Технология производства шлаковой пемзы. Схема, оборудование, планировка цеха

Подробности: Создано 20.05.2012 21:32; Обновлено 21.05.2012 04:32; Автор: Admin

Производство шлаковой пемзы представлено несколькими основными операциями, показанными на схеме ниже. Механизированное производство шлаковой пемзы осуществляется практически четырьмя способами: бассейновым, центробежным, струйным и каскадным.

Бассейновый способ, в своей основе разработанный и внедренный затем в СССР в производство В. П. Овсянкиным, Н. А. Поповым, ?. П. Элинзоном, И. И. Резниковым, М. К. Зильбером и др, состоит в том, что поризация шлакового расплава осуществляется в ванне (бассейне) путем введения в расплав воды через перфорированное (дырчатое) дно бассейна или при (помощи специальных сопел.

Шлаковый расплав, встречая на дне бассейна воду, превращает ее в пар, который в равномерно-распределенной системе проникает в расплавленную массу и вспучивает ее, образуя шлаковую пемзу с однородной мелкопористой структурой.

При этом способе вспучивание шлакового расплава и его отвердевание происходят в ванне стационарною или опрокидного типа, емкость которой соответствует объему шлакового ковша.

Схема шлакопемзовой установки со стационарным бассейном показана ниже. Такая установка построена и эксплуатируется в г. Челябинске. Она состоит из железобетонного бассейна с бортами, скрепера, дренажного лотка, железобетонных разгрузочных приямков и лебедок.

Технологические операции по получению шлаковой пемзы на этой установке проходят в следующем порядке. Дно бассейна покрывают слоем воды толщиной 30-50 мм, которую подают через перфорированные короба с помощью насоса 12НДС.

Короба сваривают из швеллера № 30. Как только вода достигнет указанного уровня в бассейне, из шлаковозпого ковша, подвезенного к борту бассейна по железнодорожной линии, выливают в бассейн шлаковый расплав, не прекращая при этом подачу воды еще в течение 1-2 мин после наибольшего вспучивания массы.

После того как в результате охлаждения расплава водой произойдет фиксация пористого строения образовавшейся вспученной массы, подача воды прекращается. Избыточную воду отводят по трубе, проложенной по дну приямка, примыкающего к бассейну.

Полученную в виде большой пористой глыбы шлаковую пемзу скрепером при помощи лебедки сдвигают в разгрузочные приямки, откуда ее одноковшовым экскаватором выбирают и складывают в штабель для охлаждения.

После охлаждения тем же экскаватором куски шлаковой пемзы загружают в бункер дробильно-сортировочного отделения, в котором приготовляется заполнитель требуемых фракций. Такие бассейны могут быть рекомендованы для установок производительностью 100 тыс. м³ шлаковой пемзы в год. Но они менее совершенны, чем установки с опрокидным бассейном.

Конструктивное решение опрокидного бассейна приведено ниже. Для производства в нем шлаковой пемзы через двойное перфорированное дно подают в ванну воду с толщиной слоя над поверхностью дна не более 3 мм н одновременно вливают в нее шлаковый расплав, подвезенный к борту бассейна в шлаковозном ковше по железнодорожной ветке.

При встрече с водой шлаковый расплав вспучивается (в течение 5 мин) и здесь же, в ванне, охлаждается (до температуры 800-600° в течение 8 мин). Весь цикл от заполнения ванны расплавом (1 мин) до разгрузки готового продукта (1 мин) занимает таким образом всего 15 мин.

Полученная шлаковая пемза выбрасывается из ванны поворотом ее на угол до 60° в приямок, откуда для окончательного охлаждения транспортируется на промежуточный склад с помощью мостового крана с грейферным захватом.

Этим же краном охлажденная пемза перегружается в бункер дробильно-сортировочного отделения. Такие бассейны могут быть рекомендованы для установок производительностью до 400 тыс. м³ шлаковой пемзы в год.

Ниже показана схема устройства центробежной машины. Разработка конструкций и внедрение в производство машин этого типа (ЮЖНИИ-1, Магнитострой-1) осуществлены в советский период В. С. Григорьевым, В. М. Кириченко и др.

Были изготовлены промышленные образцы этих машин Ш-196, СМ-636/3, СМ-636/34 и 289/3 и др., которые дали возможность накопить опыт эксплуатации их в составе шлакопемзовых установок на металлургических заводах Запорожсталь, Азовсталь, Криворожсталь, в тресте Магнитострой и на других заводах. Шлаковый расплав, поданный к машине, выливается в ее приемную воронку, внутрь которой вставлена графитовая трубка, и попадает эксцентрично на конус.

