Технологическая линия и способ автоматизированного производства строительных материалов
Изобретение относится к производству строительных материалов. Технологическая линия для автоматизированного производства строительных материалов состоит из дробильно-сортировочного отделения, подготовительного отделения, отделения дорожных смесей, отделения сухих смесей, формовочного отделения, отделения штабелирования отформованных материалов, отделения дозревания, отделения пакетирования и упаковки, отделения транспортировки технологических поддонов и отделения рециклинга образующихся отходов, а также автоматизированных линий транспортировки и позволяет производить широкий ассортимент строительных материалов посредством переработки отходов горного производства, металлургических предприятий и тепловых электростанций. Дробильно-сортировочное отделение оснащено роторной дробилкой, выполненной с возможностью получения из исходного сырья минеральной муки, представляющей собой смесь наночастиц, пылеватых фракций и мелких частиц исходного материала, используемой в качестве минерального вяжущего при производстве дальнейшей продукции. Достигается повышение эффективности утилизации отходов, повышение качества готовой продукции и оптимизация процессов ее производства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к регулирующим и управляющим системам общего назначения, а более конкретно к производству разнообразных строительных материалов, в том числе прессованных, посредством утилизации отходов горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий.
В связи с ухудшением экологической ситуации уже давно возникла проблема утилизации отходов горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий. Указанные виды отходов являются качественным и дешевым минеральным сырьем и могут быть использованы для производства разнообразных строительных материалов, например, при производстве инертных материалов (щебень, песок), бетонов, растворов, строительных блоков и т.д., которые применяются в промышленном и жилищном, а также дорожном и ландшафтном строительстве.
При использовании отходов горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий снижается себестоимость производства основных строительных материалов, таких как инертные материалы (щебень, песок), сухие строительные смеси, бетон, строительные растворы, стеновые бетонные и пенобетонные блоки, кирпич, тротуарная плитка, элементы благоустройства.
Применение отходов горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий в земляном полотне автомобильных дорог способствует снижению себестоимости работ и изменению качества местных грунтов с неблагоприятными свойствами.
Отходы горного производства, золы и золошлаковые смеси тепловых электростанций и металлургических предприятий обладают рядом преимуществ по сравнению с грунтами, аналогами которых они являются. Эти отходы могут быть использованы самостоятельно для сооружения земляного полотна или для осушения конструктивных слоев из грунтов повышенной влажности. Кроме того, золошлаковые смеси рекомендуется использовать в земляном полотне вместо песков или песчано-гравийных смесей.
Из уровня техники известны способ и технологическая линия для изготовления теплоизоляционных материалов (см. SU 1787792, от 15.01.1993). Технологическая линия содержит устройства для предварительной обработки исходного сырья. Эти устройства включают в себя дробилки, средства фракционирования, печи для термообработки и бункеры с дозаторами для подачи исходных компонентов в шихтосмесители. Шихтосмесители соединены с роликовым транспортером. Параллельно роликовому транспортеру установлен ленточный транспортер. На роликовом транспортере размещена пресс-форма с поддонами. Поддоны с отформованными изделиями имеют возможность перемещения к термокамере. Роликовый транспортер установлен в термокамере и соединен с упаковочной машиной. Между роликовым и ленточным транспортерами установлено средство перемещения опорожненных поддонов, выполненное в виде зубчатой рейки с зубчатым колесом, соединенным посредством редуктора с электродвигателем.
Набор и компоновка оборудования раскрытой технологической линии, а также способ ее работы достаточно консервативны и не позволяют использовать в производстве продукции отходы горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий.
Также из уровня техники известны способ и технологическая линия для производства строительных материалов (см. RU 16913, от 27.02.2001). Технологическая линия включает блок подготовки компонентов, блок смешения компонентов для получения композиционной смеси, механизм транспортировки, узел раздачи и блок прессования. Блок подготовки компонентов состоит из узла подготовки наполнителя, узла подготовки водного раствора минерализатора, узла подготовки связующего, при этом блок прессования дополнительно снабжен устройством для разделения композиционной смеси на строительные элементы требуемого размера.
