Способ изготовления гранулированного пеностекла из стеклобоя

 

Изобретение относится к отрасли производства строительных материалов, в частности гранулированного пеностекла, применяемого в качестве эффективного теплоизолирующего материала в различных строительных конструкциях для утепления, например, стен, полов, кровель промышленных и гражданских зданий. Способ приготовления гранулированного пеностекла на непрерывно действующей технологической линии включает дробление стеклобоя, его мойку и сушку в моечно-сушильном барабане при температуре 110 - 120°С, весовое дозирование и совместный помол стеклобоя и порообразователя: смеси мела с доломитом (4% от массы стекла) до достижения удельной поверхности 3000 - 5000 см²/г, гранулирование шихты на тарельчатом грануляторе с водным раствором жидкого стекла, сушку гранул на ленточно-сетчатой сушилке в слое до 100 мм при температуре 400°С до влажности 2%, отсев мелочи на вибросите, вспенивание гранул во вращающейся печи с речным кварцевым песком в качестве разделяющей среды при температуре 780 - 820°С, отжиг гранул во вращающейся печи до температуры 30°С и отделение гранул от разделяющей среды. Технический результат изобретения - утилизация стеклобоя с получением высокоэффективного теплоизоляционного материала, упрощение способа производства пеностекла, экономия энергии. 1 ил.

Изобретение относится к отрасли производства строительных материалов, в частности гранулированного пеностекла - пористых шариков, полученных вспениванием при высокой температуре из переработанного боя тарного и строительного стекла, применяемого в качестве эффективного теплоизолирующего материала в различных строительных конструкциях для утепления, например, стен, полов, кровель промышленных и гражданских зданий.

Известна технология изготовления гранулированного пеностекла, изложенная в книге Б. К. Демидовича "Производство и применение пеностекла".- Минск: Наука и техника, 1972, с. 198-201 [1].

Этот способ, принимаемый в качестве прототипа, включает дробление и сушку стекла, весовое дозирование и совместный помол стекла и карбонатного порообразователя в шаровой мельнице, подачу молотой шихты в накопительный бункер, гранулирование шихты на тарельчатом грануляторе, куда в качестве связующего для гранул подают раствор жидкого стекла, отсев мелочи на вибросите. Образовавшиеся гранулы сушат и вспенивают во вращающейся печи с молотым кварцем в качестве разделяющей среды при температуре 780-820^oC, гранулы отжигают до температуры 30^oC, удаляют разделяющую среду, отожженные гранулы отправляют на склад.

Описанный способ предусматривает использование не стеклобоя, а стекла, специально изготовленного в стекловаренных печах с последующей грануляцией стекломассы, покрытие поверхности гранул температуроустойчивой эмульсией при вторичной грануляции после помола, применение в качестве разделяющей среды порошков: молотого кварца, талька или технического глинозема.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание технологического процесса утилизации не разлагающегося в природе отхода - стеклобоя и получение из него высокоэффективного и долговечного теплоизоляционного материала. Имеется в виду создание высокопроизводительного, комплексно механизированного и непрерывно действующего технологического процесса, начиная с подачи сырья - стеклобоя на переработку и кончая транспортированием гранулированного пеностекла на склад готовой продукции, что позволяет достичь экономии электрической и тепловой энергии, усовершенствовать и упростить способ по сравнению с известным аналогом.

Поставленная техническая задача решается тем, что способ изготовления гранулированного пеностекла на непрерывно действующей технологической линии включает дробление и сушку стеклобоя, весовое дозирование и совместный помол стеклобоя и карбонатного порообразователя в мельницах, подачу молотой шихты в накопительный бункер, гранулирование шихты на тарельчатом грануляторе с орошением ее водным раствором растворимого стекла, сушку гранул, отсев мелочи на вибросите, вспенивание гранул во вращающейся печи вместе с разделяющей средой, содержащей кварц, при температуре 780-820^oC, отжиг гранул до температуры 30^oC и удаление разделяющей среды. Перед помолом стеклобоя его мойку и сушку осуществляют в моечно-сушильном барабане при температуре 110-120^oC. Высушенный стеклобой загружают в бункер запаса. В качестве порообразователя используют смесь доломита с мелом в количестве 4% от массы стекла. Помол смеси ведут до достижения удельной поверхности 3000-5000 см²/г. Гранулы сушат на ленточно-сетчатой сушилке в слое до 100 мм при температуре 400^oC до влажности 2% и загружают в бункер запаса гранул. Отсев на вибросите осуществляют непосредственно перед вспениванием гранул во вращающейся печи. В качестве кварца используют речной кварцевый песок, соотношение разделяющей среды и гранул - 1: 1. Гранулы отжигают во вращающейся печи, а отделение гранул от разделяющей среды проводят после отжига.

Способ изготовления гранулированного пеностекла из стеклобоя реализуют на комплексно механизированной непрерывно действующей технологической линии, где все машины, оборудование и агрегаты установлены последовательно и связаны в единую технологическую линию.

На данной технологической линии сырье и полуфабрикаты по мере переработки транспортируют от агрегата к агрегату ленточными, скребковыми, шнековыми конвейерами, ковшовыми элеваторами и пересыпными устройствами.

