла с отходящими газами.
.Потери тепла с химическим недожогом.
Конечной целью расчета теплового баланса
является определение расхода топлива, сжигаемого за 1 час работы печи, и его удельного
расхода на 1 кг полученного керамзитового гравия. Для этого на основании статей
прихода и расхода тепла составляют общее уравнение теплового баланса, из
которого находят искомые величины.
4.4 Расчет теплового баланса
вращающейся печи
Прежде чем приступить к расчету
теплового баланса печи, необходимо произвести дополнительные вычисления,
результаты которых понадобятся в дальнейшем. В качестве топлива для печей могут
использоваться мазут, природный или попутный газ. При расчете процессов горения
определяют количество воздуха, необходимого для полного сжигания топлива и
количество образующихся продуктов горения. Процесс горения рассчитывают
независимо от количества сжигаемого топлива, поэтому количество воздуха,
необходимое для горения, и объем дымовых газов, образующихся в результате
сжигания топлива, определяют на единицу массы жидкого топлива и на единицу
объема газообразного топлива, т.е. выражают в нм³/кг или нм3
/нм3
топлива. Рассмотрим примеры расчета жидкого топлива- мазута.
Расчет горения мазута
Таблица. Мазут имеет горючую массу
следующего состава, %:
|
Cr
|
Hr
|
Sr
|
Nr
|
Or
|
∑
|
|
87,2
|
11,7
|
0,5
|
0,4
|
0,2
|
100
|
Содержание золы Ar= 0,1%, содержание
влаги Wr= 2%.
Произведем пересчет горючей массы топлива на
рабочую:
;
и т. д.;
Sp=0,49; Np=0,39; Op=0,19.
|
Cр
|
Hр
|
Sр
|
Nр
|
Oр
|
Ар
|
Wр
|
∑
|
|
85,4
|
11,45
|
0,49
|
0,39
|
0,19
|
0,2
|
2
|
100
|
Теплоту сгорания топлива определяем по
формуле(1):
Теоретически необходимое для горения
количество сухого воздуха при коэффициенте избытка 
определяется по формуле:
Где Ср, Нр, Ор,
Sр - содержание в рабочем топливе соответствующих элементов, %.
Атмосферный воздух содержит
некоторое количество влаги, которое можно выразить влагосодержанием d г/кг
сухого воздуха. Поэтому объем влажного атмосферного воздуха будет больше, чем
рассчитанный выше. Для подсчета количества влажного атмосферного воздуха со
значением d=10 г/кг сухого воздуха воспользуемся формулой:
Действительное количество воздуха
при коэффициенте избытка в корне факела 
:
Сухого воздуха 
;
Атмосферного воздуха 
Количество и состав продуктов
полного горения при коэффициенте находим по формулам:
Всего сухих газов:
Общее количество продуктов горения
при 
:
Процентный состав продуктов горения
при :
;
;
;
;
.
Таблица 1 - Материальный баланс
процесса горения мазута
Приход тепла
1. От горения топлива
кДж,
где В- часовой расход топлива, м
3 или кг.
2. Тепло, вносимое топливом:
кДж,
где Ст- удельная
теплоемкость топлива, кДж/кг*К; tT- температура топлива,
поступающего на горение, ◦С; tT=75 ◦С.
Удельная теплоемкость определяется
по формуле:
для мазута
Ст=4,2(0,415+0,0006 tT)=4,2(0,415+0,0006
75)=1,932,
кДж/кг*К.
3. Тепло, вносимое сырцом:
кДж,
Где GC- масса сырца:
кДж;
кг/м3;
СС- удельная теплоемкость
сырца, кДж/кг*К:
кДж/ кг*К.
4. Физическая теплота воздуха, подаваемого
на горение:
кДж,
где СВ- удельная
теплоемкость воздуха, равная 1,344 кДж/м3*К;
- теоретический
объем воздуха, необходимый для горения 1м3 или 1 кг топлива. Принят
из расчета горения топлива для ; tВ- температура
воздуха, подаваемого на горение. Принята tВ=200◦С.
5. Физическая теплота воздуха,
подсасываемого через неплотности головки печи:
кДж,
Где 
’- коэффициент избытка воздуха со
стороны выгрузки печи, обычно принимают 1,4…1,5.
кДж,
Где 
- температура воздуха, выходящего из
холодильника, равная 150…180оС.
Расход тепла
1. На испарение влаги из сырца
кДж,
Где 2499- скрытая теплота
парообразования воды при 0 оС, кДж/кг; 
- часовая
производительность печи по обожженному керамзиту, кг; 
- объем
воды, выделяющейся при обжиге сырца, приходящегося на 1 кг керамзита, кг.