Как и в предыдущем случае, данное техническое решение не позволяет использовать в производстве продукции отходы горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий.
Наиболее близким техническим решением является технологическая линия для производства прессованных строительных материалов и способ ее работы, раскрытые в RU 2312013, от 10.12.2007. Технологическая линия содержит участки подачи сырьевых компонентов с бункерами и дозаторами, участок подготовки вяжущего, включающий смесители, гранулятор, аппарат для термической обработки гранул, гидратор для гашения извести, участок приготовления формовочной смеси, участок готовой продукции, включающий пресс, автоклав и транспортные средства. Участки подачи сырьевых компонентов дополнительно содержат смонтированные на бункерах рыхлители с колосниковой решеткой, имеющей расстояние между колосниками 50÷100 мм, а также камневыделительные вальцы, молотковую дробилку, дезинтегратор на выходе из бункеров глинистого сырья, известняковых отходов, золы ТЭС соответственно, и весовые дозаторы непрерывного действия. Участок для приготовления вяжущего содержит в качестве гидратора для гашения извести реактор с тарельчатым питателем, а в качестве аппарата для термической обработки гранул - агломерационную машину и дополнительно стержневую мельницу глубокого измельчения. Участок для приготовления формовочной смеси содержит стержневой смеситель-растиратель и дополнительно снабжен глиноболтушкой и шлам-бассейном с рамной мешалкой.
Сложность технологических процессов, неэффективная компоновочная схема основных элементов, малый ассортимент готовой продукции и невозможность использовать в производстве продукции отходы горного производства и металлургических предприятий являются основными недостатками прототипа.
Задачей предлагаемого технического решения является создание технологической линии и способа для автоматизированного производства строительных материалов с возможностью переработки отходов горного производства, металлургических предприятий и тепловых электростанций с переработкой золошлаковых отходов угольных электростанций с выходом сухой золы в производственных объемах.
Технический результат, получаемый при решении поставленной технической задачи, выражается в повышении эффективности утилизации отходов, в том числе золошлаковых, путем производства широкой номенклатуры строительных материалов и изделий, повышения качества готовой продукции и оптимизации процессов ее производства, а также снижение расхода ресурсных и энергетических затрат.
Заявляемый технический результат достигается предлагаемым способом за счет того, что способ автоматизированного производства строительных материалов содержит следующие этапы:
- дробление исходного сырья в дробильно-сортировочном отделении с возможностью получения:
- мелкодисперсного песка или минеральной муки на основе рассеивания отходов горного производства,
- среднезернистого и грубозернистого песка,
- фракционного щебня,
- автоматическую доставку дробленого сырья из дробильно-сортировочного отделения в подготовительное отделение,
- приготовление дорожных смесей и активированной прессуемой массы в подготовительном отделении с возможностью получения на основе продуктов дробления исходного сырья:
- сухих золоминеральных дорожных смесей,
- сухих строительных смесей для кладочных, штукатурных, наливных растворов,
- сухих бетонных смесей,
- товарных бетонов,
- удобрений для сельского хозяйства,
- раскислителей кислых почв на основе высококальциевых зол угля и отходов горного производства,
- подстилающих сухих оснований автомобильных дорог,
- монолитных бетонных покрытий автомобильных дорог из монолитного самоуплотняющегося бетона,
- транспортирование активированной прессуемой массы в отделение сухих смесей и прессовое отделение,
- формование активированной прессуемой массы с возможностью получения на основе продуктов 1-3:
- тротуарной и дорожной плитки,
- строительных стеновых материалов,
- бетонных блоков для ландшафтных работ и благоустройства территорий,
- бетонных блоков для подпорных стен,
- упорядоченную укладку свежеотформованных изделий на технологические поддоны роботами-укладчиками,
- транспортировку технологических поддонов с отформованными изделиями в отделение дозревания,
- термопаровлажностную обработку отформованных изделий в отделении дозревания,
- транспортировку технологических поддонов с отформованными изделиями из отделения дозревания в отделение пакетирования и упаковки,
- перекладку отформованных изделий с технологических поддонов на транспортные поддоны,
- упаковку транспортных поддонов с уложенными на них отформованными изделиями,
- очистку и транспортировку освободившихся технологических поддонов из отделения пакетирования и упаковки в прессовое отделение,
- сбор отходов, образующихся в процессе регламентных работ по очистке и обслуживанию технологического оборудования, мойки технологических поддонов, и направление их на повторное использование.