На чертеже изображена блок-схема технологического процесса на комплексно механизированной технологической линии, построенной на основе предлагаемого способа.

Линия состоит из следующих машин, оборудования и агрегатов, установленных последовательно и взаимосвязанно.

На складе 1 накапливают сырье - стеклобой, который фронтальным погрузчиком 2 периодически загружают в приемный бункер 3, откуда он поступает на измельчитель 4 для разрушения крупных кусков стекла до примерно одинаковых по размеру частиц.

После этого масса стеклобоя через ящичный питатель-дозатор 5 по ленточному конвейеру поступает в моечно-сушильный барабан 6, откуда ленточным конвейером подается в бункер запаса чистого промытого стеклобоя 7, а затем следующим конвейером - на весовой дозатор 8. Отмеренную порцию стеклобоя и отмеренную на другом весовом дозаторе порцию порообразователя ленточным конвейером через поворотную воронку с желобом 9 одновременно загружают в мельницы 10, например, через мельницы периодического действия.

Мельницы системой скребковых конвейеров и ковшового элеватора связаны с бункером запаса тонкомолотой шихты 11, который другим ковшовым элеватором связан с раздаточным бункером тонкомолотой шихты 12.

Оттуда шихта шнековым конвейером подается на тарельчатый гранулятор 13, который формует сырцовые гранулы, передаваемые затем ленточным конвейером на ленточно-сетчатую сушилку 14. Теплогенератор 15, работающий на газе или мазуте, предназначен для нагнетания горючих газов в сушилку.

Сушилка 14 ленточным конвейером связана с бункером запаса сухих сырцовых гранул 16, под которым расположено вибросито 17, предназначенное для отсева образовавшейся мелочи. Далее ленточным контейнером гранулы подают во вращающуюся печь вспенивания (порообразования) 18. В печь 18 непрерывно навстречу массе гранул подают горячие газы, вырабатываемые горелкой 19, способной работать как на газе, так и на мазуте. Печь вспенивания 18 течкой (лотком) соединена с вращающейся печью отжига (закаливания) гранул 20, из которой после отделяющего устройства поток гранул и поток разделяющей среды разные ленточные конвейеры отводят соответственно на склад готовой продукции и в передвижной бункер для возврата в печь вспенивания.

Предлагаемый "Способ изготовления гранулированного пеностекла из стеклобоя" осуществляют следующим образом.

В предлагаемом способе используют стеклобой исключительно экологически чистый, то есть только из тарного, используемого для хранения пищевых продуктов, и строительного стекла, используемого для остекления гражданских и промышленных зданий, поэтому готовая продукция - гранулированное пеностекло - также экологически чиста.

Со склада сырья 1 бой стекла периодически поступает на переработку, и его загружают фронтальным погрузчиком 2 в приемный бункер 3, откуда стеклобой периодически загружают в измельчитель стекла 4 для дробления крупных кусков. Затем массу измельченного стекла через ящичный питатель-дозатор 5 периодически загружают в моечно-сушильный барабан 6, при этом оператор, обслуживающий технологическую линию, вручную удаляет с ленточного конвейера попавшие в массу стеклобоя посторонние предметы, например куски камней, дерева, пластмассы и т.п., чтобы при дальнейшей переработке масса стеклобоя не содержала посторонних примесей.

В первом отсеке моечно-сушильного барабана массу стеклобоя тщательно промывают струями воды, а затем во втором отсеке высушивают ее горячими газами при температуре 115^oC, поступающими по воздуховоду из ленточно-сетчатой сушилки 14, где они уже отработали при сушке гранул.

В моечно-сушильном барабане 6 шлам и грязная вода тщательно отделяются от промытого стеклобоя, который по ленточному конвейеру поступает в бункер запаса чистого стеклобоя 7, при этом магнитный сепаратор, установленный над ленточным конвейером, подают в мельницы 10, одновременно добавляя на конвейер отмеренную порцию порообразователя - смеси доломита с мелом (до 4% от массы стекла).

В каждую мельницу стеклобой с порообразователем загружают через поворотную воронку с желобом 9. В мельницах масса стеклобоя вместе с порообразователем тщательно измельчается и перемешивается. Получается тонкомолотая шихта с удельной поверхностью 4000 см²/г.

Из мельниц шихту скребковым конвейером и ковшовым элеватором перемещают в бункер запаса шихты 11, из которого ковшовым элеватором шихту загружают в раздаточный бункер 12, связанный шнековым конвейером с основным формирующим агрегатом - тарельчатым гранулятором 13, на который непрерывно подается шихта, при этом ее через форсунки орошают водным раствором связующей добавки - растворимого стекла, - улучшающей формование гранул.

Сформованные гранулы из гранулятора непрерывно пересыпаются на ленточный конвейер, а с него - на ленточно-сетчатую сушилку 14 слоем около 100 мм.

Перпендикулярно направлению движения гранул в сушилку из теплогенератора 15 непрерывно нагнетают горячие газы с температурой 400^oC. На выходе из сушилки гранулы достигают минимальной влажности - около 2%. Ленточный конвейер доставляет их в бункер запаса сухих сырцовых гранул 16.

