Цех по формованию керамзитового гравия

2 Номенклатура  выпускаемой продукции и её свойства

 

Керамзит представляет собой  легкий искусственный пористый материал, получаемый вспучиванием легкоплавких глинистых пород путем их обжига. Это один из наиболее эффективных заполнителей для легких бетонов, имеющий пористую структуру и оплавленную плотную поверхность. Равномерная мелкопористая структура внутренней части зерна керамзита обеспечивает хорошие теплозащитные и звукоизоляционные свойства керамзита и бетона на его основе.

По форме и характеру  поверхности зерна керамзит можно  разделить на гравий, имеющий округлую (или редко угловатую) форму и  оплавленную поверхность, и щебень, имеющий угловатую неправильную форму и сильно шероховатую, с  открытыми порами, ноздреватую поверхность.

В зависимости от размера  зерен керамзитовый гравий или керамзит делят на различные фракции. Предусматриваются следующие фракции керамзитового гравия по крупности зерен: 5-10, 10-20 и 20-40 мм. Зерна менее 5 мм относят к керамзитовому песку. В каждой фракции допускается до 5% более мелких и до 5% более крупных зерен по сравнению с номинальными размерами. Из-за невысокой эффективности грохочения материала в барабанных грохотах трудно добиться разделения керамзита на фракции в пределах установленных допусков.

По насыпной плотности  керамзитовый гравий подразделяется на 10 марок: от 250 до 800, причем к марке 250 относится керамзитовый гравий с насыпной плотностью до 250 кг/м³, к марке 300 — до 300 кг/м³ и т. д.

Для каждой марки по насыпной плотности стандарт устанавливает  требования к прочности керамзитового гравия при сдавливании в цилиндре и соответствующие им марки по прочности (таблица 3).

Высококачественный керамзит, обладающий высокой прочностью, как  правило, характеризуется относительно меньшими, замкнутыми и равномерно распределенными порами. В нем достаточно стекла для связывания частичек в плотный и прочный материал, образующий стенки пор. При распиливании гранул сохраняются кромки, хорошо видна корочка.

Водопоглощение керамзитового  гравия 8–20 %, морозостойкость должна быть не менее 25 циклов.

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 плотности керамзита (коэффициент корреляции 0,29).

При кипячении в воде потеря в весе зерен керамзитового гравия из-за включений извести, высокого содержания окиси магния, недожога и других причин не должна превышать 5%. Так называемый коэффициент формы — отношение  наибольшего размера зерна к  наименьшему — не должен быть более 1,5, так как при Кф = 2 прочность керамзитобетона на этом заполнителе снижается на 27 %, а при Кф = 2,5— на 34%. Поэтому количество отдельных гранул с коэффициентом формы зерен 2,5 не должно превышать 20%.

Особенности деформативных свойств предопределяются пористой структурой заполнителей. Это, прежде всего, относится к модулю упругости, который существенно ниже, чем у плотных заполнителей Собственные деформации (усадка, набухание) искусственных пористых заполнителей, как правило, невелики. Они на один порядок ниже деформаций цементного камня. При исследованиях деформаций керамзита все образцы при насыщении водой дают набухание, а при высушивании — усадку, но величина деформаций разная. После первого цикла половина образцов показывает остаточное расширение, после второго — три четверти, что свидетельствует об изменении структуры керамзита. Средняя величина усадки после первого цикла 0,14 мм/м, после второго — 0,15 мм/м. Учитывая, что гравий в бетоне насыщается и высушивается в меньшей степени, реальные деформации керамзита в бетоне составляют лишь часть этих величин. Пористые заполнители оказывают сдерживающее влияние на деформации усадки (и ползучести) цементного камня в бетоне, в результате чего легкий бетон имеет меньшую деформативность, чем цементный камень.

На теплопроводность пористых заполнителей, как и других пористых тел, влияют количество и качество (размеры) воздушных пор, а также влажность. Заметное влияние оказывает фазовый состав материала. Аномалия в коэффициенте теплопроводности связана с наличием стекловидной фазы. Чем больше стекла, тем коэффициент теплопроводности для заполнителя одной и той же плотности ниже. С целью стимулирования выпуска заполнителей с лучшими теплоизоляционными свойствами для бетонов ограждающих конструкций предлагают нормировать содержание шлакового стекла.

