ruseng
ООО «Стромизмеритель»Высокие технологии в приготовлениистекольной шихты и многокомпонентных смесей
8 (800) 550-59-70
Технология приготовления многокомпонентных смесей
Сервисное обслуживание
Оборудование для составных цехов
Монтаж и пуск оборудования
Проектирование, реконструкция и строительство
Автоматизация технологических процессов
Проектирование, реконструкция и строительство
Автоматизация технологических процессов
сервисное обслуживание
Монтаж и пуск оборудования
Оборудование для составных цехов
Сервисное обслуживание
Технология приготовления многокомпонентных смесей
Cервисное обслуживание
Главная / Пресс-центр / Публикации

Разработка технологии изготовления стеклогранулята для производства пеностекла

Разработка технологии изготовления стеклогранулята для производства пеностекла

Пеностекло обладает уникальным комплексом физико-химических свойств и по совокупности технических характеристик является наиболее эф­фективным и перспективным теплоизоляционным материалом, однако его использование и производ­ство в России и республиках бывшего Советского Союза до сих пор остается крайне ограниченным. При этом рост объемов выпускаемой продукции и ввод в эксплуатацию новых производственных мощностей сдерживается не отсутствием современ­ных технологий и соответствующего оборудования, а все еще более высокой удельной стоимостью пе­ностекла по сравнению с другими композиционны­ми материалами, применяемыми в строительной индустрии. Также при организации рентабельного производства пеностекла возникает ряд проблем, которые во многом обусловлены недостаточным количеством дешевого и в то же время качествен­ного стеклобоя, что связано не только со значи­тельным потреблением собственных отходов стекла непосредственно на предприятиях стекольной про­мышленности, но и с неразвитой системой центра­лизованного сбора стеклобоя и с отсутствием в большинстве регионов предприятий по его перера­ботке и утилизации.

Немаловажное значение при изготовлении пеностеклянных плит, блоков, гравия, а также грану­лированного пеностекла имеет и химическая одно­родность стеклобоя, поступающего с баз вторично­го сырья. Подобные отходы разнородного стеклобоя хотя и являются относительно дешевым сырьем (если не принимать во внимание затраты на сбор, сортировку, мойку, сушку, дробление, магнитную и оптическую сепарацию и классификацию), но при их использовании трудно гарантировать постоянст­во химического состава и стабильное качество пе­ностекла, особенно выпускаемого на механизиро­ванных и автоматизированных линиях с высокой производительностью [1].

Поэтому при больших объемах производства для повышения качества пеностекла целесообразно в качестве исходного сырья использовать специ­ально синтезированное стекло, сваренное в ванных печах из шихты, приготовленной на основе деше­вых и недефицитных компонентов, к которым мож­но отнести отсевы гранитного щебня [2], маршалит, опоку, цеолит и другие природные материалы опал-кристобалитовой группы [3]. Из них особый инте­рес для стекольной промышленности представляет диатомит - рыхлая или слабосцементированная осадочная порода, образованная в юрский период морскими и озерными отложениями панцирей древних ископаемых водорослей (диатомей). имеющих нанопористую структуру и состоящих более чем на 80 % из аморфного кремнезема, при­годного для применения в качестве полного или частичного заменителя дефицитного кварцевого песка при производстве стеклянной фритты, пено­стекла и других видов стекол [4].

СК9-12_9_Рис1В ЗАО «Стромизмеритель» для группы компа­ний DIAMIX, в состав которой входят научно-технический центр, диатомовый комбинат и круп­нейшее в Европе Инзенское месторождение диато­мита в Ульяновской области, разработан техноло­гический проект завода, предусматривающий ис­пользование этого сырьевого материала для изго­товления стеклогранулята, являющегося промежу­точным продуктом в производстве высококачественного пеностекла по порошковой технологии. В соответствии с проектом строительство и пуск за­вода по производству 100 т стеклогранулята в сутки должны осуществляться в одну очередь на свобод­ных площадях диатомового комбината, расположенного в непосредственной близости от карьера по добыче диатомита. Согласно архитектурно-строительным и технологическим решениям основ­ные производственные подразделения и участки завода скомпонованы на небольшой территории размером 52x102 м (рис. 1) и включают в себя: при­емное отделение /; транспортную галерею 2 диато­мита; участок обработки 3 диатомита; дозировочно-смесительную линию 4; цех выработки 5 стеклогранулята; дымовую трубу б; транспортную гале­рею 7 и силосный склад готовой продукции 8.