Из бункера 16 сухие гранулы непрерывно высыпаются на вибросито 17 для отсева осколков и очень мелких гранул, которые отправляют обратно на гранулятор для повторного использования. Гранулы, по размеру соответствующие техническим условиям, затем по ленточному конвейеру и ковшовому элеватору направляются в печь вспенивания 18.

Одновременно по этому конвейеру в печь вспенивания загружают в заданной пропорции, например 1:1, разделяющую среду - немолотый речной кварцевый песок. Во вращающейся печи 18 смесь нагревается горячим газом, поступающим ей навстречу из горелки 19, до 800^oC.

По мере нагревания гранул до температуры пиропластического размягчения стекла и выделения из порообразователя газа CO₂ происходит вспенивание гранул, которые в результате значительно увеличиваются в объеме. Кварцевый песок предохраняет гранулы от слипания друг с другом и с футеровкой печи.

Вспененные гранулы вместе с разделяющей средой постепенно по течке (лотку) пересыпаются из вращающейся печи вспенивания 18 во вращающуюся печь отжига гранул 20, в которой они остывают до 30^oC в течение заданного времени - 2 часов, без растрескивания.

От печи отжига 20 разделенные потоки гранул и разделяющей среды два ленточных конвейера отводят соответственно на склад готовой продукции 21 и в передвижной бункер для возврата на ленточный конвейер, питающий печь вспенивания 18.

В предлагаемом способе в отличие от аналога существенно усовершенствованы следующие операции и использованы новые более дешевые и доступные материалы: - мойку и сушку стеклобоя производят одновременно в одном моечно-сушильном барабане, - в качестве порообразователя используют смесь доломита с мелом, - сушку сырых гранул производят не в барабанном грануляторе-сушилке в пересыпающемся слое, а в ленточно-сетчатой сушилке, гранулы в процессе сушки неподвижны, поэтому меньше разрушатся и приобретают большую прочность, - при вспенивании гранул в печи в качестве разделяющей среды вместо более дорогих глинозема, талька и молотого кварца используется немолотый речной кварцевый песок, - в процессе отжига гранул во вращающейся печи проводят удлиненный цикл их постепенного и естественного остывания в течение 2 часов до температуры 30^oC, - в печи отжига гранул используют простое и эффективное устройство, отделяющее отожженные гранулы от разделяющейся среды, - на технологической линии изготовления гранулированного пеностекла используют три бункера запаса: чистого стеклобоя, тонкомолотой шихты и сухих сырцовых гранул, что обеспечивает непрерывность всего технологического процесса при профилактических или аварийных остановках того или иного агрегата.

Предлагаемый способ изготовления гранулированного пеностекла из стеклобоя освоен в производственных условиях, на его основе построена и запущена в работу комплексно механизированная непрерывно действующая линия в цехе производства строительных материалов ОАО "Омский бекон".

Производство гранулированного пеностекла имеет непрерывный цикл работы, производительность линии - 16 кубометров в сутки.

Предлагаемый способ обеспечивает стабильно хорошее качество продукции.

Продукция соответствует ТУ 5914-001 00643867-94, экологически чистая и характеризуется следующими данными: Насыпная плотность - 180-210 кг/м³ Предел прочности при сжатии - 3-10 кгс/см²
Водопоглощение по массе - 5 - 15%
Размер гранул:
минимальный - 5 мм
максимальный - 40 мм
Морозостойкость по потере массы после 15 циклов - 5,0 - 6,9%
Теплопроводность в насыпном состоянии (при 20^oC) - 0,06 - 0,068 Вт/(м·^oC).

Формула изобретения

Способ изготовления гранулированного пеностекла на непрерывно действующей технологической линии, включающей дробление и сушку стеклобоя, весовое дозирование и совместный помол стеклобоя и карбонатного порообразования в мельницах, подачу молотой шихты в накопительный бункер, гранулирование шихты на тарельчатом грануляторе с орошением ее водным раствором растворимого стекла, сушку гранул, отсев мелочи на вибросите, вспенивание гранул во вращающейся печи вместе с разделяющей средой, содержащей кварц, при температуре 780 - 820^oC, отжиг гранул до температуры 30^oC и удаление разделяющей среды, отличающийся тем, что перед помолом осуществляют мойку и сушку стеклобоя в моечно-сушильном барабане при температуре 110 - 120^oC, высушенный стеклобой загружают в бункер запаса, в качестве порообразователя используют смесь доломита в количестве 4% от массы стекла, помол смеси ведут до достижения удельной поверхности 3000 - 5000 см²/г, гранулы сушат на ленточно-сетчатой сушилке в слое до 100 мм при температуре 400^oC до влажности 2% и загружают в бункер запаса гранул, отсев на вибросите осуществляют непосредственно перед вспениванием гранул во вращающейся печи, в качестве кварца используют речной кварцевый песок, соотношение разделяющей среды и гранул 1:1, гранулы отжигают во вращающейся печи, а отделение гранул от разделяющей среды проводят после отжига.

РИСУНКИ

Рисунок 1