ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

ПРОИЗВОДСТВО ШАМОТА

Шамот готовят путем обжига глины. Критерием ка­чества шамота служит его водопоглощение: у качест­венного шамота оно должно быть <5%, у особо каче­ственного <2% (в зернах 2—3 мм). Водопоглощение шамота зависит от свойств глины, температуры обжига и способа подготовки глины.

Наиболее распространен обжиг глины на шамот во вращающихся печах. Применение вращающейся печи позволяет организовать поточный процесс с высокой степенью механизации и автоматизации, использовать для получения шамота трудноспекающиеся глины и каолины, сочетать, когда это необходимо, обжиг с обо­гащением. Ниже приведена схема обжига глины на ша­мот по сухому способу:

Склад глины і

Грубое дробление-

(менее 50 мм, влажность карьерная)

I I

'Вращающаяся печь-

Холодильник і

Склад шамота і

Помол шамота і

Рассев

I

Бункера шамота - порошка (силосы)

І і t------------- Шликер

Смеситель

Ленточный пресс

Глины и каолины, рассыпающиеся при обжиге, нель­зя подавать непосредственно во. вращающиеся печи, а следует предварительно брикетировать или гранулиро­вать. С этой целью глины сушат, измельчают в дезин-

Їеграторе, увлажняют в двухвальнОм смесителе и бри­кетируют на пресс-вальцах или гладких вальцах.

Некоторые затруднения при обжиге глины на шамот во вращающихся печах связаны с улавливанием и ис­пользованием пыли. От одной вращающейся печи дли­ной 60 м системой пылеочистки улавливается 60— 70 т/сут (10—12% от обожженного шамота). Улавлива­емая пыль представляет собой смесь мелких частиц глины разной степени обжига, и в таком виде ее ис­пользование ограничено, поэтому пыль направляют об­ратно в печь на обжиг. Но предварительно пыль в сме­си со свежей пластичной глиной обрабатывают в двух - вальных смесителях и затем подают в ленточный пресс, в пресс-вальцы или бегуны с дырчатой чашей.

Уловленную и брикетированную пыль обжигают сов­местно с сырой глиной. Если же по химическому соста­ву уловленная пыль существенно отличается, то ее об­жигают отдельно.

По мере продвижения во вращающейся печи в гли­не протекают последовательно процессы удаления вла­ги (сушка), дегидратации и спекания. Вместе с этим происходят измельчение глины и унос пыли.

В соответствии с физико-химическими процессами, протекающими при обжиге глин, по длине печи образу­ются зоны подготовки и спекания. Протяженность зон и соответствующее время пребывания материала в печи влияют на полноту протекания физико-химических про­цессов и образование пыли. Увеличение длины зоны спекания при соответствующем уменьшении длины зо­ны подготовки благоприятно влияет как на спекание глины, так и на уменьшение пылеуноса, хотя прямой зависимости и нет.

Общее время пребывания материала в печи зависит от размеров печи, числа ее оборотов, коэффициента за­полнения по объему, угла наклона и свойств материала (угла трения).

Подсчет скорости движения материала во вращаю­щейся печи производят по формуле

V = 4,20л (0,786 — е) (tg a/sin <р), (VI.4)

Где D — диаметр печи в свету, м; п — число оборотов печи в минуту; є — коэффициент заполнения по объему, в долях единицы; a — угол наклона печи, град; ф — угол взаимного трения материалов, град.

При обычных условиях, т. е. при скорости вращения печи от 0,8 до 1,5 об/мин, угле наклона а«5°, диаметре в свету ~2,0 м и длине печи 60 м, время пребывания материала составляет 3—3,5 ч. За такое сравнительно небольшое время глины многих месторождений полно­стью и равномерно спекаются. Равномерности спекания способствует непрерывное пересыпание глиняной кус­ковой массы при движении.

Шамот, полученный во вращающейся печи, не под­вергают грубому дроблению, что является преимущест­вом этого способа обжига глины.

Унос части глины в виде пыли совместно с дымовы­ми газами снижает экономичность обжига во вращаю­щейся печи. Унос пыли зависит от свойств глины, режи­ма обжига, размеров печи и скорости движения в ней дымовых газов. Повышение скорости движения газов (более 0,8—1,0 м/с по объему продуктов сгорания) вы­зывает резкое увеличение уноса пыли. Около половины ее уносится из зоны подсушки (до гидратации глины). Посредством пылеулавливающей аппаратуры — пыль­ных камер, электрофильтров — возможно осаждение до 90% всей пыли, а тем самым снижение безвозвратных потерь глины до 1,0—0,5%.

Показатели работы вращающихся печей (длина пе­чи 60 м) для обжига глины на шамот приведены в табл. VI.4. Удельный расход условного топлива составлял 0,14 тут/т.

Снизить расход топлива и уменьшить унос пыли можно применением двухзонной испарительной решет­ки, подачей на решетку брикетированной глины, ис­пользованием шахтных теплообменников, изменением профиля вращающихся печей и т. д.

Таблица VI.4

Внедрение вращающихся печей для обжига глины на шамот на некоторых заводах встретило затруднения; так, изделия, приготовленные из шамота, обожженного во вращающихся печах, в обжиге дают не усадку, а рост.

Это наблюдается при использовании некоторых видов глин, например на Запорожском огнеупорном за­воде при применении кировградской глины. Причина роста — незавершенность процесса муллитизации во время обжига во вращающейся печи. При быстром за­твердевании жидкой фазы муллит не успевает кристал­лизоваться.

