Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Опыт применения техногенного сырья (отходов теплоэлектостанций) в производстве строительных материалов 10
1.1. Сырьевые материалы для производства грубой строительной керамики 10
1.2. Грубая строительная керамика 16
1.3 . Техногенное сырье в производстве строительной керамики 20
1.4. Геологическое строение Мало-Ступкинского месторождения 25
1.5. Постановка задач диссертационного исследования 27
Глава 2. Исследование глинистого сырья 29
2.1. Исследования дообжиговых свойств глинистого сырья 29
2.1.1. Макроскопическая характеристика сырья 29
2.1.2. Определение влажности сырья 30
2.1.3. Определение количества крупнозернистых включений и засорен-носи сырья 31
2.1.4 Гранулометрический состав глинистого сырья 33
2.1.5 Химический состав глинистого сырья 34
2.1.6. Минерально-петрографический анализ глины 36
2.1.7. Определение пластичности глинистого сырья 42
2.2 Лабораторно-технологическое испытания глинистого сырья 43
2.2.1. Сушка изделий 44
2.2.2. Обжиг образцов 44
2.2.3 Спекаемость 44
2.2.4. Керамические свойства 46
Глава 3. Исследование золошлаковых смесей Ивановской ТЭЦ-2 53
3.1. Гранулометрический состав 53
3.2. Минерально-фазовый состав 54
3.3. Термические свойства 59
3.4. Химический состав 61
3.5. Истинная и насыпная плотности 63
Глава 4. Исследование керамических свойств системы «глина-золошлаковая смесь» 69
4.1. Методика проведения эксперимента 69
4.2. Результаты эксперимента 70
4.2.1. Керамические свойства смеси глин верхнего и нижнего горизонта залегания 70
4.2.2. Керамические свойства золокерамического кирпича с добавлением крупной золошлаковой смеси 75
4.2.3. Керамические свойства золокерамического кирпича с добавлением мелкой золы 80
4.3. Определение коэффициента теплопроводности изделий с рекомен дуемым составом смеси 86
Глава 5. Разработка технологической схемы производства стеновых керамических изделий на основе сырья предлагаемого состава . 90
5.1. Обоснование применения в производстве керамического кирпича золошлаковых смесей ТЭС 90
5.2. Принципиальная технологическая схема производства стеновых керамических изделий 92
5.3 Технико-экономический анализ 96
5.3.1 Оценка факторов снижения материалоемкости и расхода технологического топлива при использовании техногенного сырья в производстве стеновых керамических материалов 96
5.3.2. Технико-экономическая эффективность производства стеновой керамики с добавкой золошлаковой смеси 99
Заключение 101
Библиографический список 104
Список нормативной литературы 117
Приложения 119
Приложение 1 120
Приложение 2 121
- Техногенное сырье в производстве строительной керамики
- Минерально-петрографический анализ глины
- Керамические свойства золокерамического кирпича с добавлением крупной золошлаковой смеси
- Технико-экономическая эффективность производства стеновой керамики с добавкой золошлаковой смеси
Введение к работе
Производство керамических строительных материалов базируется, как правило, на местных месторождениях глины. Свойства получаемых из таких глин изделий, ограничивают область их применения, что вынуждает использовать привозные строительные материалы или более сложные конструктивные решения. Для улучшения свойств получаемой керамики часто применяют специальные сырьевые добавки, рекомендуемым источником которых являются отходы местной промышленности. Одной из таких добавок является зола теплоэлектростанций. Несмотря на большой опыт в применении зо-лошлаковой смеси в строительной индустрии, объем потребления золы остается незначительным на уровне 5-8% выхода, что приводит к необходимости дальнейшего совершенствования способов ее применения.
Выпускаемая в Ивановской области стеновая керамика на основе местных легкоплавких глин не обладает удовлетворительными теплоизоляцион-
ными свойствами, имеет повышенную плотность (1800 - 1980 кг/м ), значительную материалоемкость, высокую воздушную и огневую усадки, неудовлетворительный внешний вид, некачественную лицевую поверхность.
