|
Легкоплавкие глины доставляются на
кирпичные заводы из карьеров, расположенных вблизи заводов и являющихся их
составной частью. Огнеупорные и тугоплавкие глины являются привозным сырьем,
они добываются и поставляются керамическим заводам специализированными
предприятиями.
Для бесперебойного снабжения кирпичных заводов в зимнее
время талой глиной производят либо открытую разработку карьера с утеплением
поверхностного слоя опилками, минераловатными плитами и др., либо закрытую с
устройством тепляков (в районах с устойчивой суровой зимой). Кроме того, на
заводах создают в летний период запас глины в открытых котлованах и наземных
штабелях высотой 6—8 м, либо в крытых складах — глинохранилищах глубиной 4—6
м. Устройство промежуточных складов экономически целесообразно при небольшой
толщине пласта глины в карьере (менее 2,5 м), необходимости транспортирования ее на завод на расстояние более 1 км и при возможности ее промерзания.
Организация промежуточных складов обеспечивает более
ритмичную работу предприятия и позволяет улучшить свойства сырья путем
усреднения его состава и перераспределения влаги. В котлованы глину завозят
рельсовым транспортом либо автосамосвалами, в наземные штабели — только
автосамосвалами.
Глинохранилища для загрузки глины оборудованы мостовыми
грейферными кранами, грейфером на монорельсе, ленточными конвейерами, а в
случае доставки глины по железной дороге — эстакадами для разгрузки вагонов.
При загрузке глины конвейером применяют глиноразбрасывающую тележку, при этом
происходит усреднение сырья. Для подачи глины в производство из глинохранилищ
обычно используют мостовой грейферный кран или одноковшовый экскаватор, из
открытых котлованов и наземных штабелей — многоковшовые экскаваторы.
На заводах, производящих грубую строительную керамику,
чаще всего предусматривают промежуточные склады глины в открытых котлованах и
наземных штабелях. В случае устройства глинохранилищ их емкость из-за высокой
стоимости рассчитывается на непродолжительный запас глины—10—15 сут
(аварийный запас).
На заводах тонкой керамики хранение сырьевых материалов
осуществляется, как правило, в крытых складах.
4.4.2. Переработка глинистого сырья и подготовка массы
Переработка глинистого сырья с целью разрушения природной
структуры осуществляется с помощью естественной и механической обработки. К
естественной обработке глины относят вымораживание ее в замо
ченном состоянии (зумпфование), заключающееся в следующем.
Предварительно разрыхленная при добыче и складировании глина, залитая водой,
в течение длительного срока (нескольких месяцев или лет) подвергается
атмосферным воздействиям: попеременному замораживанию и оттаиванию,
увлажнению и высушиванию, выветриванию и пр., что приводит к разрыхлению
глины, распаду агрегированных частиц на элементарные зерна, повышению
удельной поверхности глины и углублению процессов набухания, возрастанию
количества связанной воды, увеличению пластичности и связности глины,
улучшению формовочных и сушильных свойств.
Вылеживание глины в замоченном состоянии тоже приводит к
диспергированию глинистых частиц, их набуханию с частичным переходом
свободной воды в связанную форму и повышению пластических свойств глины, но в
меньшей степени, чем вымораживание. При вылеживании глины в атмосферных
условиях в течение длительного времени происходит вымывание вредных примесей
растворимых солей (сульфатов и хлоридов).
Однако естественные способы обработки глины требуют много
времени, больших площадей и не обеспечивают полного удаления каменистых
включений. Механическая обработка глинистого сырья применяется для удаления
или измельчения каменистых включений, получения удобоформуемой гомогенной
массы. Выбор оборудования для механической обработки зависит от свойств
исходного сырья (его плотности, твердости, вязкости, . влажности) и вида
получаемого изделия. Чем полнее разрушена структура глины и чем однороднее
формуемая масса, тем выше качество изделия.
Существуют три основных способа переработки сырья и
подготовки массы: полусухой (влажность массы 8—13 %), пластический (влажность
массы 18—26 %) и шликерный (влажность массы 45—60 %). Выбор способа
определяется исходными свойствами сырьевых материалов и требованиями к
качеству получаемой продукции.
