Надежная основа Вашего будущего
Russian (CIS)English (United Kingdom)
Внедрение энергосберегающей технологии производства облегченного керамзита и освоение производства продукции, соответствующей европейским нормам

Директор ОАО «Завод керамзитового гравия г. Новолукомль»

Лазарашвили М. Г.

В настоящее время основным показателем, определяющим перспективность производства и применения в строительстве тех или иных материалов, конечно не ухудшающих комфортность жилья, является энергоемкость производства.

Базовой отраслью искусственных пористых заполнителей является керамзитовая промышленность, которая составляет в странах СНГ 85% от общего производства. Изменение требований стройиндустрии по качественным и экономическим показателям к используемым материалам, повлекло за собой вытеснение использования керамзита в производстве стеновых материалов и теплоизоляционных засыпках из-за практически остановленного усовершенствования технологии его производства.

Опыт производства керамзита указывает на прямую зависимость между насыпной плотностью и расходом энергоносителей на производство 1 м3 гравия, а насыпная плотность, в свою очередь пропорциональна коэффициенту вспучивания глины и коэффициенту теплопроводности. Следовательно, необходимо разработать мероприятия позволяющие достичь снижения насыпной плотности и уменьшить коэффициент теплопроводности керамзита. Вместе с тем, снижение прочности керамзита не является сдерживающим фактором, т.к. переход на новые конструктивные системы (каркасные) зданий не предусматривает повышенную прочность стеновых композиций.

Энергоемкость производства 1 м3 керамзита марки 300 и 350 по насыпной плотности европейских производителей составляет 45 – 63 кг.у.т./м3, российских производителей 78 – 150 кг.у.т./м3, причем, такой насыпной плотности подавляющее количество производителей получить не могут. Конечно, данное существенное отличие часто объясняется существующей разницей в технологическом оборудовании (двух барабанные печи производительностью 400 тысяч м3 в год типичные для европейских производителей и печи с переменным сечением в странах СНГ производительностью до 140 тысяч м3 в год), однако возможности усовершенствования технологии производства на отечественном оборудовании далеко не исчерпаны. Кроме того, существуют свои плюсы и минусы в той и другой технологии. В качестве примера приведем динамику изменения энергоемкости производства на ОАО «Завод керамзитового гравия г. Новолукомль».
 
Приготовленная на этом пенообразователе керамзитопенобетонная смесь обладает высокими строительно-технологическими свойствами: хорошей удобоукладываемостью, связностью, транспортабельностью, воздухоудерживающей способностью, отсутствием признаков расслоения и т. д. По сравнению с традиционным техническим пенообразователем ПО-6К (производство ПО “Салаватнефтеоргсинтез”) новый пенообразователь ПО-3НП обладает в 3 раза большей устойчивостью и в 10 раз большей кратностью (см. таблицу).
 
Таблица 1.
 

 

Вид продукции

Объем производства

Удельный расход ТЭР

Ед. изм

2000
2001
2002
2003
Ед. изм.
2000
2001
2002
2003

 1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1.
Топливо
 
Керамзит
  
м3
162 990

172 232

187 800
234 000
кг.у.т./
  м3
61,1
57,2
55,5
48,2
2.
Электрическая энергия
 
Керамзит
  
м3
162 990
172 232
187 800
234 000
кг.у.т./ 
м3
6,19

5,68

5,57
5
 
Итого
 
 
 
 
 
кг.у.т./ 
м3
67,29
62,88
61,07
53,2
 
Суммарная энергоемкость производства керамзита за 2003 год при выпуске 234000 м3 составила 53,2 кг.у.т./м3, причем за данный период в четыре года изменился фракционный состав потребления, а следовательно, и выпуска мелких фракций 0-5 мм и 5-10 мм суммарно с 20% до 50%. Соответственно можно сделать вывод о возможности производства керамзита на отечественном оборудовании с энергоемкостью соответствующей европейской и намного ниже существующей у производителей стран СНГ, из-за которой производство керамзита считается энергоемким.
 
Проведенный комплекс исследований позволил разработать рекомендации по энергосберегающему производству облегченного керамзита пяти этапов технологического процесса.
 

А. Рекомендации по подготовке сырья к переработке и переработка глины с добавками при производстве керамзита

1. Для производства керамзита используются темно-коричневые глины месторождения ”Лукомль-1”.
 
