ПРОИЗВОДСТВО ГИПСА

ПРОИЗВОДСТВО ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ

Этот способ производства гипса широко применяется в отече­ственной и зарубежной практике, хотя и меньше чем варочный. Он позволяет получать более прочный гипс, чем варочный. Однако поддерживать необходимый для этого режим обжига сложнее: надо непрерывно и равномерно питать печь материа­лом определенной величины, соблюдать постоянную температу­ру и объем газов, поступающих в печь. Эти условия соблюдать довольно трудно.

Сейчас, когда технологические процессы автоматизируются, имеются более благоприятные условия для распространения не­прерывно действующих вращающихся печей.

Применение вращающихся печей позволяет выпускать более дешевый гипс при меньших капитальных затратах на строитель­ство цехов.

Технологический процесс в цехах гипса с вращающимися пе­чами можно выразить следующей сокращенной схемой: дробле­ние -> обжиг -» размол.

Ниже приводятся схемы технологического процесса произ­водства строительного гипса во вращающихся печах «а некото­рых гипсовых заводдх.

На Пешеланском гипсовом комбинате Горьковской области (рис. 140) гипсовый камень доставляют в цех с собственного рудника по узкоколейке в вагонетках и разгружают в приемный бункер пластинчатого транспортера. После первичного дробле­ния в щековой дробилке и вторичного в молотковой дробилке измельченный материал подается элеватором иа струнное сито. Фракции, не прошедшие между струн, направляются в молотко­вую дробилку на повторное измельчение (замкнутая схема дробления).

Тарельчатый питатель равномерно питает печь материалом по течке, которая проходит через смесительную камеру топки.

Вращающаяся печь представляет собой прямоточный су­шильный барабан диаметром 2,2 м и длиной 12 м с внутренней ячейковой насадкой. Топочные газы, образующиеся в результате сжигания твердого топлива в ручной топке, пройдя через бара­бан и отдав свое тепло материалу, удаляются вентилятором ВРС-8 в атмосферу. Для улавливания пылевидных частиц из га­за перед вентилятором установлен батарейный циклон. Обож­женный материал элеватор подает на трясковое сито, где отде­ляются наиболее мелкие фракции, направляемые транспортером и элеватором в силос готовой продукции. Крупные же фракции

поступают с того же сита в молотковую дробилку. Измельчен­ный продукт вместе с выходящим из сушильного барабана ма­териалом поступает в элеватор и снова подается для рассева на сито (замкнутая схема помола).

На рис. 141 приведена технологическая схема получения гип­са на Артемовском алебастровом комбинате. От схемы Пеше - ланского комбината она отличается следующим. Применяется одностадийное дробление материала перед обжигом в крупной молотковой дробилке. Установлено сито бурат, отделяющее от сырья фракцию 0—2 мм, которая используется для удобрения почв. Наиболее крупные куски на сите не выделяют. В качестве помольного агрегата используется дезинтегратор, работающий по замкнутому циклу с 'воздушным (центробежным) сепарато­ром.

В цехе гипса Артемовского алебастрового комбината уста-

новлено два сушильных бара­бана диаметром 2,2 м и дли­ной 12 м, имеющих ячейковую

0 . = | насадку. Объем каждого ба - | ||g> рабана 45,5 м3, уклон бараба - ^ 1 |с - нов 4,1—4,5%, а число оборо-

1 ^ Hi £ тов 2,0—2,3 в минуту.

Несколько отличается схе - § 5 g* ма производства полугидрата на Щуровском комбинате стро - н а ительных деталей. Подготовка £ сырья перед обжигом заклю-

| чается в двухстадийном дроб-

лении в щековой и молотковой § | І і I дробилках. Крупные куски не п ё отделяют и мелкие фракции s 5ctis не отсеивают. В отличие от ра-

-S О S

нее рассмотренных схем здесь < glfcg обжигают сырье в сушильном g барабане диаметром 1,6 м и

я длиной 8,0 м. Объем барабана я * і і о 16 м3 с внутренней насадкой g :g промежуточного типа. Число >> SS'l & оборотов барабана 2,27 в ми - | “!§ *£, нуту при уклоне 5,8%. Второе га “существенное отличие данной н I схемы — применение для из - g д|*а мельчения 0б0ЖЖЄНН0Г0 МЭТе - 5 е-ю|к риала двухкамерной шаровой ° 5 I мельницы СМ-14. Подобные

ГГ о.00

с g, gS мельницы есть и на других

я |!|| гипсовых заводах, построенных

5 к® в послевоенные годы.

