ПРОИЗВОДСТВО ГИПСА

ПРОИЗВОДСТВО ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ В ВАРОЧНЫХ котлах

Наиболее распространен варочный способ производства гип­са. Это объясняется тем, что варкой (дегидратацией) 'порошко­образного материала в периодически действующих котлах мож­но получать продукцию однородного состава, с достаточно вы­сокими показателями прочности и в известных пределах можно регулировать другие свойства гипса (например, сроки схватыва­ния, нормальную густоту).

Мощность цехов, оборудованных гипсоварочными котлами, весьма различна: от 8—10 тыс. т в год до 250—300 тыс. т.

Технологическая схема производства непрерывно совершен­ствовалась.

В настоящее время .применяются несколько технологических схем получения гипса по варочному способу, которые отличают­ся друг от друга числом и последовательностью основных опера­ций. Условно эти схемы могут быть изображены следующим об­разом:

1. Дробление помол -> варка.

2. Дробление подсушка помол кварка.

3. Дробление -*■ подсушка + помол варка.

4. Дробление -»■ помол -> варка -*■ помол.

5. Дробление -> подсушка + помол -> варка-> помол.

6. Помол + подсушка - у варка.

Первая технологическая операция во всех схемах, за исклю­чением шестой схемы, — дробление гипсового камня. Это вызы­вается тем, что на заводы сырье поступает в кусках размером до 500 мм и его необходимо подготовить для измельчения в мель­ницах или дробилках.

Вторая операция — помол сырья может производиться без. предварительной подсушки сырья, с подсушкой в отдельном ап­парате (чаще всего в сушильном барабане) и с подсушкой в про­цессе размола в мельнице.

Источником тепла для подсушки в большинстве случаев слу­жат отработавшие в гипсоварочной установке дымовые газы, имеющие температуру 400—500° и выше.

Помол сырья в дробилках или мельницах происходит нор­мально только в том случае, если материал достаточно сухой.

Гипсовый камень может быть сухим и влажным. Если он хра­нится на открытых складах в виде крупных кусков, то даже после увлажнения осадками количество влаги в камне изме­ряется долями процента. Это объясняется незначительной по­ристостью. а следовательно, и влагопоглощением природного сырья. Такое сырье хорошо измельчается без подсушки.

Если на открытых складах хранится гипсовый камень мел­ких фракций, его влажность может достигать 10% и более. Тон­ко измельчить сырье с такой влажностью практически невозмож­но, поэтому его приходится подсушивать.

В схемах 4 и 5 предусмотрено дополнительное (вторичное) измельчение гипса после варки. Этим достигается более высокая тонкость помола, разрушается губчатая структура обезвожен­ных частиц и в результате повышается качество вяжущего. -

Работая по первой и второй схемам, для помола сырья обыч­но используют молотковые дробилки в сочетании с ситами (плоские качающиеся, цилиндрические или шестигранные вра­щающиеся сита). Сита снабжены сетками, имеющими от 64 до 100 отверстий на 1 см2. Грубые фракции задерживаются на сите и поступают снова на помол в дробилку, а тонкие, прошедшие сквозь сито, направляются на варку.

По такой схеме работало большинство цехов с варочными котлами до внедрения в гипсовую промышленность мельниц сов - метенного помола и сушки (1945—1946 гг.).

Для устранения недостатков «варочного» способа производ­ства гипса лучше всего применять мельницы совмещенного по­мола и сушки. Такие мельницы (шаровые и роторные) уже дав­но применялись для тонкого измельчения угля на тепловых электростанциях. Опыт эксплуатации этих мельниц был исполь­зован при разработке проектов Ленинградского, Ростовского и других гипсовых заводов в 1945—ІІ946 гг. В последующие годы схема стала типовой.

На рис. 137 приведена схема технологического процесса про­изводства строительного гипса по варочному способу в цехах Новосибирского: и Свердловского заводов, имеющих по два кот­ла емкостью по 12 м3.

Гипсовый камень доставляется на завод железнодорожным транспортом и разгружается на открытом складе сырья, обору­дованном мостовым грейферным краном. Этот кран загружает сырье в приемный бункер дробильного отделения 2, а установ­ленный под ним лотковый питатель 3 равномерно подает его на дробление в шековую дробилку 4. Полученный после дробления щебень (размером 0—70) направляется транспортером 6 в два бункера щебня 7, расположенные над шахтными мельницами 9. В цехе установлено две мельницы типа ШМА 1300/1181. Тарель - 204 чатые питатели 8 равномерно подают щебень на измельчение в мельницы, куда одновременно поступают отработавшие газы от топок гипсоварочных котлов.