В соответствии с технологией диатомит влаж­ностью 37 - 50 % с карьера, удаленного от диато­мового комбината на расстояние не более 1 км, по­ставляется автомобильным транспортом в прием­ное отделение завода, где ссыпается в бункер 1 (рис. 2), оснащенный одновальным глинорыхлителем 2, предназначенным для дробления крупной фракции материала.СК9-12_9_Рис2
 

Далее предварительно измельченный диатомит пластинчатым питателем 3 перегружается на галерейный ленточный конвейер 4, оборудованный подвесным магнитным сепа­ратором 5 для удаления фер­ромагнитных включений, и транспортируется в промежу­точный бункер 6, расположен­ный на участке обработки диатомита. Поскольку влаж­ный диатомит при транспортировании и промежуточном хранении склонен к комкова­нию и образованию устойчивых конгломератов различной формы, выгрузка его из бун­кера 6 и повторная дезинтеграция комьев также произво­дятся пластинчатым питате­лем 7 и двухвальным рыхлителем 8, установленными пе­ред подачей обрабатываемого материала в прямоточный сушильный барабан 9. Высу­шенный до конечной влажно­сти 5 % диатомит ссыпается из барабана в молотковую дро­билку 10, где окончательно измельчается до частиц разме­ром менее 1 мм, и с помощью элеватора 11 подается на вибрационное сито 12 для фрак­ционирования, в результате ко­торого фракция более 1 мм воз­вращается на домол, а рабочая фракция посредством элеватора 13 и рукавного переключателя 14 направляется в один из двух накопительных бункеров 15, 16. В эти же бункеры может загру­жаться и мелкодисперсная пыль из аспирационной системы, со­стоящей из группы циклонов 17, рукавного фильтра 18 и дымососа 19, создающего разрежение в сушильном барабане.

По мере накопления обра­ботанный диатомит выгружает­ся из бункеров 15, 16 с помо­щью двухвальных рыхлителей 17, 18 и системой винтовых пи­тателей 20, 21 и винтовых кон­вейеров 22, 23 перераспределя­ется в надвесовые расходные бункеры 1, 2 (рис. 3) дозировочносмесительной линии, содер­жащей еще три бункера 3, 4, 5 для загрузки в них соды, доломита и сульфата. В отличие от диатомита эти кондиционные и не требующие дополнительной обработки материалы поступают на завод в мягких разовых контейнерах, разгрузка которых выполня­ется с помощью кран-балки 6 и станций растаривания биг-бэгов 7, 8, 9.

 СК9-12_9_Рис3

Последующая подача материалов в тензометрические весовые дозаторы 10, 11, 12, 13 произво­дится соответствующими винтовыми питателями загрузки, установленными под двухвальными рых­лителями 14, 15 и вибрационными днищами 16, 17, 18, активизирующими и стабилизирующими исте­чение компонентов шихты из расходных бункеров.

После набора заданных доз все взвешенные ма­териалы разгружаются на сборочный конвейер 19 и через переключатель потока 20 ссыпаются в один из смесителей 21, 22, где они увлажняются и пере­мешиваются до однородной смеси. Выгрузка гото­вой шихты осуществляется вибрационными пита­телями 23, 24, подающими смесь диатомита, соды, доломита и сульфата в двухвалковый пресс 25. Скомпактированная шихта транспортируется эле­ватором 26 и конвейером 27 в цех выработки стек­логранулята и выгружается в бункер 28, из которо­го она подается в плунжерно-поворотный загрузчик 29, установленный на загрузочном кармане регене­ративной стекловаренной печи с подковообразным направлением пламени и производительностью до 100 т стекломассы в сутки.
 

Операция компактирования не только увеличи­вает насыпную массу легкой шихты, приготовлен­ной на основе диатомита, но и повышает ее хими­ческую активность, а также снижает пыление и унос легких фракций при загрузке шихты в стекло­варенную печь.

Из стекловаренной печи 1 (рис. 4) стекломасса по выработочному каналу 2 непрерывной струей сливается на водоохлаждаемый лоток 3, с которого она попадает на гранулятор 4, представляющий со­бой двухуровневый скребковый конвейер, поме­щенный в ванну с водой (возможно использование и барабанных грануляторов). От резкого перепада температур, вызванного контактом с водой, стек­ломасса интенсивно охлаждается и рассыпается на мелкие гранулы, имеющие размер не более 5-8 мм. Увлажненный стеклогранулят с остатками капельной влаги из гранулятора перегружается на ленточ­ный конвейер 5 и поднимается элеватором 6 на бо­лее высокую отметку для загрузки материала в трехступенчатый теплообменный аппарат 7 с на­клонными жалюзийными решетками (разработка Уральского федерального института имени первого Президента России Б. Н. Ельцина). Данная установ­ка работает следующим образом. Двигаясь вниз под действием силы тяжести по жалюзийным решеткам, разреженный слой материала интенсивно про­дувается восходящим потоком дымовых газов, от­бираемых из стекловаренной печи (температура сушильного агента на входе в аппарат составляет около 300 °С). Противоточное трехступенчатое движение влажного стеклогранулята и горячих ды­мовых газов способствует эффективному конвек­тивному теплообмену и существенно (по сравне­нию с сушкой в сушильном барабане) снижает удельный расход теплоносителя.СК9-12_9_Рис4
 