При этом в качестве исходного сырья могут быть использованы отходы горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий, а формование активированной прессуемой массы может быть осуществлено посредством гидравлических прессов двойного сжатия, которые выполнены с возможностью формования тротуарной и дорожной плитки различной толщины и прочности, а также с возможностью формования строительных стеновых материалов различных размеров и назначения.
Предложенные операции способа и их последовательность позволяют оптимизировать процессы производства, а также производить широкую номенклатуру строительных материалов и изделий. Наличие операций термопаровлажностной обработки отформованных изделий в совокупности с обеспечением возможности утилизации отходов горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий, в том числе золошлаковых, обеспечивает повышение качества готовой продукции и снижение расхода ресурсных и энергетических затрат.
Заявляемый технический результат достигается также благодаря предлагаемой технологической линии для автоматизированного производства строительных материалов, содержащей дробильно-сортировочное отделение, подготовительное отделение, отделение дорожных смесей, отделение сухих смесей, формовочное отделение, отделение штабелирования отформованных материалов, отделение дозревания, отделение пакетирования и упаковки, отделение транспортировки технологических поддонов и отделение рециклинга образующихся отходов, а также автоматизированные линии транспортировки. Новым является то, что дробильно-сортировочное отделение оснащено роторной дробилкой, выполненной с возможностью получения из исходного сырья минеральной муки, представляющей собой смесь наночастиц, пылеватых фракций и мелких частиц исходного материала, подготовительное отделение, отделение дорожных смесей и отделение сухих смесей выполнены с возможностью использования полученной в дробильно-сортировочном отделении минеральной муки в качестве минерального вяжущего при производстве дальнейшей продукции, а отделение дозревания выполнено с возможностью термопаровлажностной обработки отформованных материалов с циркуляцией паровоздушной смеси с учетом загрузки, температурного и влажностного режима на разных уровнях. При этом подготовительное отделение оснащено постом выдачи товарного бетона.
Компоновочная схема предлагаемой технологической линии, возможность получения минеральной муки из отходов горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий, в том числе золошлаковых, и возможность использования полученной минеральной муки в качестве минерального вяжущего для производства дальнейшей продукции позволяют оптимизировать процессы производства, повысить эффективность утилизации отходов, а также снизить расход ресурсных и энергетических затрат. Обеспечение возможности термопаровлажностной обработки отформованных изделий повышает качество готовой продукции.
Ниже приведен один из оптимальных вариантов реализации предложенного технического решения, не являющийся, однако, единственно возможным.
Предлагаемая технологическая линия для автоматизированного производства строительных материалов при работе не создает ни твердых, ни жидких, ни газообразных отходов. Данная технологическая линия по переработке отходов в качестве сырья использует отходы других производств: тепловых электростанций и угольных котельных, каменных карьеров, обогатительных и металлургических комбинатов, крупных кирпичных заводов и заводов по производству керамзита и многих других производств.
На предлагаемой технологической линии за счет обработки подготовленных отходов при очень высоком давлении (порядка 500-700 кг/см2) происходит формование искусственных строительных материалов, которые для повышения прочности проходят дополнительную обработку.
Предлагаемая технологическая линия для автоматизированного производства строительных материалов с возможностью переработки отходов горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий позволяет перерабатывать в высококачественные строительные материалы самые разнообразные минеральные промышленные отходы, такие, например, как отходы производства щебня из нерудных пород, отходы от добычи и распила облицовочного камня, отходы от обогащения каменного угля (сгоревшие терриконы), отходы от обогащения медных и железных руд (хвосты), доменные шлаки и другие отходы минеральные металлургического производства, золошлаковые отходы тепловых электростанций и котельных, отходы керамического производства (битый керамический кирпич и санфаянс и отсевы производства керамзита и пр.), отходы производства силикатного кирпича, отходы производства бетона и строительный мусор, образовавшийся в результате сноса зданий, отходы добычи известняка-ракушечника и т.д.