Настоящая работа посвящена исследованию глинистого и золошлако-вого сырья Ивановского региона, разработке принципов подготовки золы, определению рациональных-составов шихт и усовершенствованию технологии производства различных видов стеновой керамики, позволяющей улучшить свойства производимой продукции.
Актуальность. Развитие теплоэнергетики, увеличение добычи полезных ископаемых, повышение объемов выплавки металлов привело к значительному накоплению различных видов отходов, образующихся как в процессе производства, так и на различных стадиях их переработки. Отходы загрязняют окружающую среду и вместе с тем представляют собой ценное ми-
неральное сырье, которое может быть использовано для производства строительных материалов.
Для расширения сырьевой базы и обеспечения строительной индустрии необходимым сырьем, создания ресурсосберегающих технологий при производстве строительных изделий, снижения их себестоимости, а также решения в определенной степени экологической проблемы, назрела острая необходимость в более глубоком исследовании технологических свойств техногенного сырья и усовершенствования технологии производства керамических строительных материалов.
Целью диссертационной работы является разработка эффективных керамических материалов с использованием местного сырья с заданным комплексом эксплуатационных свойств.
Для реализации этой цели необходимо:
1. Разработать рациональные составы шихт для производства изделий
грубой строительной керамики с использованием местного сырья Мало-
Ступкинского месторождения глины и зольных отходов ТЭЦ.
2. Разработать технологическую схему производства эффективных
керамических изделий на основании предложенного состава шихты и
способа предварительной обработки золошлаковых смесей.
3. Разработать принцип управления свойствами получаемых изделий, с
применением компьютерного проектирования.
^ 4. Выполнить экспериментальные исследования свойств разработанных материалов.
Произвести экономический анализ разработок.
Разработать рекомендации для производства предлагаемых изделий. Научная новизна работы:
1. Исследован химический и минералогический состав глинистого сырья Мало-Ступкинского месторождения Ивановской области, представленного глиной двух слоев, с различным количественным содержанием приме-
сей.
Изучен химический и гранулометрический состав золы ТЭЦ-2 г. Иваново. Показано, что многокомпонентный состав золы имеет выраженную зависимость от размеров фракций.
Разработаны критерии оценки исходного сырья и методы исследования составов шихт.
4. В результате комплексных экспериментальных исследований
свойств керамических изделий, изготовленных с различным соотношением
глинистого сырья и разделенной по фракциям золы, получены новые качест
венные и количественные характеристики материалов, позволяющие отнести
их к эффективным теплоизолирующим.
Совокупность решенных в диссертации вопросов направлена на решение актуальной зколого-технологической задачи, имеющей существенное значение для использования техногенного сырья при получении керамических изделий на местных сырьевых ресурсах с улучшенными эксплуатационными свойствами.
Автор защищает:
Результаты исследований минералогического состава глинистого и золошлакового сырья (Мало-Ступкинского месторождения Тейковского района Ивановской области и ТЭЦ-2)
Результаты экспериментальных исследований процесса обжига керамических изделий различного состава шихты.
Эмпирические уравнения для определения механических и технологических характеристик изделий в зависимости от соотношения "зола/глина" и температуры обжига, а также теплотехнических характеристик готовых изделий.
Разработанную технологическую схему производства стеновых керамических изделий.
Практическая значимость:
Предложено рациональное соотношение глинистого сырья, добытого из различных слоев Мало-Ступкинского месторождения глины Тейковского района Ивановской области, в шихте, используемой для производства изделий строительной керамики.
Разработаны рациональные составы шихт для получения золошлако-вых керамических изделий с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
В результате выполненных экспериментальных исследований и обработке их результатов на ПЭВМ получены эмпирические уравнения, описывающие зависимость эксплуатационных свойств керамических изделий от состава смеси шихты.