Измельченное и подсушенное сырье транспортируется газа­ми по шахте в сдвоенный циклон НИИОгаза 10, где из пылега­зового потока выделяется до 92—95% пыли. Шнек 17 направля­ет выделяющуюся сырьевую муку в бункера 18 над варочными котлами, а газы, содержащие 5—8% пыли, поступают на пов-

торную очистку в восьмибатарейный циклон 11. Уловленная в этом циклоне пыль (до 60—70% от содержащейся в газе) по­ступает в шнек 47 и бункер 18, а газы транспортируются венти­ляторами 12 для окончательной очистки в рукавный фильтр 13.

Вследствие высокой и непостоянной температуры газов ткань рукавов матерчатых фильтров на гипсовых заводах быстро из­нашивается, и в большинстве случаев третья ступень очистки (матерчатые фильтры) является неработоспособной.

Для лучшего улавливания пыли матерчатые фильтры заме­няют электрическими (рис. 138), которые понижают содержание пыли в газах, поступающих в атмосферу, с 4—6 г/м3 до 0,10— 0,15 г/м3.

Шнек периодически направляет измельченный в шахтной мельнице материал (сырьевая мука) из бункеров в гипсовароч-

ный котел. Выделяющиеся в процессе варки водяные пары (сме­шанные с воздухом и гипсовой пылью) отводятся при помощи вентилятора в пылеосадительную камеру и рукавный фильтр. С установкой электрофильтров необходимость в этих (недоста­точно эффективных) пылеулавливающих аппаратах отпала, так как оказалось целесообразным в электрофильтры направлять и паровоздушную смесь.

После окончания цикла варки гипсовое вяжущее выгружает­ся в камеру томления и системой шнеков и элеваторов, заменяе­мых в последнее время пневмотранспортом, направляется в склад.

Изображенная на рис. 138 технологическая схема производ­ства гипсового вяжущего «а Даниловском алебастровом заводе (Москва) отличается от вышеописанной применением котлов малой емкости (12 шт.), мельниц типа «Резолютор» (6 шт.) и на­личием в системе газоочистки электрических фильтров.

Дробильное отделение цеха гипса находится в отдельном здании, расположенном на складе сырья, или пристраивается к главному корпусу. В нем устанавливают приемный бункер (во­ронка) для сырья, питатель (лотковый или пластинчатый) и ще - ковую дробилку. Если топки гипсоварочных котлов работают на твердом кусковом топливе, то такой же набор оборудования устанавливают в дробильном отделении для приема и измельче­ния угля.

Производительность оборудования дробильного отделения (по гипсу) должна несколько превышать производительность мельниц, а производительность мельниц должна быть выше про­изводительности гипсоварочных котлов (по сырьевой муке). Соблюдение указанного условия необходимо для бесперебойной работы основного теплового агрегата — гипсоварочного котла.

Дробильное отделение соединяется с главным корпусом на­клонной галереей, в которой размещают два ленточных конвей­ера: один для транспортирования гипсового щебня, второй для угля. Так как угол наклона галереи не может превышать 17— 18°, а материал транспортируется на наиболее высокую отметку цеха, то длина галереи достигает 55—'60 м.

В ряде цехов галереи отсутствуют, а щебень передается в главный корпус вертикальным цепным элеватором. Элеватор работает бесперебойно, если он достаточно мощный, и куски транспортируемого щебня не превышают 40—50 мм.

Гипсовый щебень в главном корпусе направляется в бунке­ра, число которых соответствует числу мельниц. Целесообразно, чтобы емкость бункеров превышала сменную производитель­ность мельниц. Тогда при трехсменной работе помольного от­деления дробильное отделение в ночную смену может не экс­плуатироваться. При работе дробильного отделения в три смены бункера обычно вмешают запас шебня на 3—4 часа работы мельниц.

Выходное отверстие бункера соединено металлическим па­трубком с питателем мельницы. Для мельниц совмещенного по­мола и сушки 'применяют только дисковые питатели герметизи­рованного типа. Максимальная производительность питателя должна превышать производительность мельницы на 40—50%. Кроме того, более мощные дисковые питатели легче переносят попадающие в них более крупные куски.

В первом этаже цеха устанавливают мельницы. Для подачи материала в мельницу питатель соединяют с нею герметичной металлической течкой, наклоненной под углом 55—60°. Таким образом, гипсовый щебень, поднятый на верхний этаж цеха гип­са транспортером или элеватором, самотеком спускается в мель­ницу.

Сюда же по металлическим наземным коробам или кирпич­ным подземным каналам подают из гипсоварочной установки от­работавшие топочные газы, необходимые для сушки гипсовой сырьевой муки и транспортирования ее в пылеосадительную ап­паратуру, размещенную на верхнем этаже цеха. Этот путь ны - легазовая смесь совершает сначала по шахте или через сепара­тор при размоле в аэробильных, шаровых или иных мельницах. Далее шахта или сепаратор соединяется газоходом с входным патрубком циклона. Газоход имеет небольшое сечение и распо­лагается с уклоном 40—45° в сторону циклона для того, чтобы в нем не оседал транспортируемый порошок. Сечение шахты за­висит от производительности мельницы и желаемой тонкости помола и определяется специальным расчетом. В основу расчета принимается скорость газовоздушного потока в шахте, которая при производстве строительного гипса составляет около 4— 5 м/сек. При такой скорости частицы гипса крупнее 0,2—0,3 мм, не выносятся из шахты и продолжают измельчаться в мель­нице.