2. Глина не должна иметь примесей вскрышных пород, растительного слоя, супеси и подстилающего глину песка, вылеживаться на открытом воздухе не менее 30 суток.
 
3. Формовочная влажность глины 20-25%.
 
4. Для снижения карьерной влажности глинозапасники должны заполняться и вырабатываться поочередно.
 
5. Переработка глиномассы осуществляется двухвальными глиномешалками. Для обеспечения нормальной работы глиномешалки, разрушения структуры глины и смешивания ее с добавками, вал глиномешалки должен быть всегда засыпан глиной, но не выше высоты лопастей, находящихся в верхнем положении.
 
6. Угол разворота лопастей и частота вращения валов в глиномешалках:
 
№ 2 12° - 8° - 10° и 12,5 об/мин
 
№ 3 10° - 6° - 8° и 24 об/мин
 
№ 4 10° - 6° - 8° и 24 об/мин
 
7. Число лопастей в глиномешалках:
 
№ 2 – 34 шт.
 
№ 3 – 46 штук
 
№ 4 – 36 штук
 
Износ лопастей по толщине – не более 50%.
 

Б. Рекомендации по формовке гранул при производстве керамзита

1. Формующие шнековые прессы, оборудованные гранулирующими приставками, предназначены для формования сырцовых гранул.

2. Для формовки гранул глина должна поступать хорошо переработанная и перемешанная с мазутом или концентратом отработанной эмульсии.

3. Формовка гранул производится на ленточных прессах. Диаметр отверстий лобовых плит 7-12 мм.

4. Частота вращения шнеков: пресса СМК-133 - 21 и 25 об/мин.

5. Формовочная влажность глины 20-25%.

6. При работе пресса запрещается продолжать работу при засорении более 10% всех формовочных отверстий, при больших деформациях лобовых плит и частичном их разрушении, при непрерывном формовании рваного, просеченного полуфабриката.

7. Нагрузка электродвигателя 100-150А.

При увеличении нагрузки должна производиться чистка лобовых плит и фильтрующей рубашки и наплавка шнеков прессов.

8. Сформованные жгуты должны иметь сплошную гладкую поверхность, диаметр жгутов должен соответствовать диаметру отверстий лобовых плит.

9. Для увеличения выпуска керамзита мелкой фракции, при необходимости, гранулы измельчают приспособлением для резки гранул.
 

В. Рекомендации по сушке гранул в сушильном барабане

  1. Температура дымовых газов на входе в сушильный барабан не менее 300°С.
  2. Температура дымовых газов на выходе из сушильного барабана 60-130°С.
  3. Влажность высушенных гранул 0,5-6%.
  4. Частота вращения барабана: 
            № 2 - от 1,5 до 2,5 об/мин
            № 3 - от 1,5 до 2,5 об/мин
  5. Высушенные гранулы должны быть плотными, окатанными.
  6. Для увеличения выпуска керамзита фракции 0-4 мм и 4-8 мм, высушенные гранулы измельчают в дробилке и опудривают доломитовой мукой до 1,5 % к массе.

Г. Рекомендации по обжигу керамзита во вращающихся печах

1. Обжиг материала производится в модернизированных однобарабанных вращающихся печах длиной 40 м переменного сечения, включающих барабан термоподготовки диаметром 2,5 м и барабан вспучивания диаметром 3 м с частотой вращения от 2 до 3 оборотов в минуту. 2. Питание печей гранулами должно осуществляться равномерно с помощью ленточных питателей, гранулы должны быть однородными по качеству переработки и влажности. Гранулометрический состав полуфабриката должен быть стабильным.

Загрузка печей полуфабрикатом 95-120 л/мин. (6,5 – 7,2 м3/час).

3. Температура футеровки и материала в зоне вспучивания 1040-1100°С (при погашенном факеле).

4. Во избежание образования спеков гранулы опудриваются, факел должен быть слабосветящимся, не должен касаться футеровки и материала. Ось факела должна совпадать с осью печи, длина факела 0,1-0,2 длины печи.

5. Не просматриваемая (черная) зона на участке, удаленном от горячего конца печи, должна занимать не более 1/3 длины печи.

6. Давление газа, поступающего на обжиг 400-600 Па.

7. Напор дутьевого вентилятора 250-350 Па.

8. Температура отходящих газов из печей 380-420°С.

9. Разрежение в загрузочной камере печи 20-40 Па.