Удлинение времени обжига и повышение температу­ры, а также добавки 0,5—1,0% минерализаторов типа MgO и Na20 ускоряют процесс муллитизации. Внедре­ние этих мероприятий, а также более топкий помол ша­мота устраняют рост изделий в обжиге.

Перспективным агрегатом для обжига глины на ша­мот является многозонный реактор кипящего слоя. Об­жиг в кипящем слое обеспечивает получение более рав­номерного продукта и проходит значительно интенсивнее и эффективнее. Первые опыты применения кипяще­го слоя для обжига глины на шамот показали, что гли­на слипается и получаются свары. По опыту обжига аналогичных материалов слипание глины может быть устранено соответствующей организацией сжигания топлива и кипения слоя.

Зерновой состав шамота. В пластичных массах, со­держащих 35—40% глины и соответственно 65—60% шамота, зерновой состав последнего оказывает сущест­венное влияние на механическую прочность, термостой­кость, шлакоустойчивость, газопроницаемость и не­сколько меньше на пористость изделий. Кажущаяся плотность изделий из таких масс в большей степени за­висит от верхнего предела крупности шамота, а не от соотношения его отдельных фракций.

Величина шамотных зерен в этом случае влияет также на размер пор. С увеличением крупности зерен шамота в изделиях растет число трещинок разрыва по границе между шамотом и глиной, так как. глина при обжиге дает усадку, а зерна шамота почти не изменя­ют своего объема. В крупнозернистых массах такие трещинки нередко оконтуривают зерна шамота и разби­вают изделие на отдельные участки,

Ё массах, содержащих >75% шамота, его зерновой состав оказывает решающее влияние на пористость из­делий, поскольку последний зависит от структурной ук­ладки частиц.

При производстве многошамотных изделий обычно используют шамот двух, реже трех фракций; при про­изводстве нормальных (рядовых) шамотных изделий

150

Рис. VI.6. Зависимость ка­жущейся плотности н пори­стости изделий от величины зерна шнхты совместного помола и отношения поверх­ности частиц F к их объему V(F: V):

1 — пористость; 2 — кажуща­яся плотность; 3 — отноше­ние F : V

^27

I

О 0,1 0,2 0,3 OA 0,5 Размер зерна, мм

Шамот не фракционируют. В двухфракционном шамоте размер крупной фракции должен быть по крайней мере больше мелкой в 10—20 раз. Размер крупных частиц берется в пределах 2—3 мм, так как фракции >3 мм не обеспечивают получения четких ребер и углов изде­лий. Размер мелкой фракции шамота влияет не только на плотность укладки, но и на физико-химические про­цессы при обжиге изделий, прежде всего на спекание.

Зависимость между пористостью изделий при обжи­ге и тониной помола компонентов, заполняющих проме­жутки между частицами крупной фракции шамота, ана­логична зависимости между отношением поверхности к объему частиц (рис. VI.6). Согласно рисунку, порис­тость изделий из часов-ярского шамота незначительно зависит от изменения размеров частиц шамота в преде­лах 0,54—0,2 мм и резко увеличивается при измельче­нии частиц менее 0,15 мм.

Количество крупной и мелкой фракций шамота на­ходят опытным путем для каждой разновидности глини условий производства. Например, для многошамотных изделий, изготовляемых из часов-ярских глин, наиболь­шая плотность достигается в случае применения 40— 50% шамота крупной фракции размером 2—3 мм й 60—50% глины и шамота совместного помола.

Оптимальное содержание крупной фракции шамота в массе близко к теоретическому содержанию шаров, соответствующему кладке с шестью точками касания.

Непрерывный зерновой состав Масс, содержащих <70% шамота, следующий:

Размер фракции, мм... . 2—3 2—0,5 <0,5

Содержание, %........................................... 10—25 10—30 30—50

Такой состав получают помолом в какой-либо одной машине, обычно в шаровых мельницах. Выбор типа мельницы в этом случае - зависит от требуемого верхне­го предела крупности частиц шамота. При помоле ша­мота на бегунах и особенно в шаровых мельницах в по­рошках наблюдается заметное увеличение содержания железа из-за истирания шаров и футеровки; количество его достигает 0,3—0,6% массы измельчаемого материа­ла. Удаляют железо магнитными сепараторами, улав­ливающими ^50% его.

Для рассева шамота обычно применяют вибрацион­ные сита или течки-сита. Расфракционированный поро­шок шамота в случае применения прерывного зернового состава хранят раздельно в бункерах. Рассев шамота на ситах с ячейками размером ниже 1 мм вызывает ин­тенсивное пылеобразование и малоэффективно (т. е. не­обходимая фракция выделяется неполностью). Увлаж­нение материала с целью снижения пылеобразования еще более снижает эффективность рассева и поэтому неприемлемо. Установлено, что сухие минеральные час­тицы крупнее 50 мкм при транспортировке и фракцио­нировании практически не пылят. Это существенное об­стоятельство используется при комбинированной схеме классификации. Весь продукт измельчения сначала по­ступает на пневматическую сепарацию, в которой отде­ляется фракция ниже 0,5 мм (эта фракция может быть направлена на совместный помол), а остальной мате­риал рассеивают на механических ситах (без пылевы - деления) или разделяют по фракциям на воздушных сепараторах.