Получены облегченные стеновые керамические изделия со следующими характеристиками: 1^=18 МПа, рср = 1680 кг/м3 и конструкционно-теплоизоляционные изделия с Re» =18 МПа, Pq, = 1690 кг/м3.
Использование золошлаковых смесей в производстве стеновой керамики уменьшает объемы золы в золоотвалах, чем улучшает экологическую ситуацию в районах их расположения.
Снижается материалоемкость производства стеновых керамических изделий на заводе ""Ивстройкерамика" на 9.. 15%.
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на конференциях:
X Международной Научно-технической конференции ^Информационная среда ВУЗа", Иваново, ИГ АС А, 2003, П Всероссийской научно-практической конференции "Химическое загрязнение среды обитания и проблемы экологической реабилитации нарушенных экосистем" Пенза, МНИЦ, 2004, Международной научной конференции 'Знерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства". Иваново, ИГХТУ,
2004, Научно-технической конференции "Состояние и перспективы освоения недр. Охрана окружающей среды Ярославской области и Верхне-Волжского региона". Ярославль, 2004, и опубликованы в работах [135-141].
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из 5 глав, введения, содержащего актуальность, цели и научную новизну работы, выносимые на защиту результаты, практическую значимость и апробацию работы, заключения, библиографического списка и приложения. В первой главе рассмотрены аспекты применения техногенного сырья в производстве строительных материалов. Вторая и третья главы посвящены исследованию глинистого сырья Мало-Ступкинского месторождения и золошлаковых смесей Ивановской ТЭЦ-2. Четвертая глава содержит экспериментальные данные по изучению технологических, механических и теплоизоляционных характеристик зологлиняного кирпича. В пятой главе рассматривается технологическая схема производства строительных изделий с учетом использования техногенного сырья.
Работа выполнялась в Ивановской государственной архитектурно-строительной академии под руководством член-корреспондента РАЕН:, кандидата химических наук, зав. кафедрой «Химии и охраны окружающей среды», доцента Федосовой Нины Львовны.
Ведущая организация: ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет».
Техногенное сырье в производстве строительной керамики
Среди твердых промышленных отходов золы и шлаки теплоэлектростанций занимают по своему объему ведущее место. Золы и шлаки ТЭС -продукт высокотемпературной обработки минеральной части твердого топлива (представляемого почти исключительно в виде каменных и бурых углей). Их состав, дисперсность и свойства определяются видом и маркой топлива, степенью его помола, условиями сжигания, методами улавливания, удаления и транспортирования. В свою очередь этим объясняется разнообразие отходов энергетического комплекса [40].
В процессе сжигания твердого топлива образуется два вида вторичных продуктов - зола и шлак, которые непрерывно удаляются из зоны горения. Существует два основных способа золоудаления: гидрозолоудаление и сухой отбор с помощью электрофильтров (зола-унос) [41]. По физическому состоянию отходы, образующиеся при сжигании топлива, можно подразделить: зола — рыхлая масса, состоящая из веотшавлешшх или оплавленных с поверхности мелких зерен; она образуется при относительно низких температурах; шлак — агрегированные и переплавившиеся частицы золы размером от 0.15 до 30 мм.
Золошлаковая смесь - механическая смесь золы-уноса и шлаков. В зо-лопшаковых смесях в зависимости от вида угля и метода «го сжигания находится до 22% несгоревшего топлива. Горючее вещество в золошлаковых отходах присутствует в виде кокса и полукокса [42].
Выход золошлаковых отходов в настоящее время составляет около 50 млн. т в год, из которых используется полезно не более 8 - 10 % [43]. Не нашедшие применения золы и шлаки ТЭС транспортируются в отвалы. Строительство и содержание золоотвалов, многокилометровых пульпопроводов сопряжено с выведением из полезного землепользования больших площадей и со значительными материальными затратами [44]. Так на содержание золоотвалов в нашей стране (в ценах 1990 г.) ежегодно затрачивалось более 150 млн. руб., причем годовой расход электроэнергии только на удаление золошлаковых смесей в отвалы составлял около 1.5 млрд. кВт.