Вместе с расплавом в машину по кольцевой трубке подается в требуемом количестве вода. Конус, вращаясь, веерообразно разбрызгивает расплав и направляет его на лопатки ротора, в результате чего расплав диспергируется на частицы размером до 3 мм.

Поступающая в машину вода попадает па разбрызгиваемый конусом и диспергируемый лопатками шлак, охлаждает его примерно до 1000°, в результате чего эти частицы шлака вспучиваются, частично агрегируются вновь и под действием центробежной силы, развиваемой ротором, выбрасываются лопатками через разгрузочное отверстие в кожухе машины на экран.

Здесь размягченные и вспученные частицы налипают друг на друга, образуя глыбу размером в основании около 40?40 см, которая застывает, постепенно сползая па нижнюю плиту экрана, и по мере достижения определенного веса, превышающего противовес плиты, автоматически сбрасывается на поворотный наклонный конвейер-перегружатель, расположенный под экраном.

Конвейером-перегружателем куски шлаковой пемзы транспортируются на промежуточный склад, где они окончательно охлаждаются и после этого подаются с помощью экскаватора в дробильно-сортировочное отделение.

Там обычно устанавливают две дробилки: щековую и молотковую или щековую и валковую. Дробленая шлаковая пемза сортируется на требуемые фракции и поступает на склад готовой продукции. Производительность одной центробежной машины 75 тыс. м³ шлаковой пемзы в год.

В результате выполненного анализа работы центробежных машин (О. Н. Кутас, С. Н. Беленко и др.) в сравнении с машинами другого типа установлено, что наилучшую по качеству и наиболее экономичную шлаковую пемзу можно получить на машинах типа ЮЖНИИ-1 и Магнитострой-1.

Хотя пемза, полученная этим способом, и имеет несколько больший объемный вес при значительно большей прочности по сравнению с пемзой, полученной на других машинах, однако благодаря тому, что она имеет мелкопористую и однородную структуру, на ее основе возможно приготовлять бетоны значительно меньшего объемного веса, чем на пемзе с других машин.

Но центробежные машины имеют и ряд существенных недостатков, главнейшими из которых являются: быстрый износ конуса-распылителя, лопастей ротора, кожуха, пода корпуса машины, неудачная система охлаждения.

Схема производства шлаковой пемзы в струйных аппаратах показана ниже. Шлаковый расплав из подводящего желоба поступает на направляющий лоток, растекается по нему плоской струей и, стекая с него, встречает сильный поток водо воздушной смеси, который разбивает расплав на мельчайшие частицы и уносит их в камеру смешения, где происходит их вспучивание.

Будучи еще в пластично-вязком состоянии и имея большую скорость перемещения по выходе из камеры (длина камеры 1000-1200 мм), частицы попадают на экран. Ударяясь одна о другую, частицы образуют сначала небольшие, но еще пластичные куски, которые затем в приемном устройстве, расположенном под экраном, соединяются в крупные глыбы.

Эти глыбы транспортируются на промежуточный оклад для охлаждения, а затем для дробления и фракционирования. На закрытых складах шлаковая пемза хранится по фракциям.

Производительность струйных аппаратов при диаметре камеры 148 мм и площади поперечного сечения камеры смешения 172 см² составляет 15-22 т/ч, а соответственно при диаметре 309 мм и площади поперечного сечения 750 мм² - 60-90 т/ч.

Схема производства шлаковой пемзы на каскадных лотках показана ниже. Шлаковый расплав подается на лоток тонкой струей и, стекая с лотка, непрерывно орошается снизу и сверху водой, поступающей из отверстий перфорированных труб. При этом происходит охлаждение и вспучивание расплава, но текучесть его сохраняется и он медленно стекает на приемную площадку. Здесь завершается процесс его вспучивания и охлаждения. Время переработки одного ковша емкостью 16,5 м³ составляет 3-4 мин, с интервалом между переработками 2-3 ч.

Полученный массив шлаковой пемзы охлаждается в течение 12 ч, после чего разрабатывается экскаватором и полученные куски готового продукта отправляются в дробильно-сортировочное отделение для получения фракционированной шлаковой пемзы. Количество каскадных лотков на установке должно быть кратно количеству одновременно подаваемых шлаковозных ковшей.

В целях сокращения ручных операций при сливе расплава из ковшей и автоматизации этого процесса Государственным научно-исследовательским институтом строительных материалов и изделий совместно с Киевским политехническим институтом и Житомирским заводом электрических приборов разработано специальное устройство для программного управления сливом шлака из ковша типа УПК-1. Это устройство предназначено для автоматического управления индивидуальной или групповой кантовкой и подъемом шлаковозных ковшей.