к IgStt На Кишиневском гипсовом га s 5 - я г;

g g | g-g заводе гипс обжигают в про-

% с>-в і тивоточном сушильном бара-

бане диаметром 2,2 м и дли-

0 ной 12 м. Угол наклона 3°,чис-

1 Іі*5* ло оборотов 2,3 в минуту. Дро - 10.2' | бят сырье перед обжигом в

— gbs-§ щековой дробилке, а измель - ~ s|® чают обожженный материал в ж I шаровой мельнице СМ-14.

Завод работает на гипсо­вом камне Скитского место­рождения, в котором содержит­ся 95—97% гипса.

Рассмотрим условия, определяющие качество гипсового вяжущего, получаемого во вращающихся печах. Оно зависит (при одном и том же сырье) от качества обжига и степени по­мола.

Качество обжига может быть оценено коэффициентом, пока­зывающим отношение фактического содержания полуводного сернокислого кальция в вяжущем (после усвоения влаги возду­ха растворимым ангидритом) к теоретически возможному для данного сырья. Чем ближе коэффициент качества приближается к единице, тем выше качество обжига.

Коэффициент качества определяется по данным анализа сырья (на содержание двугидрата) и готового гипса (на содер­жание полугидрата).

Степень помола вяжущих материалов лучше всего характе­ризуется величиной удельной поверхности. Чем больше удельная поверхность (при одном и том же коэффициенте качества), тем лучше гипс.

Для достижения высокого качества обжига необходимо правильно определить время обжига материала в барабане, чтобы наиболее крупные куски обжигаемого материала успе­ли полностью перейти :в полу­гидрат.

Наиболее рационально об­жигать материал фракции О—30 мм или в крайнем слу­чае 0—40 мм. На получение такой фракции затрачивается немиого энергии и в то же вре­мя процент нежелательных мелких фракций, уносимых из барабана, .в измельченном материале сравнительно невелик. Установить время, необходимое на обжиг гипса во вращаю­щейся іпечи, весьма сложно. Это объясняется тем, что темпера­тура газов в печи изменяется по мере прохождения от одного конца к другому. Кроме того, в печах, имеющих внутри пере­мешивающие устройства і (насадку), куски материала омывают­ся газом полностью только во время падения его с лопастей. В остальное время омывается только часть поверхности куска, если он на поверхности материала, или вовсе не омывается, если кусок находится под слоем материала («в завале»). В простейшем случае, когда кусочек двуводного гипса находится в среде газов, температура которых остается постоянной, вре­мя, необходимое для завершения реакции дегидратации, может быть определено по графику рис. 142.

На графике показана зависимость скорости. перемещения зо­ны ^дегидратации гипса в глубь куска от температуры окружаю­щей среды. Эти данные получены при обжиге образцов гипсо­вого камня, имеющих форму шара диаметром 30 мм. Пользуясь графиком, можно, например, сказать, что за 1 час при темпе­ратуре газов 250° в - полугидрат переходит шар радиусом 1,5 см, а при температуре 200° — шар радиусом 1 см. Для полного об­жига фракции гипса 0—40 мм на полугидрат нужно два часа.

Для того чтобы материал находился в печи (барабане) столько времени, надо, чтобы барабан был установлен под оп­ределенным углам м вращал­ся с определенной скоростью. Для улучшения условий теп­лообмена .между газом и ма­териалом, а следовательно, для интенсификации обжига целе­сообразно назначать барабану предельно-допустимое число оборотов (по конструктив­

ным соображениям) — около 5 об/мин и устанавливать его с небольшим уклоном (2,0— 2,6%).