Высокая дисперсность и водонасыщенность золы в золоотвалах придает им плывунные свойства и создает угрозу аварий [45]. Загрязнение золами и золошлаковыми отходами достигло в настоящее время критического значения не только в России, но и в большинстве промышленно развитых стран. В связи с этим проблема утилизации твердых отходов тепловых электростанций имеет не столько экономическое, сколько экологическое значение.
Наиболее качественно вопрос утилизации золошлаковых смесей решается в Финляндии, где более 92 % образующихся зол-уноса используется в промышленности [3]. В странах Западной Европы уровень утилизации твердых отходов ТЭС не превышает 55 %, в Японии - около 42 %, в США - от 17 до 21 Го.
Наиболее значимыми и материалоемкими областями применения золошлаковых смесей является производство керамического кирпича [46-50], разнообразных пористых заполнителей [51], ячеистых бетонов [40], портландцемента, бетонов и строительных растворов, а также в дорожном строительстве и при устройстве оснований под полы промзданий [52]. Однако в большинстве случаев для такого использования пригодна зола - унос. Золош-лаковые смеси гидрозолоудаления по целому ряду признаков существенно отличаются от золы - уноса, что не только ограничивает область их возможного применения, но и в ряде случаев требует специальной подготовки [53].
В нашей стране перечень основных характеристик золошлаковых смесей как сырья для производства строительных материалов и изделий нормируется ГОСТами, ОСТами, техническими условиями и определяется, прежде всего, направлением использования [51,43].
Золошлаковая смесь, применяемая как заполнитель бетона нормируется ГОСТом 25592-83; зола - унос сухого отбора, как часть вяжущего и мелкого заполнителя для бетона - ГОСТом 25818-83; производство цемента - ТУ-34-70-10347-81; сухая зола для производства аглопоритового гравия и ячеистого бетона - ТУ-21-31-2-83.
Жесткая регламентация таких характеристик золы, как дисперсность, содержание несгоревших частиц топлива и другие приводит к тому, что около половины общего объема зол и шлаков оказывается формально непригодными. Так возможность применения золы - уноса в бетонах регулируется содержанием несгоревших частиц [54], которое ограничивается 5 % - при производстве цемента и ячеистого бетона и 10 % - как заполнитель бетона. Ряд рекомендаций относящихся к применению зол ТЭС в производстве кирпича пластического формования, имеется во Временных указаниях ВНИИСтрома [55]. В них обосновывается целесообразность применения в производстве кирпича легкоплавких зол с повышенным содержанием несгореъших частиц топлива (10 % и более). Рекомендуемая добавка зол ограничивается 15 %. Положительным моментом использования зол ТЭС с повышенным содержанием весгоревших остатков, в частности углерода, можно считать замену ими дорогостоящих выгорающих добавок. Ококсованные частицы золы имеют значительно более высокую степень дисперсности, что способствует их более интенсивному выгоранию. Этот фактор определяет также повышенную пористость черепка и лучшую газопроницаемость [51].
Для зол каменных углей характерен относительно стабильный химический состав [40]. В зависимости от содержания оксидов железа золы относятся либо к легкоплавким (РегОз более 21 %), либо к золам средней плавкости (РегОз менее 21 %) [8]. Золы имеющие в своем составе тугоплавкие оксиды AI2O3 + S1O2, с повышенным содержанием AI2O3 (более 20%) должны использоваться как сырье для производства алюминия. Применение таких зол в керамической промышленности позволяет увеличить огнеупорность сырья и расширить интервал спекания. Добавка золошлаковых отходов в определенном количестве к пластичным глинам улучшает их формовочные, сушильные и обжиговые свойства [30,55,16,12]. Таким образом применение золошлако- и вых смесей ТЭС целесообразно при производстве стеновых керамических изделий, так как минеральная их часть по химическому и минералогическому составу близка к глинистому сырью, применяемому для изготовления кирпича, а органическая - позволяет использовать их в качестве топливного компонента шихты.