Предлагаемая технологическая линия позволяет использовать как каждый из приведенных выше отходов, так и всевозможные их комбинации.
В результате переработки вышеперечисленных отходов обеспечивается возможность получения мелкодисперсного песка на основе рассеивания отходов горного производства, среднезернистого и грубозернистого песка на основе дробленых отходов горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий, фракционного щебня на основе дробленных отходов горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий, сухих строительных смесей для растворов разного назначения (кладки, штукатурные, наливные и так далее), сухих бетонных смесей разного назначения, товарных бетонов разного назначения, удобрений для сельского хозяйства, раскислителей кислых почв на основе высококальциевых зол угля и отходов горного производства, подстилающих сухих оснований автомобильных дорог, монолитных бетонных покрытий автомобильных дорог из монолитного самоуплотняющегося бетона, тротуарной и дорожной плитки различной толщины и прочности, строительных стеновых материалов различных размеров от 65×120×250 мм до 140×250×590 мм и назначения, бетонных блоков для ландшафтных работ и благоустройства территорий, бетонных блоков для подпорных стен и т.п.
Технологическая линия для автоматизированного производства строительных материалов состоит из дробильно-сортировочного отделения, подготовительного отделения, отделения дорожных смесей, отделения сухих смесей, формовочного отделения, отделения штабелирования отформованных материалов, отделения дозревания, отделения пакетирования и упаковки, отделения транспортировки технологических поддонов и отделения рециклинга образующихся отходов, а также автоматизированных линий транспортировки.
Физико-химической основой для технологической линии является метод получения новых материалов путем взаимного трения мелкодисперсных, химически активных частиц вещества под высоким давлением, приводящий к срыву окисных пленок с поверхности этих частиц с образованием открытых ювенильных поверхностей и когезии (схватывания) между ними на молекулярном уровне.
На первой стадии (стадии дробления, измельчения) подготовки отходов получают мелкодисперсный материал - минеральную (сырьевую) муку.
Для получения необходимого фракционного состава заполнителей может быть использована высокоскоростная роторная дробилка со скоростью вращения ротора более 70 м/с и выходным отверстием 22-35 мм.
Использование такого типа дробилки позволяет получать высокое количество мелких и пылеватых фракций за один проход материала через дробилку, что позволяет существенно снизить затраты на дробление и подготовку сырья.
После дробления исходного сырья получается минеральная (сырьевая) мука, которая представляет собой примерно 7% - наночастиц исходного материала, 20% - пылеватых фракций исходного материала с размером частиц до 100 микрон и 73% - частиц исходного материала с размерами от 100 микрон до 3 мм.
В связи с тем, что в составе минеральной (сырьевой) муки примерно 7% - наночастиц и 20% - пылеватых частиц, размерам от 0 до 100 микрон, они выполняют роль минерального вяжущего для более крупных частиц.
При переработке некоторых отходов в строительные материалы, а также в связи с высокой неоднородностью отходов по химическому и минералогическому составу зачастую возникает потребность в дополнительных вяжущих добавках. За счет присутствия наночастиц и пылеватых фракций сырья и взаимного трения этих мелкодисперсных частиц вещества под высоким давлением, а также в результате паровлажностной обработки отпрессованных изделий потребность в вяжущих добавках значительно снижается.
Подготовительное отделение технологически соединяется с дробильно-сортировочным отделением, например, посредством как минимум одного ленточного конвейера, которым в бункеры подготовительного отделения подаются минерально-сырьевой порошок, щебень различных фракций, песок.
Подготовительное отделение является конечным отделением по выпуску товарных бетонов и растворов различного назначения и цвета.
В подготовительном отделении происходит приготовление из указанных компонентов сухих строительных смесей различного назначения (кладочные и штукатурные растворы, смеси для наливных полов и пр.), сухих бетонных смесей разного назначения, товарных бетонов разного назначения и цвета, подстилающих сухих оснований автомобильных дорог, монолитных бетонных покрытий автомобильных дорог из самоуплотняющегося бетона.