Определяем . При
насыпной плотности керамзита 
=450 кг/м3 и
производительности печи 12,66 м3/ч
= 45012,66=5697 кг/ч,
=
,
Где 
- расход абсолютно сухой глины на 1
кг обожженного керамзита.
кг/кг.
Расход сырца на 1 кг обожженного
керамзита
кг/кг,
Тогда =1,17-1,083=0,087кг/кг керамзита.
2. На химические реакции:
.1. На разложение СаСО3.
кДж,
Где 1587,6- эндотермический эффект
декарбонизации СаСО3, кДж/кг.
; 
,
Где СаО- содержание оксида кальция в
глине, %;
моль СаСО3; СаО- 56.
.
; 
,
Где MgО- содержание оксида кальция в
глине, %;
,32- моль MgCO3, 40,32-
моль MgO.
.
2.2. Дегидратация глинистых материалов:
2.3.
кДж,
Где 6720- эндотермический эффект
дегидратации глинистых материалов, кДж/кг; 
- расход тепла на дегидратацию
глинистых материалов.
,
2.4. Плавление силикатной массы:
2.5.
кДж,
Где 315 кДж- удельный расход теплоты
на образование стекловидной фазы, отнесенной к 1 кг обожженного керамзита.
Общий расход тепла на химические реакции
кДж.
3. Потери тепла с керамзитом на выходе из
печи:
кДж,
Где tK- температура
керамзита на выходе из печи, оС, Ск- удельная теплоемкость
обожженного керамзита при температуре tK, кДж/кг*К, вычисляется по
формуле
кДж/кг*К.
4. Потери тепла в окружающую среду
кДж.
Потери тепла в окружающую среду
можно принимать в размере 20% от теплоты горения топлива.
5. Потери тепла с отходящими газами.
5.1. С физической теплотой продуктов горения
кДж,
Где 
- объем продуктов горения на 1 м3
или 1 кг топлива при 
принимают из
расчета горения топлива;
С ог- удельная теплоемкость отходящих
газов при их температуре на выходе из печи. Определяют по формуле:
кДж/куб.м*К.
.2. С физической теплотой водяных
паров гигроскопической и химически связанной влаги:
кДж
.3. С физической теплотой:
кДж,
Где 
- расход тепла с летучими
органическими веществами. Определяется по формуле:
Где 
- удельная теплоемкость метана при
температуре отходящих газов.
.4. С физической теплотой СО2,
образовавшегося при разложении карбонатов:
кДж,
Общие потери тепла с отходящими
газами:
. Потери тепла с химическим
недожогом топлива:
кДж,
Где Х- потери тепла с химическим
недожогом топлива.
Общее уравнение теплового баланса
вращающейся печи за 1 ч работы:
40726,77В+144,9В+506357,07+3398,44В+130,7В+650,64В=1238601,86+
+3704588,41+5257630,27+8145,35В+7952,99В+1545060,51+407,26В;
,85В=11239523,98;
Откуда часовой расход газа В=393,74 м3.
кДж.
кДж.
кДж.
кДж.
кДж.
кДж.
кДж.
Таблица 2. Сводный тепловой баланс
|
Приходные
статьи
|
Количество
теплоты
|
Расходные
статьи
|
Количество
теплоты
|
|
кДж
|
кДж
на 1 кг керамзита
|
%
к итогу
|
|
кДж
|
кДж
на 1 кг керамзита
|
%
к итогу
|
|
От
горения топлива
|
16035758,42
|
2908,23
|
88,23
|
На
испарение влаги
|
1238601,86
|
217,41
|
6,78
|
|
Физ.
теплота: топ.