Минерально-петрографический анализ глины
Общая минералого-петрографическая характеристика глинистой породы включает: условия образования месторождения (генетическая группа), текстурно-структурные особенности, минеральный состав.
Качественный минеральный состав определяли комплексным путем -рентгеновским анализом по ГОСТ 21216.10, термографическим и микроскопическим исследованиями по ГОСТ 3226 -77.
Проведение комплекса рентгеноструктурного и термографического анализов позволяет получить полное представление о фазово-шюералогическом составе исследуемых сырьевых материалов.
Для анализа исследуемую пробу растирали до аналитического порошка и исследовали вначале на рентгеновском дифрактометре ДРОН - 3, а затем на дериватографе марки Q - 1500 Д системы Paylic, Erdi венгерского производства. Фазовый состав сырья исследовался микроскопически с помощью оптического поляризационного микроскопа МБИ - 8.
В условиях проведения рентгеноструктурного анализа использовалось отфильтрованное излучение железного анода Fe - К „(для сырьевых составляющих) и Си Кв - для смесей и обоженных образцов с длиной волны Л.= 1,937. Условия съемки - напряжение 30 kV, ток трубки 2,5 мА, скорость ска нирования - 1 град/мин., точность съемки 0,05 . Расчет дифрактограмм про водился на ПЭВМ по известной методике на основе уравнения дифракции: где Я- длина волны рентгеновского излучения; О - угол падения рентгеновского луча на плоскость образца, п - 0,1,2.. порядок главного максимума (рефлекса), d - межшюскостное расстояние в А, характеризующее набор кристаллографических плоскостей, дающих рефлекс (пик) на ди-фрактограмме под углом . Расшифровка дифрактограмм велась с использованием «Рентгенометрического определителя минералов» Михеева [62] и Американской рентгенометрической картотеки ASTM. Имеющиеся в исследуемом сырье минералы определяли по набору рефлексов, соответствующих межплоскостным расстояниям d (А), которые для каждого минерала с учетом интенсивности пиков являются индивидуальными [63,64]. Термографические методы служат для исследования химических реакций и физических превращений, происходящих под влиянием тепла в химических соединениях, или в случае многокомпонентных систем между отдельными соединениями. Термические процессы, будь это химические реакции, изменение состояния или превращение фазы, сопровождаются более или менее значительным изменением внутреннего теплосодержания системы. Превращение влечет за собой поглощение тепла (эндотермическое превращение) или выделение тепла (экзотермическое превращение). Превращение во многих случаях связано и с изменением веса, который также может быть определен с большей точностью. Дериватограф Q 1500 - D позволяет одновременно получить запись кривых следующих четырех процессов: Т - изменение температуры в ходе нагревания на эталоне; ДТА - кривая дифференциально-термического анализа, характеризи-рующая отклонение температуры образца от температуры эталона в результате эндо- или экзотермических реакций; ТГ - кривая термогравиметрии, показывающая изменения массы образца в ходе вышеперечисленных реакций; ДТГ - дифференциальная кривая термогравиметрии (скорость уменьшения массы). Условия проведения анализа: скорость нагрева 2.5/мин., диапазон температур от 20 до 1000С, эталонное вещество - окись алюминия, величина навесок от 0.5 до 1.2 грамма. Вид образца - аналитический порошок после рентгеноструктурного анализа - для сыръеъъгх материалов; ттртшчик - сырец с отверстием для термопары - для исследуемых керамических масс. По составу преобладающих глинистых минералов и тонкодисперсных фракций группу пород определяли в соответствии с ГОСТ 9169-75. Минералого-петрографический анализ глины был проведен по обоим горизонтам. Глина верхнего горизонта - комковатая, плотная, в воде размокает быстро, с набуханием, вскипает при взаимодействии с НС1. По гранулометрическому составу глина слабо алевритистая, что не противоречит приведенным выше исследованиям (табл. 2.3,2.6). В шлифе глина желтовато-коричневого цвета с красноватым оттенком. Микроскопическое изучение показало, что глинистые частицы ориентированы беспорядочно. Структура глины алевропелитовая. Алевритовый материал распределен неравномерно, в некоторых участках шлифа наблюдается его скопление. Алевритовая примесь представлена зернами кварца, полевых шпатов, микро-мелкозернистым кальцитом (полевые карбонаты), гидрослюдой. Глина сильно лимонитизирована.