В подготовительном отделении при использовании датчиков происходит определение влажности, цветовых характеристик и удельной эффективной активности материалов минерально-сырьевого порошка, щебня и песка золошлаковых отходов и других нетоксичных отходов.
В зависимости от типа конечной продукции и замеренных параметров исходного сырья в смеситель автоматически подаются белый или серый цемент, пигменты (красители), сухие химические добавки и армирующие волокна, жидкие химические добавки, вода.
В зависимости от производственного задания в подготовительном отделении в автоматическом режиме производятся смесительные операции по подготовке сухих строительных смесей различного назначения (кладочные и штукатурные растворы, смеси для наливных полов и пр.), сухих бетонных смесей разного назначения для отделения сухих смесей, подстилающих сухих оснований автомобильных дорог для отделения дорожных смесей, товарных бетонов разного назначения и цвета. Монолитные бетонные покрытия автомобильных дорог из самоуплотняющегося бетона являются самостоятельным продуктом подготовительного отделения и не требуют дальней обработки.
Основная задача подготовительного отделения - производство активированной массы (прессуемой смеси). При приготовлении активированной массы в смеситель автоматически подаются минерально-сырьевой порошок, белый и/или серый цемент, пигменты (красители), сухие химические добавки и армирующие волокна, жидкие химические добавки, вода. Смешивание компонентов производится в течение заданного времени, после чего активированная масса выгружается в устройство автоматической доставки активированной массы к прессам прессового отделения.
Отделение дорожных смесей (отделение золоминеральных смесей) представляет собой комплекс модулей, позволяющий в циклическом или непрерывном режиме производить золоминеральные смеси, полученные из сыпучих минеральных (песок, щебень) и золошлаковых материалов, с добавлением (или без добавления) минеральных вяжущих и жидких добавок (вода или химические добавки).
В отделении дорожных смесей производятся золоминеральные смеси в соответствии с «Методическими рекомендациями по применению золы-уноса и золошлаковых смесей от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве», утвержденных Федеральным дорожным агентством (Росавтодором) в 2013 году.
Отделение сухих смесей технологически соединяется с подготовительным отделением, например, посредством как минимум одного конвейера, которым в бункеры подготовительного отделения подаются сухие смеси. Произведенные в подготовительном отделении сухие смеси подаются непосредственно в приемные бункеры линии фасовки сухих смесей, где производится фасовка сухих смесей, например, в килограммовые мешки (25-50 кг) и/или мягкие контейнеры (1-1,5 тонны). Мешки при помощи, например, пневматического манипулятора могут складываться на поддоны, упаковываться, например, стрейч-пленкой и вывозиться, например, электрическим погрузчиком. Мягкие контейнеры (биг-беги) также могут вывозиться электрическим погрузчиком.
В составе формовочного отделения могут применяться несколько гидравлических прессов, которые технологически связаны с подготовительным отделением устройством автоматической доставки активированной массы. Приготовленная в подготовительном отделении активированная масса поступает в накопительные бункеры прессов и далее непосредственно в матрицу пресса. Порядок подачи активированной массы к прессам задается с пульта управления заранее установленной программой.
Гидравлический пресс формовочного отделения предназначен для автоматического производства стеновых и тротуарных материалов и автоматизированной системой управления технологически связан с роботом-укладчиком отделения штабелирования отформованных материалов, извлекающим и укладывающим прессованные изделия на технологические поддоны.
Гидравлический пресс посредством системы охлаждения рабочей жидкости может быть технологически связан с отделением паровлажностной (термопаровлажностной) обработки.
Свежеотформованные в прессовом отделении изделия роботом-укладчиком укладываются на технологические поддоны. Технологический поддон с выложенными на него изделиями перемещается конвейерами к поднимающему штабелеру. Поднимающий штабелер автоматически штабелирует друг над другом в несколько, например 20, уровней технологические поддоны с выложенными на них изделиями для дальнейшего перемещения в виде штабеля.
Целесообразно, чтобы количество поднимающих штабелеров соответствовало количеству прессов.