Фракции керамзита менее 5 мм независимо от способа получения  относятся к песку и по крупности зерен разделяются на:

- рядовой с размерами  зерен до 5 мм;

- мелкий с размерами  зерен менее 1,2 мм;

- крупный с размерами  зерен от 1,2 до 5 мм.

При производстве керамзитового  гравия получается незначительное количество зерен менее 5 мм. Для получения керамзитового песка обычно производят дробление керамзитового гравия фракций крупнее 40 мм на молотковых или валковых дробилках с рифлеными валками.

Однородность.

По данным С. Ф. Бугрима, В. Л. Пржецлавского, В. П. Петрова и  других исследователей, изучавших качество керамзита на многих предприятиях, керамзит везде неоднороден. Очевидно, это предопределено самой технологией получения керамзитового гравия, когда каждая гранула вспучивается по-разному при неоднородности сырья и непостоянстве температурных условий в печи. В результате керамзитовый гравий — это совокупность неодинаково вспученных гранул различной плотности и прочности.

Применяя такой неоднородный заполнитель, невозможно получить однородный по качеству бетон. Чтобы конструкции были достаточно надежны по прочности, надо учесть минимальную статистически вероятную прочность заполнителя, а при расчете массы и теплопроводности — принять возможную максимальную его плотность. Если заполнитель неоднороден, то расчетные характеристики бетона и эффективность его применения в конструкциях тем самым занижаются.

Для повышения однородности керамзита есть два пути. Первый состоит в совершенствовании  технологии производства, усреднении сырья, более тщательной его переработке  и грануляции, стабилизации режимов  термоподготовки, обжига и охлаждения, улучшении фракционирования. В институте НИИКерамзит проведены исследования основных факторов, влияющих на однородность керамзитового гравия на всех этапах его производства, и разработаны соответствующие рекомендации.

Второй путь — разделение готовой продукции на фракции  не только по крупности, но и по плотности  зерен.

 

Таблица 3 – Номенклатура выпускаемой продукции

Наименование изделия и эскиз	Высшая категория качества			Первая категория качества
Керамзитовый гравий	Марка по насыпной плотности	Марка по прочности	Предел прочности при  сдавливании в цилиндре, МПа, не менее	Марка по прочности	Предел прочности при  сдавливании в цилиндре, МПа, не менее
	250	П35	0,8	П25	0,6
	300	П50	1	П35	0,8
	350	П75	1,5	П50	1
	400	П75	1,8	П50	1,2
	450	П100	2,1	П75	1,5
	500	П125	2,5	П75	1,8
	550	П150	3,3	П100	2,1
	600	П150	3,5	П125	2,5
	700	П200	4,5	П150	3,3
	800	П250	5,5	П200	4,5

В данной курсовой работе будет рассматриваться производство керамзитового гравия марки 400.

 

 

 

 

 

3 Технологическая  схема процесса

 

3.1 Добыча и транспортирование  сырья

 

Добыча глины осуществляется либо по всем пластам одновременно, с целью получения более или  менее однородной смеси, либо выборочно  послойно, когда требуется специальная шихтовка.

Вскрышу растительного слоя удобно производить бульдозером, который  одновременно поднимает слой и транспортирует его в отвал на небольшое расстояние, до  100 м.

Карьеры производительностью 50—100 и более м³ в смену обслуживаются обычно в две смены многоковшовым или одноковшовым экскаватором  с нижним черпанием. Реже применяются экскаваторы на гусеничном ходу, они удобны в тесных забоях.

Выбор экскаватора определяется условиями разработки карьера.

Одноковшовый экскаватор, имея большое отрывающее усилие, особенно пригоден для вскрыши и добычи неоднородных и плотных глинистых пород, содержащих крупные камни, отвалы и пни деревьев, но требует достаточно прочной, не заливаемой водой подошвы карьера.