В агрегатах ориентированных частиц отмечаются агрегаты с высоким двупреломлением (желто-красные цвета интерференции) и преломлением по Ng 1.54, а по Np 1.54, что позволяет считать их монтмориллонитизирован-ными гидрослюдами. Наблюдаются также мелкие зеленые пластинки с низким двупреломлением, принадлежащие хлориту. Преломление их 1.56. Результаты титрования красителями исходной глины и глины, переведенной в Na-форму, показывают, что в обменном комплексе монтмориллонита одно- и двухвалентные катионы содержатся примерно в равном соотношении.
Керамические свойства золокерамического кирпича с добавлением крупной золошлаковой смеси
Для производства керамического кирпича на заводе «Ивстройкерамика» г. Иваново используются нефракционированные золы [140]. Ввиду того, что отходы ТЭС состоят из частиц разной крупности, получаемые керамические изделия не всегда удовлетворяют требованиям стандарта.
Проведенный в 3-й главе анализ золошлаковых смесей Ивановской ТЭЦ-2 показал, что не смотря на существенные отличия химико-минерального состава и технологических свойств, связанные с изменением гранулометрического состава, каждый узкий класс крупности характеризуется определенными минеральным, химическим составом и технологическими свойствами. Колебания этих параметров в пределах данного класса не велики и соизмеримы с точностью выполняемых анализов. Поэтому, решение задачи получения стеновых керамических изделий с заданными технологическими свойствами в основном сводится к выделению золошлаковой смеси определенного класса крупности. Существует множество способов выделения узких классов сыпучих материалов, как в водной, так и в воздушной средах [1-4,53,102,103]. Учитывая это, можно рассматривать два наиболее доступных и эффективных способа - фракционирование с помощью гидроциклонов или ъоздуппвдх сепараторов.
Сущность способов выделения узких классов из золошлаковых смесей с помощью гидроциклонов заключается в следующем: золошлаковая пульпа из пульпопровода поступает в цех подготовки сырья на виброгрохоты, где происходит отделение шлаковой составляющей. Далее золопульпа подается в гидроциклон. При всех достоинствах, изложенных в работах [102,103] применение мокрого разделения золошлаковой смеси с помощью гидроциклонов сопряжено с определенными трудностями: - фракции золшлаковой смеси выходят с высокой влажностью (до 30 %), что затрудняет их применение и требует дополнительных затрат ва сушку; - складирование выделенных фракций золы в зимнее время может осуществляться только в отапливаемых складах, строительство "которых потребует больших капитальных затрат и энергетических расходовав процессе складирования возможно окомкование мелких фракций, что усложняет технологию дальнейшего использования; - затруднено получение четких границ класса "крупности золы; - гидроциклонирование целесообразно организовывать только по текущим золошлаковым выбросам, т.к. для применения этого метода к золоотвалам, необходимо приготовление пульпы, что потребует не только специального оборудования, но и большого расхода воды. В силу указанных причин мы рекомендуем способ разделения золы с помощью воздушных сепараторов[53]. Технологическая схема подготовки золы выглядит следующим образом (рис. 5.1). В летний период времени зола буртуется на отвалах с целью ее подсушки до воздушно-сухого состояния. Затем воздушно-сухая зола автотранспортом подвозится на склад сырья. Со склада (золозапасника (21)) зола грейферным краном (2) подается в приемный бункер (22) откуда с помощью питателя и ленточного транспортера, она поступает в барабанные сушила СМ-428 (23), где досушивается до влажности 9%. Сухая зола шнековым питателем (24) подается в гравитационный сепаратор (25), где происходит ее разделение на фракции. Технологическая схема содержит