Отделение штабелирования отформованных материалов технологически связано с отделением термовлажностной обработки и отделением пакетирования и упаковки.
При наборе прочности прессованных бетонных изделий в результате реакции гидратации цемента высвобождается тепло (так называемая теплота гидратации). Под действием этого тепла с лицевой поверхности бетонного изделия испаряется часть воды затворения. Как следствие, паровоздушная смесь нагревается и из-за относительно низкой плотности поднимается вверх. Под кровлей камеры термовлажностной обработки изделий образуется слой теплого воздуха. В камере термовлажностной обработки образуется отчетливый перепад температур и влажности паровоздушной смеси. Вследствие разницы температуры и влажности паровоздушной смеси может возникнуть изменение цвета прессованных бетонных изделий, находящихся на разных по высоте уровнях в камере термовлажностной обработки.
Для выравнивания перепадов температуры и влажности в камере термовлажностной обработки изделий предусмотрена система циркуляции паровоздушной смеси. С помощью электрических вентиляторов остаточное тепло всасывается через отверстия в трубопроводах, расположенных под кровлей камеры, и через выпускные сопла подается под нижний ярус стеллажей в камере.
Для исключения возможности конденсирования влаги на прессованных бетонных изделиях и конструкциях камеры и возникновения из-за того дефектов качества лицевых поверхностей бетонных изделий в системе управления предусмотрены несколько датчиков (влагомеров) и устройство выброса влажного воздуха в атмосферу.
При превышении предельного значения относительной влажности в верхних уровнях камеры термопаровлажностной обработки изделий часть влажного воздуха стравливается из камеры в атмосферу, а свежий воздух подается до тех пор, пока предельное значение влажности не установится на уровне, заданном технологическим режимом.
Реализуется это посредствам датчиков влажности воздуха и автоматически регулируемых клапанов. Датчики влажности воздуха установлены в верхней части камеры термовлажностной обработки изделий (под кровлей камеры). При нарушении необходимого технологического режима по влажности паровоздушной смеси (например, задано предельное значение относительной влажности воздуха - 92%), если какой-либо датчик фиксирует превышение предельного значения относительной влажности воздуха, подаются управляющие сигналы и клапан циркулирующего воздуха закрывается, а клапан выброса влажного воздуха открывается. В этом состоянии часть переувлажненного воздуха отсасывается из камеры термовлажностной обработки изделий. Одновременно с этим подается управляющий сигнал для выключения увлажнителей высокого давления, расположенных в вентиляционных трубопроводах подачи теплого воздуха в камеру термовлажностной обработки изделий и выключения безнапорного парового увлажнителя, расположенного непосредственно в камере.
Когда относительная влажность паровоздушной смеси в камере термовлажностной обработки изделий снижается ниже предельного значения (например, ниже 90%), клапан циркулирующего воздуха открывается, а клапан выброса в атмосферу влажного воздуха закрывается. Одновременно с этим подается управляющий сигнал для включения увлажнителей высокого давления, расположенных в вентиляционных трубопроводах подачи теплого воздуха в камеру термовлажностной обработки изделий и включения безнапорного парового увлажнителя, расположенного непосредственно в камере.
Внутри камеры термовлажностной обработки изделий могут эксплуатироваться автоматические электрические передвижные платформы (трансбордеры) перемещения и укладки бетонных изделий, а также подъемный и опускающий штабелеры. Во избежание образования перепадов температуры и влажности, а также для защиты электроники агрегатов от конденсата в этой зоне установлены дополнительно потолочные вентиляторы. Они выдавливают относительно теплый и увлаженный воздух из-под кровли камеры обратно вниз, так что в зоне работы передвижного транспортера возникает равномерный микроклимат. Организацией постоянного движения воздуха опасность образования конденсата снижается.
Слишком низкая относительная влажность паровоздушной смеси может привести к высыханию лицевой поверхности бетонных изделий и, как следствие, нарушению технологического процесса набора прочности. Следствием этого будет ухудшение качества бетона, особенно на лицевой поверхности, т.е. будет снижена износоустойчивость изделий, будут получены худшие показатели по морозостойкости и стойкости к агрессивному воздействию растворов солей.