Полусухой способ подготовки массы заключается в грубом
измельчении исходного сырья, его подсушивании, тонком измельчении, отсеве
крупных включений, смешивании его с добавками и увлажнении. Применяют этот
способ при наличии засоренного камневидными включениями глинистого сырья с
плотной структурой и низкой карьерной влажностью. Такой способ обеспечивает
достаточно полное удаление или тщательное измельчение каменистых включений, в
том числе известковых, равномерное распределение добавок и сокращение илн
даже исключение из технологического цикла сушки изделий. Недостатки полусухого
способа: необходимость сушки сырья перед помолом, повышенный износ
оборудования прн помоле, необходимость установки для прессования изделий
прессов большой мощности, обеспечивающих формование изделий под давлением
15—40 МПа. Применяют полусухой способ в производстве обыкновенного и
пустотелого глиняного кирпича, камней и керамических плиток.
Последовательность подготовки массы по полусухому способу представлена на
схеме 1.
При полусухом способе первичное разрыхление глины
производят в ножевых глинорезках (стругачах), зубчатых, винтовых
камневыделительных или дезинте- граторных вальцах ( 4.1). Для предотвращения
забивания и замазывания помольных агрегатов и сит глиной перед тонким
измельчением ее подсушивают в прямоточных сушильных барабанах, при этом ее
влажность снижается с 15—25 % до 2—13 %. Для тонкого измельчения применяют
дезинтеграторы, гладкие дифференциальные вальцы тонкого помола, дырчатые
вальцы, бегуны сухого помола, молотковые, центробежные и роторные мельницы (
4.2).
Перед сушкой в сушильных барабанах сырье с высокой
карьерной влажностью (15—25 % для глин и 38—45 % для диатомита) следует
гранулировать с целью получения частиц одного размера (схема 2).
Гранулированные массы после сушки в сушильном барабане отличаются
незначительными колебаниями влажности. Для усреднения влажности масс
рекомендуется также их выдержка на промежуточных складах.
Экономически целесообразно совмещать процессы сушки и
тонкого измельчения сырья. С этой целью применяют аэробильные или шахтные
мельницы (см. 2.8). Сушка в этих агрегатах осуществляется горячими топочными
газами, подхватывающими мелкие частицы и уносящими их в циклоны, где они
оседают; при этом крупные частицы самотеком возвращаются в мельницу. Для
тонкого помола могут быть применены трубные двухкамерные мельницы с
сепаратором для разделения крупных и мелких фракций, угольные барабанные
мельницы и мельницы самоизмельчения типа «Аэро- фол» (см. 2.7) с совмещенным
процессом сушки и помола. Для отсева крупных частиц и разделения на фракции
измельченного сырья применяют сито-бурат, плоские качающиеся сита,
вибрационные сита, грохоты и воздушные сепараторы.
Приготовление масс путем смешивания подготовленной глины с
отощающими и другими добавками и увлажнения ее горячей водой или паром
производят в двухвальных смесителях при получении пластичных масс, в
лопастных вакуумных или быстроходных бегун- ковых мешалках при получении
малопластичных масс и в смесительных бегунах при получении тощих масс.
Увлажнение глины паром дает лучшие результаты. Для этой цели предпочтительны
шахтные пароувлажннтели с вертикальным расположением труб и принудительным
отбором порошка. Для приготовления массы могут быть применены стержневые
смесители конструкции ВНИИСтрома С-15, СК-08 и др., в которых происходит
усреднение массы, домол крупных фракций и агломерация пылеватых фракций.
Оптимальная влажность порошковых масс на основе глин,
аргиллитов и отходов углеобогащения составляет 7—10%, на основе
диатомитов—12—17%. Превышение их влажности снижает качество изделий, а
снижение влажности приводит к повышению упругих деформаций и образованию
перепрессовочных трещин. Для усреднения состава подготовленной массы,
улучшения ее формовочных свойств применяют способ вылеживания ее в силосах.
Пластический способ подготовки массы применяют при наличии
рыхлых глин, хорошо размокающих при увлажнении, с ограниченным содержанием
каменистых включений. Последовательность подготовки массы по пластическому
способу дана на схеме 3.