Высота шахты обычно 12—15 м. При меньшей высоте шахты вращающиеся била могут забрасывать крупные кусочки мате­риала в осадительный циклон, иначе говоря, шахта не будет вы­полнять роль сепаратора.

Пылеосадительная аппаратура мельниц совмещенного помо­ла и сушки состоит из циклонов первой ступени, циклонов вто­рой ступени и электрофильтра. Такая трехступенчатая схема очистки необходима для полного улавливания порошка (сани­тарная норма запыленности выбрасываемого в атмосферу газа 0,150 г/ма).

Для преодоления сопротивлений при движении газов по длинному и извилистому пути от топки котла до электрофильт­ра последовательно устанавливают два пылевых вентилятора: один между вторым циклоном и фильтром, второй — за фильт - 208

ром. При таком расположении вентиляторов вся аппаратура на - ходится под разрежением, что обеспечивает хорошие санитарные условия в цехе.

Для герметизации всей пылеосадительной системы в местах, где выдается материал из уловителей в транспортеры устанав­ливают шлюзовые затворы.

Все газопроводы горячего газа и пылеуловители покрывают слоем теплоизоляции толщиной 60—80 мм для уменьшения теп - лопотерь.

Если в цехе имеется несколько котлов и мельниц, то все они соединяются единым коллектором горячего газа, который позво­ляет направлять в мельницу газы не только от ближайшего кот - лй, но (в случае остановки ближайшего) и от отдаленного. Для этого на подводящих газоходах и коллекторе в определенных местах расставлены дроссельные заслонки, при помощи которых регулируют газовые потоки. Уловленный в пылеосадителях ма­териал собирается в шнеке или в пневможелобе и направляется ими в бункера сырьевой муки, расположенные над гипсовароч­ными котлами.

Для каждого котла сооружается один или два бункера, сум­марная емкость которых равняется от одной до двух емкостей котла. Бункера делают из железобетона или металлах. Кониче­ские части стенки устанавливают под углом 55—60°.

Сырьевая мука из бункеров в гипсоварочный котел передает­ся шнеками или непосредственно по течке (если ее можно уста­новить под необходимым углом между выходным отверстием бункера и котлом). Лучше загружать муку по течке, так как шнеки-разгрузчики переполняются легкоподвижньш материа­лом.

Топки котлов питают топливом (твердым) из бункеров, рас­положенных, так же как и бункера сырьевой муки, над котла­ми, но с противоположной стороны. Равномерная загрузка и рас­пределение топлива по решетке достигаются применением меха­нических загрузчиков.

Топливные шлаки периодически удаляются с колосниковой решетки в расположенный под ней шлаковый бункер, а из него в вагонетки или в скреперную траншею, из которой транспорти­руются скрепером в погрузочный бункер и затем в автомашины. Газообразное и жидкое топливо подводят по трубопроводам к форсункам, установленным на фронтовой стене топки.

В топке котла имеется аварийная дымовая труба, которая во время работы мельниц перекрывается дросселем. В самом кот­ле есть пароотводящая труба, подсоединенная к электрофильтру.

1 При металлических бункерах легче перекомпоновать оборудование в случае реконструкции цеха.

Для приема готового гипса из котла рядом с ним сооружают бункер «томления», предназначенный для медленного остывания и выравнивания качества гипса. Емкость бункера обычно равна двум объемам котла. В бункере сверху имеется отверстие для пароотводящей трубы и лаз (с крышкой), а сбоку — отверстие для течки, соединяющей котел с камерой.

Из бункера «томления» на склад транспортируют гипс при помощи шнеков и элеватора или 'пневмотранспорта. В последнем случае под бункером устанавливают пневмовинтовой насос.

Каждая технологическая линия оборудуется контрольно­измерительными приборами, позволяющими контролировать ра­боту важнейших агрегатов (их исправность) и поддерживать определенную температуру и тяговые условия в аппаратах и транспортных системах. Показывающие или записывающие ме­ханизмы приборов монтируют на центральном щите.

Температуру в топке котла показывает радиацион­ный пирометр РПС со стационарным гальванометром, давле­ние под колосниками и разрежение в топке— мембранные тягонапоромеры; температуру газов, выхо­дящих из гипсоварочного котла в мельницу и входящих в пыле - осадители, регистрируют термопары, термометры сопротивления, манометрические термометры с показывающими или самозапи­сывающими механизмами; давление и разрежение пе­ред мельницей и пылеосадителями проверяют мембранными тя - гонапоромерами; температуру гипса в котле — термо­парой, термометром сопротивления, манометрическим термомет­ром с самозаписывающими механизмами.