Цех по формованию керамзитового гравия

Содержание

 

Введение                     4

1 Основные свойства сырья  и вспомогательных материалов   6

1.1 Глина          6

1.2 Зола           7

2 Номенклатура выпускаемой продукции и её свойства   9

3 Технологическая схема  процесса              12

3.1 Добыча и транспортирование  сырья            12

3.2 Производство керамзитового  гравия            12

4 Режим работы завода  и основных цехов             16

5 Материальные расчёты  процесса              17

6 Расчет аппарата, рекомендуемого  в задании на проектирование         20

7 Выбор и составление  спецификации оборудования           21

8 Контроль и автоматизация  процесса             25

8.1 Подача сырья                25

8.2 Сушка материала               25

8.3 Обжиг гранул                25

8.4 Охлаждение гранул               26

9 Охрана окружающей среды               27

10 Техника безопасности               29

Список использованной литературы              31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Керамическими называют каменные изделия, получаемые из минерального сырья путем его формования и обжига при высоких температурах.

Термин «керамика» происходит (по П. П. Будникову) от слова «керамейя», которым в Древней Греции называли искусство изготовления изделий из глины. И теперь в керамической технологии используют главным образом глины, но наряду с ними применяют и другие виды минерального сырья, например чистые оксиды (оксидная техническая керамика). Керамические материалы – самые древние из всех искусственных каменных материалов. Черепки грубых горшечных изделий находят на месте поселений, относящихся к каменному веку. Возраст керамического кирпича как строительного материала более 5000 лет.

Строительная керамика применяется  очень широко. Условия окружающей среды диктуют требования использовать «здоровые» строительные материалы. Сочетание природных элементов – глины, воды и огня – внушает доверие. Керамические изделия безопасны для окружающей среды. Обжиг при высоких температурах уменьшает риск выделения в окружающую среду вредных веществ. Немногие промышленные изделия могут, как керамика, похвастаться тем, что полностью соответствуют мировым экологическим нормам и стандартам. Также керамическим изделиям можно придать повышенные декоративные свойства ангобированием или глазурованием. Керамические изделия изготавливаются в очень широком ассортименте, что обусловлено разнообразием способов их изготовления. В связи с этим строительные керамические изделия можно использовать в качестве стеновых, облицовочных и специальных материалов.

Некоторые виды керамических материалов до сего времени являются незаменимыми и наиболее распространенными  в строительстве. Так, несмотря на гигантское развитие в последний период стеновых материалов, особенно железобетонных, выпуск глиняного кирпича составляет очень большую долю в производстве всех стеновых материалов. Керамические облицовочные плитки, несмотря на развитие производства облицовочных плиток на основе полимеров, все еще остаются основным материалом для отделки санитарных узлов и других помещений с режимом повышенной влажности, химической агрессивности и высоких гигиенических требований. Для облицовки зданий керамические материалы также не потеряли своего значения, хотя появилось много новых видов облицовочных материалов. Особенно велик рост выпуска таких керамических материалов, как керамзит. Штучный не индустриальный кирпич пока остается основным стеновым материалом, составляя половину всех стеновых материалов, применяемых в настоящее время.

Керамическое производство в Республике Казахстан начало развиваться относительно недавно, несмотря на наличие богатой сырьевой базы. При этом подавляющая часть этого вида продукции импортируется из Турции, Китая и Италии. Несмотря на наличие достаточной сырьевой базы для развития практически всей номенклатуры продукции отрасли, в Казахстане, в основном, развито производство цемента и кирпича.