Отработанный сушильный агент с температу­рой 115 °С попадает в циклоны 8,где очищается от мелкодисперсной пыли, и далее с помощью дымо­соса 9 сбрасывается через дымовую трубу в атмо­сферу. А высушенный материал с нижнего обреза последней решетки через разгрузочное окно посту­пает на галерейный ленточный конвейер 10 и спо­мощью элеватора 11, рукавного переключателя 12 и конвейера 13 распределяется по силосным банкам 14, 15, 16 склада готовой продукции. Из банок, имеющих общий объем 450 м3, стеклогранулят от­гружают в автомобильный транспорт и контролируют платформенными тензометрическими весами 17.

Следует отметить, что производительность завода по изготовлению стеклогра­нулята, равная 100 т в сутки, выбрана из расчета поставок данной продукции в сосед­ние регионы, где также на­зрела необходимость строи­тельства предприятий по производству различной продукции из пеностекла. Такой объем стеклогранулята позволяет выпускать на его основе около 180 000 м3 пеностеклянных изделий в год, что для одного региона, ко­нечно, много. Оптимальным можно считать производство для одной области 40 000 - 60 000 м3 пеностекла в год, что соответствует мощности стекловаренной печи 20 - 30 т стекломассы в сутки. А для такой производительности более эффективными явля­ются прямоточные печи, ко­торые предлагается исполь­зовать именно для производ­ства стеклобоя [5].
 

Тем не менее, учитывая острую потребность стекольной промышленности в стеклобое и нехватку качественного стеклобоя для производства высококачественного пеностекла со стабильными физико-химическими характеристи­ками, разработку данного проекта, который прохо­дит в настоящее время Государственную эксперти­зу, и последующее строительство завода по произ­водству стеклогранулята можно считать своевре­менным и весьма актуальным.

Наряду с разработкой проектной документации завода по изготовлению стеклогранулята специали­сты ЗАО «Стромизмеритель» синтезировали не­сколько составов шихты на основе диатомита (два состава шихты, способ приготовления шихты и технологическая линия запатентованы), провели пробные лабораторные плавки стекла, а также вы­полнили некоторые исследования физико-химических свойств полученных образцов пено­стекла. Основная направленность исследований была связана с расширением сырьевой базы кремнеземосодержащего сырья и снижением энергетических затрат на технологический процесс изготов­ления стеклогранулята для производства пеностек­ла. Так, в ходе сравнительных экспериментов по смешиванию, компактированию и плавлению ших­ты, приготовленной на основе различных видов кремнеземосодержащего сырья (наличие в дозиро­вочно-смесительной линии двух надвесовых бунке­ров для этих материалов позволяет варьировать со­ставом), выявлено, что шихта, в которой в качестве кремнеземосодержащего компонента используется кварцевый песок, имеет насыпную плотность 1,3 -1,4 т/м3 , позволяющую эффективно загружать ее в стекловаренную печь с помощью наиболее широко применяемых конструкций загрузчиков шихты. Но эта шихта при требуемой влажности 4,5 - 4,7 % практически не компактируется и без использова­ния дорогостоящих связующих материалов не гра­нулируется.

Шихта, в которой кварцевый песок полностью заменен диатомитом, лучше компактируется и пла­вится при меньших температурах, но имеет сравни­тельно низкую насыпную плотность 0,5 - 0,6 т/м , что затрудняет процесс загрузки ее в стекловарен­ную печь, приводит к активному уносу легких фракций в процессе варки стекла и требует при за­данной производительности увеличения объемов смесителей и бункеров запаса шихты. Кроме того, подобная шихта склонна к частым зависаниям и образованиям сводов при ее промежуточном хране­нии. Поэтому авторы предложили и исследовали следующий состав шихты для изготовления стекло­гранулята, включающий (массовое содержание): 19 - 23 % кальцинированной соды, 13 - 16 % доло­мита, 0,45 - 1,0 % сульфата натрия, 30 - 35 % квар­цевого песка влажностью 0,5 % и размером фрак­ции 0,1 - 0,63 мм и 28 - 33 % диатомита влажно­стью 15 - 30 % и размером фракции менее 0,1 мм.