Увлажнение воздуха в камере термопаровлажностной обработки изделий согласно технологическому процессу набора прочности снижает опасность потери воды на лицевой поверхности бетонных изделий. Для увлажнения воздуха в камере термовлажностной обработки изделий предусмотрены безнапорный паровой увлажнитель, расположенный непосредственно в камере, и несколько увлажнителей высокого давления, расположенных в вентиляционных трубопроводах подачи теплого воздуха в камеру термовлажностной обработки изделий. Работа всех увлажнителей синхронизируется для получения требуемых параметров паровоздушной смеси, предусмотренных технологическим режимом термовлажностной обработки изделий.
В безнапорном паровом увлажнителе вода с помощью открытых электродов и электроэнергии нагревом превращается прямо в водяной пар. При этом вода играет роль электрического сопротивления. Испарение осуществляется при атмосферном давлении (безнапорно).
В увлажнителях высокого давления, расположенных в вентиляционных трубопроводах подачи теплого воздуха, вода с помощью насосов высокого давления подается в распылительные форсунки и через них впрыскивается в вентиляционные трубопроводы подачи теплого воздуха. Микрокапли воды размером 10-15 микрон, попадая в теплый воздух, мгновенно испаряются и насыщают теплый воздух влагой. Подача воды в увлажнитель высокого давления регулируется автоматически с учетом показаний уровня влажности в камере термовлажностной обработки изделий и уровня влажности теплого воздуха в вентиляционных трубопроводах на входе в увлажнитель высокого давления.
Отделение пакетирования и упаковки технологически связано с отделением штабелирования отформованных материалов и отделением термовлажностной обработки.
Опускающий (разгрузочный) штабелер отделения пакетирования и упаковки с помощью конвейера выдачи технологических поддонов объединен в единый комплекс с роботом-манипулятором, в автоматическом режиме устанавливающим на конвейер выдачи готовой продукции пустые транспортные поддоны, снимающим изделия с технологических поддонов и укладывающим их на транспортные поддоны в несколько слоев. Поверх каждого слоя изделий может быть уложена прокладка для предохранения лицевого слоя изделий от механических повреждений.
После этого транспортный поддон с уложенными на него изделиями поступает в автоматическую установку упаковки готовых изделий. Изделия упаковываются вместе с деревянным поддоном утягивающейся пленкой для предотвращения их взаимного смещения при дальнейшей транспортировке.
Полностью автоматическое устройство упаковки обеспечивает надежную фиксацию изделий на поддоне при минимальном расходе пленки.
После освобождения технологических поддонов от изделий в отделении пакетирования и упаковки они поступают в отделение транспортировки порожних технологических поддонов. Устройства, входящие в отделение транспортировки порожних технологических поддонов, чистят поддоны от загрязнений и перемещают их к прессам прессового отделения. Устройства, входящие в отделение транспортировки порожних технологических поддонов, могут складировать временно неиспользуемые технологические поддоны на склад пустых технологических поддонов или при необходимости забирать со склада неиспользуемые технологические поддоны и запускать их в технологию.
Для подачи порожних технологических поддонов на рабочую поверхность робота укладчика в прессовом отделении может быть использован, например, консольный робот-манипулятор.
Робот-манипулятор в автоматическом режиме снимает пустые технологические поддоны с конвейера и укладывает их на рабочую поверхность робота укладчика. Робот-манипулятор перемещается по консоли (рельсовому пути), расположенному на несущей конструкции над прессами и роботами-укладчиками и таким образом обеспечивает бесперебойную подачу технологических поддонов прессам.
Для переработки отходов, образующихся при регламентных работах по обслуживанию оборудования технологической линии и особенно при мойке смесителя и устройства автоматической доставки смеси, предусмотрен сепаратор бетона. Он предназначен для утилизации отходов смеси. При утилизации происходит выделение из смеси минеральных составляющих, которые после просушивания поступают на переработку в дробильно-сортировочное отделение завода. Вода после очистки поступает опять в смеситель для приготовления товарных бетонов.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять переработку отходов горного производства, металлургических предприятий и тепловых электростанций с переработкой золошлаковых отходов угольных электростанций, обеспечивая тем самым повышение эффективности утилизации отходов, в том числе золошлаковых, путем производства широкой номенклатуры строительных материалов и изделий, повышение качества готовой продукции и оптимизацию процессов ее производства, а также снижение расхода ресурсных и энергетических затрат.