В данной курсовой работе описывается отделение подготовки и формования гранул керамзитового гравия. Керамзитовый гравий - продукт обжига глины при температуре 1200-1300 ° С.Состав керамзита - это только глина и ничего кроме нее. При соблюдении всей технологии производства, обладает следующими качествами:

1. Керамзит обеспечивает  высокую теплоизоляцию и звукоизоляцию;

2. Влагоустойчив, морозоустойчив  и огнеупорен;

3. Обладает легкостью  и высокой прочностью;

4. Не подвержен кислотному влиянию, не вступает в соединения и химические реакции, т. е. химически инертен;

5. Керамзитовый гравий  долговечен;

6. Не подвергается процессу  гниения, не горит, не тонет  в воде, не слеживается.

 Благодаря своим уникальным  свойствам, он обладает широчайшим спектром применения. Его используют при строительстве в качестве теплоизоляционной и звукоизоляционной засыпки внешних стен, внутренних перегородок, полов, потолочных перекрытий и крыш. Его можно использовать для  устройства  тёплых полов или просто засыпать под деревянные полы,  он может служить  основой и под бетонную стяжку. Благодаря керамзиту можно создать и поддержать в бане нужную температуру, влажность и тишину. Он поможет избежать аварий водопроводных и тепловых сетей в зимнее время, если будет использован в качестве засыпки при их утеплении.

Керамзит поможет благоустроить  дорожки и другие конструкции, где  он может быть использован в качестве подушки, например, при укладке тротуарной плитки. Но и этим не ограничивается применение керамзитового гравия в строительстве. Он используется для изготовления легких и прочных бетонов, наружных стеновых панелей жилых зданий и промышленных сооружений. Более того, он может использоваться в качестве фильтрующего элемента для локальных очистных сооружений [1].  

Технологический процесс  производства керамзитового гравия можно разделить на четыре этапа: подготовка глиняной массы, формование гранул, тепловая обработка и охлаждение готового гравия.

Запасы глин для производства керамзита в Казахстане весьма ограничены и поэтому основным сырьем для производства строительной керамики служит малопластичные лессовидные суглинки, которые имеются во всех регионах.

 

 

 

 

 

 

 

1 Основные свойства  сырья и вспомогательных материалов

 

1. Глина

 

Сырьем для производства керамзита служат глинистые породы, относящиеся в основном к осадочным горным породам. Некоторые   камнеподобные   глинистые породы - глинистые сланцы, аргиллиты - относятся к метаморфическим.

Глинистые породы отличаются сложностью минералогического состава  и, кроме глинистых минералов (каолинита, монтмориллонита, гидрослюды и др.), содержат кварц, полевые шпаты, карбонаты, железистые, органические примеси.

Глинистые минералы слагают  глинистое вещество - наиболее дисперсную часть глинистых пород (частицы мельче 0,005 мм). Собственно глинами называют глинистые породы, содержащие более 30% глинистого вещества.

Для производства керамзита наиболее пригодны монтмориллонитовые и гидрослюдистые глины, содержащие не более 30% кварца. Общее содержание SiO₂ должно быть не более 70%, А1₂О₃ - не менее 12%, Fe₂O₃ + FeO - до 10%, органических примесей – 1-2%.

Пригодность того или иного  глинистого сырья для производства керамзита устанавливают специальным исследованием его свойств. Важнейшее из требований к сырью – вспучивание при обжиге.

Вспучиваемость характеризуется коэффициентом вспучивания

 

где V_к - объем вспученной гранулы керамзита;

V_c - объем сухой сырцовой гранулы до обжига.

Второе требование к сырью (в значительной степени связанное  с первым) - легкоплавкость. Температура обжига должна быть не выше 1250°С, и при этом переход значительной части наиболее мелких глинистых частиц в расплав должен обеспечить достаточное размягчение и вязкость массы. Иначе образующиеся при обжиге глины газы, не удерживаемые массой, свободно выйдут, не вспучив материал.

Третье из важнейших требований - необходимый интервал вспучивания. Так называют разницу между предельно  возможной температурой обжига и  температурой начала вспучивания данного  сырья. За температуру начала вспучивания  принимают ту температуру, при которой  уже получается керамзит с плотностью гранулы 0,95 г/см³. Предельно возможной температурой обжига считается температура начала оплавления поверхности гранул.