Преимуществом предлагаемого состава шихты является то, что частичная замена кварцевого песка на диатомит, имеющий нанопористую структуру, насыщенную влагой, позволяет исключить процесс увлажнения шихты в смесителе, существенно уско­рить процессы передачи теплоты внутрь частиц диатомита и снизить температуру варки стекла. При этом снижение температуры варки является резуль­татом как развитой внутренней поверхности порис­тых частиц диатомита, так и активной гидратации кремнезема. Наличие внутренней влаги в частицах диатомита при варке стекла приводит к тому, что уже при температуре 50 °С во время активизации реакций гидратации кремнезема образуются золи и гели кремниевых кислот. При температуре 200 °С начинается частичное силикатообразование, а при температуре 750 °С - образование эвтетик и жидкой фазы сплавленных эвтетик, а также появление сложных силикатов. Стеклообразование завершается при температуре 1250 - 1350 °С, что на 100 - 150 °С ниже аналогичных температур тепловых процессов, проис­ходящих в шихте, приготавливаемой с использовани­ем кварцевого песка.

Дополнительное повышение энергоэффектив­ности процесса производства стеклогранулята из подобной шихты достигается тем, что в технологии приготовления шихты на основе диатомита воз­можно исключение процесса сушки диатомита в сушильном барабане. Это обусловлено тем, что да­же при 30%-ной влажности из-за высоких адсорбиционных свойств диатомита почти вся влага сконцентрирована внутри диатомей и материал со­храняет хорошую сыпучесть при стабильном угле естественного откоса. Сочетание же в составе кремнеземосодержащего сырья кварцевого песка и диатомита, имеющих разную насыпную плотность и разнородные по размеру частицы, позволяет по­лучить более плотную их упаковку при уплотнении на валковом прессе и повысить насыпную плот­ность скомпактированной шихты до 1,0 - 1,1 т/м3, что существенно улучшает процессы хранения и транспортирования шихты. Также при разнородных по размеру частицах кремнеземосодержащего сы­рья снижается требуемое давление прессования и уменьшается энергопотребление соответствующего оборудования.
 

Таким образом, разработка технологии изго­товления стеклогранулята из шихты, приготовлен­ной с использованием диатомита, позволяет полу­чить исходное сырье для производства пеностекла со стабильными физико-химическими характери­стиками, снизить себестоимость получаемой про­дукции и повысить энергоэффективность техноло­гии изготовления пеностекла.

 

Канд. техн. наук В.В. ЕФРЕМЕНКОВ, д-р техн. наук В.Е. МАНЕВИЧ, Р.К. СУББОТИН (e-mail: stromizmeritel@rambler.ru)

Группа компаний "Стромизмеритель" (Россия, г. Нижний Новгород)

  

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 
1. Шилл Ф. Пеностекло. М., 1965. 307 с.

2. Бобкова Н.М., Баранцева С.Е., Трусова Е.Е. Пеностекло на основе отходов гранитных отсевов Микашевичского ме­сторождения // Стекло и керамика. 2007. № 2. С. 13-16. Bobkova N.М., Barantseva S.Е., Trusova Е.Е. Production of foam glass with granite siftings from the Mikashevichi deposit // Glass and Ceram. 2007. V. 64. N1-2. P. 47 - 50.

3. Казьмина О.В., Верещагин В.И., Абияка А.Н. и др. Тем­пературные режимы получения гранулята для пеностеклокристаллических материалов в зависимости от состава ших­ты // Стекло и керамика. 2009. № 5. С. 26 - 29.

Kaz'mina О.V., Vereshchagin V. I., Abiyaka А. N. et al. Tem­perature regimes for obtaining granular material for foamed crystal glass materials as a function of the batch composition /7 Glass and Ceram. 2009. V. 66. № 5 - 6. P. 179 - 182.

4. Маневич В.E., Субботин P.К., Никифоров E.А. и др. Диатомит - кремнеземосодержащий материал для стекольной промышленности // Стекло и керамика. 2012. № 5. С. 34 - 39.

5. Киселев В.Н. Стекловаренная печь для производства стек­лобоя // Стеклянная тара. 2008. № 3. С. 10 - 11.

 
 
© 2018 ООО «Стромизмеритель»
Карта сайта
Система
менеджмента
качества
603086 г. Нижний Новгород, ул. Совнаркомовская, 34-А
+7 (831) 435-13-70