|
57052,93
|
10,01
|
0,31
|
На
химические реакции
|
3704588,41
|
650,27
|
20,3
|
|
сырца
|
506357,07
|
88,9
|
2,69
|
Потери
тепла с керамзитом на выходе из печи
|
5257630,57
|
922,87
|
28,82
|
|
воздуха,
подсас. на горение
|
1338101,76
|
234,88
|
7,13
|
Потери
тепла в окружающую среду
|
3207150,1
|
562,95
|
17,57
|
|
воздуха,
подсасыв. в печь
|
51461,82
|
9,03
|
0,27
|
Потери
тепла с отходящими газами
|
4676470,79
|
820,86
|
25,63
|
|
воздуха
втор., пост. из холодильника
|
256182,99
|
44,97
|
1,36
|
Потери
тепла с химическим недожогом топлива
|
160354,55
|
28,15
|
0,88
|
|
ИТОГО
|
18244914,99
|
3296,02
|
100
|
18244796,28
|
3202,51
|
100
|
5. Охрана труда и окружающей среды
Организация и выполнение работ в строительном
производстве, промышленности строительных материалов и строительной индустрии
должны осуществляться при соблюдении законодательства Российской Федерации об
охране труда, а также иных нормативных правовых актов, установленных Перечнем
видов нормативных правовых актов, утвержденным постановлением Правительства
Российской Федерации от 23 мая 2000 г. № 399 «О нормативных правовых актах,
содержащих государственные нормативные требования охраны труда»:
строительные нормы и правила, своды правил по
проектированию и строительству;
межотраслевые и отраслевые правила и типовые
инструкции по охране труда, утвержденные в установленном порядке федеральными
органами исполнительной власти;
государственные стандарты системы стандартов
безопасности труда, утвержденные Госстандартом России или Госстроем России;
правила безопасности, правила устройства и
безопасной эксплуатации, инструкции по безопасности;
государственные санитарно-эпидемиологические
правила и нормативы, гигиенические нормативы, санитарные правила и нормы,
утвержденные Минздравом России.
Правила по технике безопасности содержат
требования, направленные на защиту работающих от воздействия предметов и
средств труда. В них регламентируются условия, обеспечивающие безопасную
эксплуатацию машин, оборудования, инструментов.
На заводах опасность для обслуживающего
персонала может возникнуть при нарушении нормального хода технологических
процессов и неправильном ведении работ.
На предприятиях обычно разрабатываются
инструкции по технике безопасности, учитывающие действующие правила и нормы, а
также особенности технологического процесса и условия производства.
Тепловые установки в промышленности строительных
материалов выделяют теплоту, влагу, дымовые газы. Поэтому условия труда при их
эксплуатации строго регламентированы соответствующими нормативными документами,
которые разрабатываются и контролируются органами государственного надзора и
общественными организациями. Согласно этим нормативам в местах установки
тепловых агрегатов необходимо иметь: паспорт установленной формы с протоколами
и актами испытаний, осмотров и ремонтов на каждую установку; рабочие чертежи
оборудования и схемы размещения контрольно-измерительных приборов;
исполнительные схемы всех трубопроводов с нумерацией арматуры и
электрооборудования; инструкции по их эксплуатации и ремонту. Инструкции должны
содержать краткое описание тепловых установок, порядок их пуска и остановки,
условия безопасной работы и меры предотвращения аварий. В них также должны быть
указания о порядке допуска к ремонту установок, мерах безопасного обслуживания
и противопожарных мероприятий.
Обслуживающий персонал тепловых установок
допускается к работе только после обучения, а также после обязательного
документального оформления проверки знаний всех работающих. Также при
поступлении на работу обслуживающий персонал должен пройти первичный инструктаж
по технике безопасности. При каких-либо изменениях в технологии производства
или замене оборудования должен быть проведен вторичный инструктаж. Все это
должно быть документально оформлено.
Загрузка и выгрузка печей должны быть
сблокированы между собой и работой толкателя. Запрещается, выгружать из
тепловых установок продукцию с температурой выше 50 °С.
Необходимо следить за состоянием кладки и
футеровки, садки изделий и их разгрузки, регулировкой процесса горения и
удаления газов. В водяные рубашки вагранок подают только очищенную воду, в
противном случае образуются накипи на стенках трубопроводов и водяной рубашки,
что может привести к закупорке отвода и взрыву установки.
Ввиду особой опасности при применении газа,
жидкого и пылеугольного топлива, а также во избежание взрыва перед пуском
установок необходимо тщательно продуть системы трубопроводов негорючими газами
или паром и убедиться в их герметичности. С целью исключения распространения
огня все подводящие топливо трубопроводы должны иметь отключающие шиберы и
автоматические огнезадерживающие задвижки, срабатывающие от термореле или
термоэлементов.
Эксплуатация печей связана с высокими
температурами, в связи с чем предъявляются высокие требования к защите
обслуживающего персонала и окружающей среды.
Поверхность печи должна покрываться жаростойкими
теплоизоляционными материалами. Поверхность печи должна иметь температуру не
выше 50 °С. В местах, где не удается этого достичь должны быть установлены
оградительные устройства.
Оградительные устройства предназначены для
исключения появления человека в опасной зоне. Оградительные устройства
применяются для ограждения движущихся частей машин и оборудования, для защиты
от высоких температур. В оградительных устройствах предусматриваются блокировки
и сигнальные устройства, предупреждающие об их неисправности или отсутствии.