Для расширения температурного интервала вспучивания используют такой прием, как опудривание сырцовых глиняных гранул порошком огнеупорной глины, что позволяет повысить температуру обжига и при этом избежать оплавления гранул.

Для изготовления керамзитового  гравия будет использована глина  Ахмировского месторождения. Характеристика глины приведена в таблице 1.

Глина этого месторождения  является дисперсной, относится к  высокопластичному сырью. По содержанию Al2O3+TiO2 она относится к полукислым, с высоким содержанием красящих оксидов (Fe2O3>3) [4].

 

2. Зола

 

Золу ТЭС при производстве глинозольного керамзита используют в качестве добавки, вводимой в глину (в количестве 10-30%), и в качестве компонента сырьевой смеси (50% и более). В качестве добавки, снижающей насыпную плотность керамзита, используют в первую очередь золы с содержанием оксидов железа 12-20%, оксидов алюминия 20-35%, при этом удельная поверхность золы должна находиться в пределах 1000-3000 см²/г. Если же зола служит компонентом сырьевой смеси, то содержание отдельных оксидов может изменяться в более широких пределах.

Максимально допустимое содержание остатков топлива в золе, используемой в производстве глинозольного керамзита, не должно превышать 17%, при этом предпочтение отдают золам из отвалов гидроудаления, так как при применении сухой золы-уноса не удаётся достичь требуемой гомогенности глинозольной шихты даже при интенсивном и длительном перемешивании.

Технологическая схема производства глинозольного керамзита принципиально не отличается от схемы производства керамзита. Основная её особенность помимо усреднения золы – более тщательная подготовка сырьевой смеси. Сначала смесь перемешивают в глиномешалке с пароувлажнением, затем в другой глиномешалке без пароувлажнения, а затем в дырчатых вальцах. При этом глинистый компонент предварительно обрабатывают на вальцах тонкого помола. Исследования НИИ керамзита показали, что введение в глинистую шихту золы ТЭС позволяет увеличить насыпную плотность керамзита на одну-две марки.

 

Таблица 1 – Влияние количества вводимой золы на прочность глинозольного цемента.

	Количество золы, % по массе  сухой шихты
	0	30	50	70
Насыпная плотность, кг/м3	400	406	413	440
Прочность, МПа	1,7	2,3	3,1	3,4

Производство глинозольного керамзита экономически выгодно, так как стоимость золы ниже стоимости природного сырья, а наличие в ней остаточного топлива обеспечивает снижение общего расхода теплоты на обжиг [3].

При изготовлении керамзитового  гравия будет использована зола Жезказганской ТЭС. Характеристика золы приведена в таблице 2.

 

Таблица 2 – Характеристика сырья для получения керамических изделий

Вид сырья	Показатель	Размерность	Значение (норма)	Источник информации
1	2	3	4	5
1. Глина	Химический состав: SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO TiO2 CaO MgO SO3 K2O Na2O Ппп Несвяз.SiO2	%	50,98 19,51 6,64 0,75 0,60 3,90 2,03 0,62 0,52 0,92 4,22 31,44	[4]
	Минералогический состав: глинистые минералы кварц полевой шпат карбонаты оксиды	%	25-30 5-10 45 5-10 5	[4]
	Температура обжига	°C	1250	[6]
	Температура вспучивания	°C	1200	[4]
	Насыпная плотность	кг/м3	1820	[7]
2. Зола	Химический состав: SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO TiO2 CaO MgO SO3 Na2O Ппп гигроскопич. вода	%	51,32 23,31 2,40 0,91 1,11 4,21 1,51 0,79 2,00 12,61 1,22	[4]
	Минералогический состав: аморфизованные глинистые агрегаты стеклофаза органика кварц полевой шпат корунд	%	60-65 10-12 10-13 5-10 3-5 8-10	[4]