Производство керамзита

Основная технология и способы производства керамзита:

  Технологический процесс производства керамзита заключается в обжиге глиняных гранул по оптимальному режиму. Для вспучивания глиняных гранул необходимо, чтобы активное газовыделение совпало по времени с переходом глины в пиропластическое состояние. В обычных условиях газообразование происходит при более низких температурах, чем пиропластическое размягчение глиняных гранул, поэтому при их обжиге нужен быстрый подъем температуры. При медленном обжиге большая часть газов выходит из глины до ее размягчения, и гранулы получаются относительно плотные и маловспученные. Для быстрого нагрева гранулы до температуры вспучивания, ее высушивают и подогревают.

  Оптимальный режим термообработки глины - ступенчатый режим по С.П. Онацкому: постепенный нагрев гранул до 200-600 °С с последующим быстрым нагревом до температуры вспучивания (около 1200 °С).

  Обжиг глины для производства керамзита происходит в специальных печах, представляющих  собой металлические барабаны цилиндрической формы длиной

до 40-75 м, футерованные изнутри огнеупорным кирпичом. Печи устанавливают с уклоном примерно 3 %, они медленно вращаются, за счёт этого сырцовые гранулы, подающиеся в верхний конец печи, медленно передвигаются к другому концу барабана, где установлена форсунка, в которой сжигается газообразное и жидкое топливо. Так гранулы двигаются  навстречу потоку горячих газов, подогреваются, а попав в зону воздействия огня форсунки, вспучиваются. Обработка сырцовых гранул в печи занимает примерно 40-45 минут.

  Чтобы обеспечить оптимальный режим термообработки, зону вспучивания печи (примыкающую к форсунке) можно отделить от остальной части кольцевым порогом. Также применяются двухбарабанные печи, в которых зоны подготовки и вспучивания представлены двумя сопряженными барабанами, вращающимися с разными скоростями.

  Характер газовой среды в производстве керамзита обусловлен химическими реакциями, происходящими при обжиге. В восстановительной среде окись железа Fe2O3 переходит в закись FeO – это является основным фактором перехода глины в пиропластическое состояние. Внутри гранул существует восстановительная среда (благодаря присутствию органических добавок), но при большом избытке воздуха в печи органические добавки и примеси могут преждевременно выгореть, при этом возникает окислительная среда, которая считается нежелательной в стадии термообработки.

  В зоне вспучивания печи газовая среда должна быть слабоокислительная, чтобы избежать оплавления поверхности гранул. А во вспучивающихся гранулах поддерживается восстановительная среда, поддерживающая пиропластическое состояние массы и газовыделение.

  От характера газовой среды зависит цвет керамзита: красноватая поверхность гранул образуется благодаря окислительной среде, темно-серая - восстановительной.

Существует несколько способов производства керамзита:

1. пластический,

2. порошково- пластический,

3. сухой,

4. мокрый (шликерный).

  Пластический способ.
Влажную глину перерабатывают в глиномешалках, из получившейся массы на ленточных шнековых прессах формируют сырцовые гранулы, которые при дальнейшей специальной обработке и транспортировке округляются.
Качество керамзита зависит от качества самих гранул. Поэтому необходимо тщательно формировать гранулы одинакового размера. Величина гранулы определяется исходя из требуемой крупности керамзитового гравия и заданного для данного сырья коэффициента вспучивания.
Во вращающуюся печь подаются гранулы с влажностью 20% или предварительно подсушиваются в сушильных барабанах.

  Сухой способ.
Для производства керамзита используется камнеподобное глинистое сырьё, которое дробится и направляется во вращающуюся печь.

 Порошково-пластический способ.
Помолом сухого глинистого сырья получают порошок, в который добавляют воду и получают пластичную глиномассу, из неё формируют гранулы также как при пластическом способе. В этом случае требуются дополнительные затраты на помол сырья, но при таком способе производства, можно ввести дополнительные примеси, которые улучшат процесс вспучивания.

  Мокрый (шликерный) способ.
Технология мокрого способа производства керамзита применяется при высокой влажности глины и заключается в разведении глины в глиноболтушках. При этом влажность получаемого шлама примерно 50 %. Пульпа подается насосами сначала в шламбассейны, а потом - во вращающиеся печи. В части печи подвешены цепи, которые нагреваются и подсушивают пульпу, затем разбивают её на гранулы. Гранулы округливаются, нагреваются и вспучиваются. Такой способ производства керамзита позволяет тщательно распределять добавки и удалять ненужные примеси, но при начально высокой влажности, необходимо расходовать большое количество топлива. 

  После обжига керамзит необходимо охладить. Сначала его быстро охлаждают до температуры 800°С, чтобы предотвратить окисление железа и для закрепления структуры керамзита. Затем медленное охлаждение керамзита до температуры 600°С в течение 20 минут для повышения его прочности, и в конце - несколько минут возможно быстрое охлаждения керамзита.

  На заводе керамзит перемещается на конвейерном (ленточном) транспортере, редко – пневматическом (поток воздуха по трубам), так как при пневматическом транспорте возможно повреждение и дробление поверхности зерен керамзита.

  Чтобы разделить керамзит на фракции используют грохоты. Затем, фракционированный керамзит поступает на склад готовой продукции силосного или бункерного типа