10 Предельные значения марок по насыпной плотности

Таблица 2.
 
Наименование материалаМарка по насыпной плотности
Гравий керамзитовый
Мин.200
Макс.400
Песок керамзитовый

Мин.450

Макс.600

11. Расход газа для обжига 620-700 м3/час на одну печь.

12. Температура дутьевого воздуха 40-80°С.

13. Температура керамзита, поступающего в слоевой холодильник 800-900°С, а на выходе из холодильника – 60-150°С.
 

Д. Рекомендации по рассеву керамзита по фракциям

1. Гравиесортировка керамзита предназначена для рассева керамзитового гравия на 4 фракции: 0-4, 4-8, 8-16 и 16-32 мм.

2. Сетки с квадратными ячейками из стальной рифленой проволоки по ГОСТ 3306 (номер сетки - 4, 8, 16). Допускаемые отклонения от номинального размера стороны ячейки в свету 3,0%.

3. Степень засоренности материала не должна превышать нормы, установленные СТБ ЕН 13055-1-2003.

Зерновой состав каждой фракции должен находиться в пределах:
 
Таблица 3.
 
 
Диаметр отверстий контрольных сит, ммdD2D
 Полный остаток на сите, % по массе
от 80 до 100
до 10
Не допускается

4. Гравий должен храниться раздельно по фракциям. Не допускается смешивание разных фракций при складировании.

5. При хранении гравий и песок не должны подвергаться засорению и механическим воздействиям.

6. Частота вращения гравиесортировки должна варьироваться в зависимости от гранулометрического состава смеси в диапазоне от 12 до 20 об/мин.

Данные рекомендации, а также технологический регламент на производство облегченного керамзита соответствующего европейским нормам, разработаны и внедрены согласно приказа Министерства строительства и архитектуры Республики Беларусь № 43 от 03.03.2003г. в соответствии с которым с 01.01.2004г. вводится в действие стандарт СТБ ЕН 13055-1-2003 идентичный европейскому стандарту разработанному Техническим комитетом CEN/TC 154 «Заполнители легкие для бетона и строительного раствора».
 
Отличительной особенностью этой технологии являются:
  • Обязательное вылеживание сырья глинистого на открытом воздухе не менее 30 суток, позволяющее увеличить коэффициент вспучивания;
  • Ввод обволакивающих (опудривающих) добавок на подсушенные гранулы с помощью гибкого шнека, позволяющее получить максимальный эффект по снижению насыпной плотности мелких фракций 0 – 4 и 4 – 8 мм при обжиге на более высоких температурах;
  • Ввод обволакивающих (опудривающих) добавок непосредственно в зону обжига с помощью кольцевого питателя, позволяющее снизить насыпную плотность фракций 8 – 16 и 16 – 32 мм, также при обжиге на более высоких температурах;
  • Плавное регулирование технологического процесса с помощью частотных регуляторов на следующих операциях:
    1. дозирование глины на входе в технологический процесс – частота вращения ящичного питателя;
    2. скорость движения слоя в сушильном барабане – частота вращения барабана;
    3. скорость движения при обжиге – частота вращения печи;
    4. скорость движения слоя при сортировке – частота вращения барабана сортировки.

Заключение:

  1. Получен легкий керамзитовый заполнитель с низкой энергоемкостью производства, позволяющий производить керамзитобетон объемным весом 400 – 600 кг/м3 используемый в наружных стеновых композициях, а также теплоизоляционных засыпках с коэффициентом теплопроводности 0,1 – 0,11 Вт/мºС.
  2. Конструкционные изменения сушильного барабана, а также изменения в части интенсификации теплообмена в барабане позволили сэкономить до 500 тысяч м3 газа в год.
  3. Использование наружных теплообменников на горячем конце печи позволяет получить более 800 Гкал тепловой энергии в год и обеспечить горячим водоснабжением и на 50% отоплением основные производственные здания предприятия.
  4. Определены направления энергосберегающих мероприятий предприятия на 2004 – 2005 гг.
    Использование вторичного тепла от охлаждения керамзита путем подачи горячего воздуха на форсунку печи позволяет сэкономить 195 т.у.т. в год.
  5. Разработанные инструкции и технологический регламент позволяют использовать результаты проведенных исследований с целью дальнейшего снижения энергоемкости производства керамзита и уменьшения его насыпной плотности.