Пластичные и вязкие глины измельчают в зубчатых вальцах,
хрупкие и мерзлые глины — в глипорезках, глины средней пластичности — в
дырчатых вальцах. Для подготовки трудноразмокающих глин и глин, содержащих
крупные включения известняка, используют бегуны.
Для достижения наиболее однородной массы приме-няют
глинорастиратели (тонтрансплеры), в которых глиняная масса протирается и
продавливается через перфорированный корпус лопастями крыльчатки. Тонкое
измельчение массы осуществляют перетиранием в гладких или зубчатых вальцах,
на бегунах. Отощающие добавки измельчают сначала в дробилках, а затем в
мельницах.
Приготовление массы производят в двухвальных
глиномешалках, как правило, с пароувлажнением. Для более тщательной ее
переработки на современных передовых предприятиях применяют глиносмесители с
фильтрующей решеткой. На концах лопастных валов этих смесителей закреплены
винтовые лопасти, продавливающие массу через смонтированную в специальных
направляющих перфорированную решетку, перемещающуюся с помощью гидравлических
цилиндров.
Для повышения однородности и пластичности массы при
производстве тонкостенных изделий (фасадных плиток, черепицы и др.) ее
выдерживают несколько суток в силосах-гомогенизаторах ( 4.3) или в шихто-
запасниках башенного или другого типа. В силос-гомогенизатор, представляющий
собой башню емкостью 100—250 м3, вращающуюся на опорном кольце, шихту подают
крутонаклонным конвейером, а выгружают шнеком через люк в центре основания
башни. Шнек вращается как вокруг своей оси, так и вокруг оси башни,
обеспечивая подрезку всей массы шихты, находящейся в силосе, и предотвращая
ее зависание. Шихто- запасники рассчитывают на 6—10-суточный запас. После
вылеживания и усреднения шихту многоковшовым
экскаватором подают на вторичную переработку, затем на
формование.
На кирпичных заводах для вылеживания и гомогенизации массы
непосредственно перед ленточным прессом устанавливают ящичные подаватели с
бункерами вместимостью до 50 м3.
Применение гомогенизаторов, шихтозапасников и
промежуточных бункеров приводит к повышению прочности изделий, обеспечивает
ритмичность работы гли- ноперерабатываюхцего и формовочного оборудования и
позволяет перевести карьерные работы по добыче глины в одну-две смены. Широко
применяют способ вылеживания масс за рубежом.
Пластический способ отличается простотой подготовки массы,
менее сложным формовочным оборудованием, чем полусухой, однако ои обусловливает
более продолжительный и сложный процесс сушки изделий. Применяют его для
производства стеновой керамики, дренажных и канализационных труб, черепицы.
Шликерный способ подготовки массы применяют в случае
использования глин с высокой карьерной влажностью, подготовки массы из
многокомпонентного неоднородного сырья, использования глин, добытых методом
гидроэкскавации с помощью гидромониторов и др. Основные технологические
операции при подготовке шли- керных масс и изготовлении из них пресс-порошков
представлены на схеме 4.
При шликерном способе грубое измельчение сырья производят
на дезинтеграторных вальцах, стругачах, валково-зубчатых дробилках; тонкое
измельчение и роспуск глины — в шаровых мельницах, пропеллерных мешалках или
специальных машинах непрерывного действия. Для роспуска глины горячей водой и
получения шликера в производстве изделий стеновой керамики применяют также
глиноболтушки, из которых шликер с целью удаления из него каменистых
включений подают на дуговое сито, а затем в открытые шламбассейны,
оборудованные крановыми мешалками и устройством
для барботажа шликера компрессорным воздухом. Для
непрерывного роспуска глины в производстве керамических плиток применяют
непрерывно действующие машины ( 4.4, а—г).
В институте Гипростройматериалы разработана технология
приготовления массы для производства керамических плиток с использованием
машин непрерывного действия — фрезерно-метательных мельниц. Для тонкого
сухого помола отощающих компонентов предложены непрерывно действующие
струйные мельницы,
отличающиеся очень высокой скоростью выходящего из сопла
воздуха или газа —до 100—180 м/с (см. 2.9), обеспечивающие возможность
полной автоматизации процесса и сводящие до минимума загрязненность
измельчаемого материала.