дополнительный контур измельчения для шлаков крупностью свыше 2.5 мм, состоящей из ленточного транспортера (5), шаровой мельницы (28) и шнекового питателя (24). После сепаратора зола фракции менее 0.125 мм, шнековым питателем (24) направляется в силос (26), откуда по мере надобности отгружается потребителям (бетон, зольный гравий) или в бункер запаса основного производства (27) для изготовления конструкционно-теплоизоляционных изделий с улучшенной лицевой поверхностью. Золошлаковая смесь с частицами размером от 0.125 до 2.5 мм подается шнековым питателем в бункер запаса основного производства, оснащенный дозатором СБ-26А, откуда шнековым питателем (24) подается непосредственно в бегуны мокрого помола (8) где перемешивается с глиной. Такой способ классификации позволит: - выделить золу требуемого гранулометрического состава; - кроме того, сухая зола не создает трудности для производства и не требуется больших энергетических затрат на досушку по сравнению с золой, выделенной гидроциклонами. 5.2 Принципиальная технологическая схема производства стеновых керамических изделий. Существует два основных способа производства стеновых керамических изделий: пластическое формование и полусухое прессование. С учётом характеристик исходного сырья за основу производства принимаем классическую схему пластического формования керамических изделий, при условии, что золошлаковую смесь готовят по сухому способу[138]. Принципиальная схема производства включает в себя следующие технологические переделы (рис.5.1).
Глина автосамосвалами подается на склад в глинозапасник (1), откуда грейферным краном (2) через ящичный питатель крутонаклонным транспортером (3) подается в глинорыхлитель СМК-225 (4), затем посредством пластинчатого питателя (5) поступает в камневыделительные вальцы СМК-517А (6), откуда дозатором (7) подаётся в бегуны мокрого помола СМК-326 (8). Туда же из бункера запаса основного производства (27) отдозированная дозатором СБ-26А шнековым питателем (24) подается золошлаковая смесь требуемой фракции. Затем золошлаковая смесь через систему конвейеров и питателей (9) поступает в смеситель СМК-355 с фильтрующей решеткой и пароувлажнителем (10). Перемешанная шихта посредством ленточного конвейера (11) попадает в шихтозапасник (12) с суточным запасом шихты. Из ших-тозапасника грейферным краном (2) при помощи серии конвейеров и питателей (3) зологлиняная шихта поступает в смеситель с пароувлажнителем СМК-373 (13), где увлажняется и передается на вальцы мокрого помола СМК-339 (14) и через глинорастиратель СМ-1241 (15) - на участок формовки. Формовочная смесь ленточным транспортером (11) поступает в шнеко-вый вакуумный пресс СМК-376 (16).
После формовки сырец подается на печные вагонетки (17) и в туннельные сушила (18). Высушенный полуфабрикат на этих же вагонетках поступает в туннельную печь (19) для обжига, затем готовая продукция сортируется п поступает па «слад.
Необходимо отметить, что предложенная технология позволяет использовать одно и то же оборудование для выпуска двух видов изделий - конструкционно-теплоизоляционных с улучшенной лицевой поверхностью и теплоизоляционных, причем обжиг обоих типов стеновой керамики производится в печи одновременно, только загрузка изделий должна быть на отдельные вагонетки.
Технико-экономическая эффективность производства стеновой керамики с добавкой золошлаковой смеси
Золошлаковая смесь является инертным материалом, уже претерпевшим предварительное высокотемпературное воздействие.
Здесь отсутствуют процессы, характерные для глин, такие как дегидратация глинистых минералов, диссоциация карбонатов, которые сопровождаются поглощением большого количества теплоты и переносом массы вещества (продуктов реакции) в теле изделия, следовательно, диссипативными эффектами при обжиге.