Многоковшовый экскаватор —  менее универсальная по своим  действиям машина, но обладающая тем основным достоинством, что позволяет осуществить равномерную и непрерывную подачу в транспортирующие устройства глины, притом усредненной по всей высоте забоя.

Из-за малого отрывного усилия такой экскаватор пригоден для работы лишь на средних и мягких грунтах.

Обычно вследствие заливания  карьера водой на кирпичных заводах  применяют экскаватор нижнего черпания.

Транспортирование глины  на завод производится рельсовым  или автотранспортом. Наиболее экономически выгодным считается   рельсовый    транспорт.

Для транспортирования глины  применяют обычно опрокидные вагонетки узкой колеи (750 мм), емкостью 0,75; 1,0; 1,5 и 3,0 м³, грузоподъемностью соответственно в 1,5;  1,8; 2,4 и 5,5 т.

 

3.2 Производство керамзитового  гравия

 

Различают четыре основные технологические схемы подготовки сырцовых гранул, или четыре способа производства керамзита: сухой, пластический, порошково-пластический и мокрый.

В данной курсовой работе будет  рассматриваться пластический способ подготовки сырцовых гранул.

В начале технологической  линии устанавливается ящичный подаватель. Глина поступает в него через металлическую решетку с ячейками 15х15 см, предназначенную для задержания посторонних крупных предметов и предохранения от несчастных случаев. Золу к глине вводят с помощью того же ящичного подавателя, которым дозируют глину, для чего в нем устраивают соответствующие отсеки и устанавливают шиберы. Вводят ее при загрузке глины в глиномешалку.

Далее глина поступает на переработку камневыделительными вальцами. Вальцы состоят из гладкого и ребристого валков. Валки вращаются навстречу друг к другу. Вальцы предназначены для грубого помола глины и выделения каменистых включений. Плотная структура, падающая на ребристый валок, отскакивает и удаляется.

Предварительно обработанные сырьевые компоненты массы поступают  в глиномешалку, где они равномерно увлажняются или доувлажняются водой или паром и перемешиваются до однородной смеси.

Формование производится на пресс-вальцах. Глиняная масса, подлежащая измельчению, подается в приемную воронку и затягивается между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу. Поступившая на дырчатые вальцы глина растирается и частично продавливается через продолговатые отверстия, сделанные в обоих валках. Валки вращаются с различной скоростью - 30 и 20 об/мин. Имеющиеся в глине каменистые включения дробятся, так как давление пружин на подвижной валок составляет 12—17,5 т. Глиняная масса, затягиваемая и измельчаемая валками, продавливается через отверстия внутрь валков в виде отдельных полосок и далее отводится. Рабочий зазор между валками устанавливается равным 5 мм.

Качество сырцовых гранул во многом определяет качество готового керамзита. Поэтому целесообразна тщательная переработка глинистого сырья и формование плотных гранул одинакового размера. Размер гранул задается исходя из требуемой крупности керамзитового гравия и установленного для данного сырья коэффициента вспучивания.

Гранулы с влажностью примерно 20% предварительно подсушиваются в сушильных барабанах. В керамзитовом производстве сушка гранул глины в сушилке производится противоточным движением сушильных газов. Наклон корпуса в сочетании с вращением вокруг оси обеспечивает перемещение материала в направлении разгрузочной камеры. Горячие топочные газы поступают в барабан и, соприкасаясь с материалом, нагревают его, испаряя содержащуюся в нем влагу. Передача тепла происходит двумя основными способами: от топочных газов через наружную поверхность лежащего в завале материала, от более нагретых деталей внутреннего устройства теплообменника.

При изменении влажности  сырья или интенсивности подачи его в сушилку режим сушки может регулироваться количеством поступающих в сушилку газов и изменением их температуры. Температура подаваемого в сушилку топочного газа не более 600°С. Температура дымовых газов на выходе из барабана не менее 100-150°С, чтобы исключить возможность конденсации влаги в разгрузочной части барабана.

При подаче в печь подсушенных  гранул ее производительность может  быть повышена. После сушки гранулы поступают на виброгрохоты для классификации их на фракции. Крупные фракции поступают на обжиг, а мелкие сначала дозируются, а потом также поступают в печь. 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.