Кратко рассмотрим воз­можности совместного обжига частиц различного размера без пережога наиболее .мелких

фракций.

іВ прямоточных іпечах (ба - раїбанах), где газы движутся в одном направлении с мате­риалом, частицы, падая с ло­пастей, относятся потоком га­зов к выходному концу бара­бана, тем больше, чем меньше размер кусочка и больше ско­рость газов. Следовательно, мелкие частицы пребывают в печи меньше, чем крупные, т. е. происходит как бы саморегулирова­ние обжига.

Приведенный график (рис. 143) наглядно иллюстрирует ска­занное. Так, например, при скорости газов 2 м/сек кусок разме­ром 20 мм находится в сушильном барабане 20 мин. в то время как в этом же барабане частица размером 0,1 мм будет нахо­диться менее 2 мин.

Кроме того, во вращающейся печи благодаря непрерывному перемешиванию материала происходит теплообмен: мелкие час­тицы, успевающие быстрее нагреться, чем крупные, передают тепло последним, несколько выравнивая температуру материа­

ла, хотя в течение всего периода обжига разница в температуре мелких и крупных кусков сохраняется.

Обожженный в печи материал измельчают в шаровых мель­ницах, дезинтеграторах, молотковых и жерновых мельницах. Наибольшей активностью обладают гипсы, характеризующиеся максимальной удельной поверхностью. Обжиговый гипс, измель­ченный в шаровых мельницах, характеризуется удельной по­верхностью 12 000—13 ООО см2/г, измельченный в аэробильных мельницах — 6000 см2/г, а варочный гипс, полученный из сырья, измельченного в аэробильной мельнице, имеет удельную поверх­ность только 3000 см2/г.

Температура обожженного материала при поступлении в по­мольный агрегат — 80—100°, а в отдельных случаях, если мате­риал поступает в мельницу, минуя промежуточный бункер, еще выше. В шаровой мельнице вследствие трения шаров темпера­тура материала повышается до 130—140°. При таких температу­рах двугидрат может перейти в полугидрат, и это происходит с теми кусочками материала, которые, не успели полностью под­вергнуться обжигу в печи. .В мельницах другого типа (например, ударного действия) реакция дегидратации не протекает, поэто­му при их применении необходимо более полно обжигать весь материал. В табл. 21 приведены показатели качества сырья и готового продукта трех комбинатов, а в табл. 22 — некоторые данные о работе установок с сушильными барабанами длиной 8 и 12 ж при обжиге гипса.

Гипсовое вяжущее, полученное во вращающихся печах, от­личается пониженной нормальной густотой (48—57%) по срав­нению с гипсом, полученным варочным способом (60—65%).Эта разница проявляется существенно, если измельчают его в шаро­вой мельнице. Преимущество гипса с пониженной нормальной густотой сказывается при приготовлении. растворов и бетонов. Так, например, для приготовления гипсопесчаного раствора мар­ки 75 обжигового гипса расходуется' на 20—25% меньше, чем варочного.

Содержание гидратной воды. ,

Нормальная густота..................................

Сроки схватывания: мин.—сек.

начало. .............................................

конец. ...............................................

Предел прочности при растяжении в кг/см2:

через 1,5 часа.....................................

при постоянном весе..........................

Предел прочности при сжатии в кг! см2:

через 1,5 часа........

при постоянном весе..........................

Характеристика работы сушильных барабанов

Характеристика су

Диаметр в м............................................

Длина в................................... .. . .

Полезный объем в ж3.............................

Тип насадки...........................................

Число оборотов в минуту, . . . * Уклон град/мин

Производительность барабана по обожженному материалу в т/час. , Расход условного топлива в кг/т Напряжение объема барабана по влаге в кг/м3 • час Объем влажных дымовых газов, покидающих барабан, в нм3/час .

Скорость движения газов в бара­бане в нм/сек

Время. прохождения материала че­рез барабан в мин

Коэффициент заполнения.... 220