Таким образом, некоторое определенное содержание золошлаковой смеси в керамической шихте, способствуя уменьшению теплопоглощений в сырьевых материалах, приводит к сокращению расхода топлива при обжиге керамических изделий с добавкой золошлаковой смеси по сравнению с глиняными. Кроме того, замена часта сырья золошлаковой смесью приводит к снижению материалоемкости этих изделий.
Стеновая керамика с добавкой золошлаковой смеси легче глиняных изделий, что объясняется относительно низкой плотностью золошлака. Этим же объясняется и то, что теплоемкость предлагаемых нами изделий несколько ниже глиняных.
Это позволит расширить ассортимент выпускаемой продукции: помимо кирпичей, на этом же оборудовании можно выпускать теплоэффективные камни и блоки. 1. С целью изучения и последующего улучшения физико-механических характеристик керамических материалов и изделий, производимых в Иванов ском регионе, были проведены комплексные исследования глин Мало Ступкинского месторождения Тейковского района Ивановской области. Ус тановлено, что глины месторождения имеют два горизонта залегания, и яв-» ляются каолинит-хлорит-гидрослюдистыми с различающимся содержанием примеси монтмориллонитизированной гидрослюды. Глина верхнего гори зонта является среднегоіастичной, низкодисперсной, полукислой, с низким содержанием включений глина нижнего горизонта - умереннопластичной, низкодисперсной, кислой, с низким содержанием включений с преобладани ем средних включений. 2. Изучен химический и гранулометрический состав золы ТЭЦ-2 г. Иваново. Показано, что многокомпонентный состав золы имеет выраженную зависимость от размеров фракций. 3. Проведены экспериментальные исследования влияния различных соотношений глин верхнего / нижнего горизонта залегания / золопшаковой смеси, разделенной по размерам частиц, на свойства получаемого керамиче ского кирпича. Проведенные экспериментальные исследования показали, что наиболее рациональным составом шихты для получения облегченного кир пича является следующий: глина верхнего горизонта залегания -27% объема шихты глина нижнего горизонта залегания -63% объема шихты золошлаковая смесь (d = 0,125 - 2,5 мм.) -10% объема шихты. Для теплоизоляционного кирпича с улучшенной лицевой поверхностью рациональной является шихта следующего состава: глина верхнего горизонта залегания -18% объема шихты глина нижнего горизонта залегания -72% объема шихты золошлаковая смесь (d 0,125мм.) -10% объема шихты. 4. Получены составы шихт, применение которых в производстве керамических изделий, дает энергосберегающий эффект, выражающийся в 15.. 19 кг. условного топлива на 1000 шт. условного кирпича по сравнению с традиционными, за счет частичной замены составляющих, потребляющих тепловую энергию при сушке и обжиге изделий на инертные и тепловыделяющие. 5. Проведены специальные экспериментальные исследования по определению теплофизических характеристик шихты для стадии сушки изделия. Экспериментальные данные обобщены эмпирическими выражениями для расчета коэффициента теплопроводности материала в зависимости от температуры, влажности и состава шихты. Особенностью методики экспериментов является использование нестационарной модели. Кроме того, получены эмпирические выражения для определения предела прочности при сжатии, от 103 крытой пористости, усадки при сушке, общей усадки, водопоглощения, средней плотности. 6. Разработана технологическая схема производства керамических изделий облегченного и теплоизоляционного типов, отличительной особенностью которой является предложенный способ предварительного разделения золошлаковой смеси по крупности зерен. 7. Полученные керамические изделия имеют повышенные теплоизоляционные свойства, благодаря снижению коэффициента теплопроводности с 0,7 до 0,45..0,5 Вт/м С. 8. На основе теоретических и экспериментальных разработок, а также экономического анализа даны конкретные рекомендации для производства керамических изделий на заводах Ивановского региона Ивстройкерамика, Пелгусовстром. Ожидаемый экономический эффект составляет 207 773 руб./год, при производстве 30 млн. штук условного кирпича.