1. Способ автоматизированного производства строительных материалов, содержащий следующие этапы:
- дробление исходного сырья в дробильно-сортировочном отделении с возможностью получения:
- мелкодисперсного песка или минеральной муки на основе рассеивания отходов горного производства,
- среднезернистого и грубозернистого песка,
- фракционного щебня,
- автоматическую доставку дробленого сырья из дробильно-сортировочного отделения в подготовительное отделение,
- приготовление дорожных смесей и активированной прессуемой массы в подготовительном отделении с возможностью получения на основе продуктов дробления исходного сырья:
- сухих золоминеральных дорожных смесей,
- сухих строительных смесей для кладочных, штукатурных, наливных растворов,
- сухих бетонных смесей,
- товарных бетонов,
- удобрений для сельского хозяйства,
- раскислителей кислых почв на основе высококальциевых зол угля и отходов горного производства,
- подстилающих сухих оснований автомобильных дорог,
- монолитных бетонных покрытий автомобильных дорог из монолитного самоуплотняющегося бетона,
- транспортирование активированной прессуемой массы в отделение сухих смесей и прессовое отделение,
- формование активированной прессуемой массы с возможностью получения на основе продуктов 1-3:
- тротуарной и дорожной плитки,
- строительных стеновых материалов,
- бетонных блоков для ландшафтных работ и благоустройства территорий,
- бетонных блоков для подпорных стен,
- упорядоченную укладку свежеотформованных изделий на технологические поддоны роботами-укладчиками,
- транспортировку технологических поддонов с отформованными изделиями в отделение дозревания,
- термопаровлажностную обработку отформованных изделий в отделении дозревания,
- транспортировку технологических поддонов с отформованными изделиями из отделения дозревания в отделение пакетирования и упаковки,
- перекладку отформованных изделий с технологических поддонов на транспортные поддоны,
- упаковку транспортных поддонов с уложенными на них отформованными изделиями,
- очистку и транспортировку освободившихся технологических поддонов из отделения пакетирования и упаковки в прессовое отделение,
- сбор отходов, образующихся в процессе регламентных работ по очистке и обслуживанию технологического оборудования, мойки технологических поддонов, и направление их на повторное использование.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья могут быть использованы отходы горного производства, тепловых электростанций и металлургических предприятий.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что формование прессуемой массы может быть осуществлено посредством гидравлических прессов двойного сжатия.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что гидравлические прессы двойного сжатия выполнены с возможностью формования тротуарной и дорожной плитки различной толщины и прочности.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что гидравлические прессы двойного сжатия выполнены с возможностью формования строительных стеновых материалов различных размеров и назначения.
6. Технологическая линия для автоматизированного производства строительных материалов, содержащая дробильно-сортировочное отделение, подготовительное отделение, отделение дорожных смесей, отделение сухих смесей, формовочное отделение, отделение штабелирования отформованных материалов, отделение дозревания, отделение пакетирования и упаковки, отделение транспортировки технологических поддонов и отделение рециклинга образующихся отходов, а также автоматизированные линии транспортировки, отличающаяся тем, что дробильно-сортировочное отделение оснащено роторной дробилкой, выполненной с возможностью получения из исходного сырья минеральной муки, представляющей собой смесь наночастиц, пылеватых фракций и мелких частиц исходного материала, подготовительное отделение, отделение дорожных смесей и отделение сухих смесей выполнены с возможностью использования полученной в дробильно-сортировочном отделении минеральной муки в качестве минерального вяжущего при производстве дальнейшей продукции, а отделение дозревания выполнено с возможностью термопаровлажностной обработки отформованных материалов с циркуляцией паровоздушной смеси с учетом загрузки, температурного и влажностного режима на разных уровнях.
7. Технологическая линия по п. 6, отличающаяся тем, что подготовительное отделение оснащено постом выдачи товарного бетона.