В США разработан новый способ измельчения материалов,
получивший название процесса Снайдера. Измельчаемый материал загружают в
толстостенный герметичный стальной резервуар, в который под давлением 2—6 МПа
подается водяной пар или газ. Через дроссельный клапан специальной
конструкции содержимое этого резервуара по трубопроводу подается к форсунке н
со скоростью, близкой к звуковой, выбрасывается во второй резервуар,
работающий под разрежением. При выходе из форсунки гаэоматериальная смесь со
взрывом расширяется, освобождая накопленную при сжатии энергию.
Смешивание отдельных компонентов (пластичных, отощающих,
плавней) при шликерном способе подготовки массы производят в шаровых
мельницах с силек- совой или фарфоровой футеровкой и пропеллерных мешалках
различной конструкции.
Шликерный способ подготовки массы позволяет полностью
удалить каменистые включения, максимально разрушить структуру глинистых
материалов и получить массу с высокой степенью однородности, а также
обеспечивает возможность получения изделий сложной конфигурации
(санитарно-технических) способом литья. Однако он трудоемок и требует
повышенного расхода топлива для удаления большого количества воды из шликера.
Его применяют в производстве фасадных керамических плиток, изготовляемых
способом литья, санитарно-технических изделий, а также для получения
пресс-порошка обезвоживанием шликера в фильтр-прессах или распылительных
сушилках при получении керамических плиток, санитарно-технических изделий и
стеновой керамики.
Обезвоживание шликера в фильтр-прессах ( 4.5) имеет ряд
существенных недостатков: периодичность работы, низкая производительность,
высокая трудоемкость, металлоемкость, большие габариты прессов,
неоднородность получаемых коржей и высокая их влажность (22—28 %), вследствие
чего после проминки на ленточных прессах или измельчения на коржерезках их
сушат в туннельных сушилках или сушильных барабанах с последующим помолом иа
бегунах.
Фильтр-прессовый способ обезвоживания шликера в настоящее
время как в нашей стране, так и за рубежом повсеместно заменяют на
прогрессивный способ получения пресс-порошка в распылительных сушилках со
скоростным обезвоживанием шликера, позволяющий автоматизировать процесс,
сократить число производственных операций по подготовке пресс-порошка с 10 др
3, исключить из технологического цикла помол и гранулирование массы,
сократить ее потери, получить пресс- порошок стабильного гранулометрического
состава и постоянной влажности. Кроме того, шарообразная форма гранул и
незначительное количество пыли в порошке обеспечивают его высокую текучесть,
способствуют равномерному заполнению формы при прессовании, исключают его
пыление при транспортировании и зависание в бункерах.
Распылительная сушилка ( 4.6) представляет собой
металлическую камеру, днище которой выполнено в виде конусного бункера для
сбора порошка, а поверхность изолирована диатомитовым кирпичом или минера-
ловатными плитами. Конструкции сушилок могут быть различными, подача шликера
и теплоносителя может осуществляться как сверху, так и снизу, противотоком и
прямотоком, а также комбинированным способом, распыление шликера производится
форсунками или диска* ми. Все виды распылительных сушилок имеют следую» щие
основные части: сушильную камеру, газооборудование, систему подачи шликера,
вентиляционную систему, КИП и автоматику.
Распыление шликера происходит за счет кинетической энергии
струи (механическое распыление) либо за счет кинетической энергии газа (пневматическое
распыление). Механические распылители: центробежные и струйные форсунки,
диски, ультразвуковые распылители; пневматические: газовые и паровые
форсунки. В результате высокой скорости распыления, равномерного
распределения капель шликера по сечению сушилки и высокой интенсивности
теплообмена между горячими газами и распыляемым материалом сушка его
происходит очень быстро (2—3 с) с уменьшением влажности с 55—45 % до 8—10 %.
Получение пресс-порошка в распылительных сушилках взамен
его получения в фильтр-прессах позволяет в 10 раз уменьшить производственные
площади под оборудование, в 4 раза сократить численность рабочих, более чем в
2 раза уменьшить затраты на получение 1 т порошка.
|