Примером проектного решения предприятий по производству шлаковой пемзы может служить цех, построенный на Криворожском металлургическом заводе мощностью 150 тыс. м³ шлаковой пемзы в год. Цех оснащен двумя центробежными машинами. Одна из железнодорожных веток проложена через цех и проходит вблизи установленных в нем центробежных машин. Это дает возможность сливать подвезенный в шлаковозном ковше расплав непосредственно в воронку, установленную над машиной. Полученную шлаковую пемзу поворотные перегружатели транспортируют на промежуточный склад, а из неё после охлаждения с помощью обычных конвейеров направляют в дробильно-сортировочное отделение и склад готовой продукции.

Поворотный перегружатель представляет собой наклонный конвейер с одной неподвижной шаровой опорой. Угол поворота у него ограничивается длиной дугообразного рельса, по которому он передвигается с помощью двух тележек. План и разрез цеха показаны ниже.

В СССР был разработан проект установки, по производству шлаковой пемзы с применением опрокидных бассейнов, утвержденный Госстроем СССР как типовой.

Производительность установки 400 тыс. м³ шлаковой пемзы в год. В соответствии с разработанной технологией в этом проекте шлаковый расплав подвозится к бассейну в ковше емкостью 16,5 м³, что соответствует емкости ванны опрокидного бассейна.

Если используются шлаки, склонные к распаду, то они подвергаются стабилизации путем введения в расплав после пробивки шлаковой корки фосфорсодержащих добавок из расчета 3 кг на 1 т расплава; колошниковой пыли вводится из расчета 6 кг на 1 ? расплава.

Введение добавок осуществляется вдуванием с помощью специальной машины. Эта машина снабжена также коркопробивным устройством. Вспучивание расплава при температуре 1250-1350° осуществляется в металлическом бассейне размером 6?6х1,2 м в течение 15-16 мин. При этом на 1 т расплава расходуется около 400 л воды.

В конструкции бассейна предусмотрено регулирование давления и расхода воды в широком диапазоне, что позволяет перерабатывать различное сырье и получать готовый продукт с различными физико-механическими свойствами. Вспученная масса сбрасывается в приямок, емкость которого рассчитана на три слива.

Из приямка шлаковая пемза 15-тонным мостовым краном с грейферным захватом перегружается для охлаждения на промежуточный склад, откуда таким же краном загружается в бункер (емкость 50 м³) дробилки первичного дробления производительностью 120 м³/ч.

Пластинчатым питателем с шириной ленты 1200 или 6000 мм куски шлаковой пемзы подаются в одновалковую дробилку, после которой грубо дробленный материал пластинчатым конвейером вать различное сырье и получать готовый продукт с различными физико-механическими свойствами.

Вспученная масса сбрасывается в приямок, емкость которого рассчитана на три слива. Из приямка шлаковая пемза 15-тонным мостовым краном с грейферным захватом перегружается для охлаждения на промежуточный подается на вторичное дробление в двухвалковую зубчатую дробилку, имеющую производительность 60-125 м³/ч.

Дробленый материал с предельной крупностью зерен 40 мм поступает на. вибрационный грохот СМ-653 производительностью 20 м³/ч, после которого фракционированная шлаковая пемза с помощью ленточного конвейера, бункера и ленточного питателя направляется в сепаратор СКС-20, работа которого основана на принципе "кипящего слоя", образуемого путем продувания в ванне сыпучего материала восходящим потоком воздуха через пористую плиту. Сепаратор позволяет получить среду с любым заданным удельным весом, эквивалентным жидкости.

Это дало возможность разделить путем сепарации шлаковую пемзу, полученную на Магнитогорском металлургическом комбинате, на две фракции - легкую - с насыпным объемным весом 400 кг/м³ и тяжелую - с насыпным объемным весом 800 кг/м³. Подобная сепарация применяется на Череповецком керамзитовом и других заводах. Стоимость обогащения 15-30 коп/м³. Фракционировавшая и сепарированная по объемному весу готовая продукция по ленточному конвейеру, имеющему производительность 100 м³/ч, поступает на склад, где хранится в штабелях по маркам и фракциям в условиях, предохраняющих их от загрязнения. Себестоимость 1 м³ шлаковой пемзы от 1 р. 70 к. до 4 р. 43 к.

Производство шлаковой пемзы было организовано на металлургических заводах в городах Магнитогорске, Челябинске, Нижнем Тагиле, Запорожье, Жданове, Липецке и др.