Как правило, снятие оградительного устройства должно привести к отключению и
остановке механизма или машины в целом. К оградительным устройствам
предъявляется ряд требований: они должны быть удобными в эксплуатации и ремонте,
не препятствовать перемещению рабочего, не создавать дополнительных опасностей.
Конструкцию и материал ограждения выбирают,
исходя из технологических и эксплуатационных требований, условий обслуживания
данной машины. Конструктивно ограждения выполняются в виде кожухов, решеток,
экранов.
Звуковая и световая сигнализация должна
предупреждать о пуске любого оборудования, а также о неисправностях или
аварийных ситуациях. Безопасность эксплуатации машины и технологического
оборудования решается на стадии проектирования. При проектировании
производиться выбор привода, силовых передач, рабочих органов таким образом,
чтобы полностью исключить возможность контакта рабочего с элементами привода, а
в рабочей зоне предусмотреть блокировки и автоматику, исключающие движение
рабочих органов в момент нахождения рабочего или его рук в опасной зоне
например, при нахождении рук между подвижной и неподвижными частями).
Звуковая и световая сигнализация должна
предупреждать о пуске любого оборудования, а также о неисправностях или
аварийных ситуациях. Безопасность эксплуатации машины и технологического
оборудования решается на стадии проектирования. При проектировании
производиться выбор привода, силовых передач, рабочих органов таким образом,
чтобы полностью исключить возможность контакта рабочего с элементами привода, а
в рабочей зоне предусмотреть блокировки и автоматику, исключающие движение
рабочих органов в момент нахождения рабочего или его рук в опасной зоне
(например, при нахождении рук между подвижной и неподвижными частями).
В цехах и на рабочих местах должны быть вывешены
таблицы сигналов и инструкции о порядке пуска и остановки оборудования.
Сигнальные элементы (звонки, сирены, лампы)
должны быть защищены от механических повреждений и расположены так, чтобы
обеспечивались надежная слышимость и видимость сигнала в зоне обслуживающего
персонала.
Полная остановка вентиляционных устройств должна
сопровождаться аварийной сигнализацией. Газы, отходящие от печей, перед
выбросом в атмосферу обязательно должны проходить очистку, степень которой
должна быть согласована с санитарной инспекцией.
Обжиговый цех должен быть укомплектованы
первичными средствами пожаротушения и средствами контроля и оперативного
оповещения об угрожающей ситуации. Противопожарное оборудование должно содержаться
в исправном, работоспособном состоянии. Проходы к противопожарному оборудованию
должны быть всегда свободны и обозначены соответствующими знаками.
Обжиг кирпича связан с повышенным содержанием
тепла и влаги в помещении, где проводится обжиг. В связи с этим весь
обслуживающий персонал должен быть обеспечен спецодеждой. Верхняя одежда должна
быть из плотного негорючего материала. Рабочий должен иметь головной убор,
предохраняющий от теплового удара. Также должны быть в наличии плотные
рукавицы.
Для защиты от поражения электрическим током при
эксплуатации машин должны применяться следующие меры безопасности:
· токоведущие части производственного
оборудования, являющиеся источниками опасности, должны быть надежно
изолированы, ограждены или расположены в недоступных для людей местах;
· токоведущие части
электрооборудования должны быть размещены внутри корпусов (шкафов, блоков) с
запирающимися дверями или закрыты защитными кожухами при расположении в
доступных для людей местах;
· металлические части производственного
оборудования, которые вследствие повреждения изоляции могут оказаться под
напряжением опасной величины, должны быть заземлены.
Список
использованных источников
1. Салахов
А.М., Ремизникова В.И., Спирина О.В., Мочалов А.Ю., Производство строительной
керамики. Казань, 2003. - 292с.
2. Мороз
И.И., Технология строительной керамики. Киев, «Вища школа»,1980. - 382с.
. Канаев
В.К., Новая технология строительной керамики. Москва, Стройиздат, 1990. - 262с.
. Справочник
по производству строительной керамики. Том 2. Москва. Госстройиздат, 1961. -
640с.
. Будников
П.П., Бережной А.С., Булавин И.А., Каллига Г.П., Куколев Г.В., Полубояринов
Д.Н. Технология керамики и огнеупоров. Москва. Госстройиздат, 1962. - 707с.
. Строительные
машины. Справочник. Том 2. Москва, Стройиздат.
. Тихи
О. Обжиг керамики. - М.: Стройиздат, 1988. - 344 с.
. Роговой
М. И. Теплотехническое оборудование керамических заводов. - М.: Стройиздат,
1983. - 367 с.
. Кокшарев
В. Н., Кучеренко А. А. Тепловые установки. - К.: Вища школа, 1990. - 335 с.
. СНиП
12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования.
11.