г. Москва ул. Угрешская,
строение 2, корпус 2, офис 101
Тел.:+7 (495) 786-82-52
Факс:+7 (495) 786-82-52

Наши партнеры

 
Главная -> Статьи -> Обжиг сырьевых материалов

Обжиг сырьевых материалов

Ключевым процессом в изготовлении минеральных вяжущих веществ является обжиг сырья или сырьевых смесей. В процессе обжига в сырье осуществляются сложные физико-химические и минералогические превращения, которые приводят в итоге к тому, что обожженный продукт в тонкоизмельченном состоянии получает возможность контактировать с водой, схватываться, твердеть и превращаться в камень.

К примеру, гипсовый камень дегидратируется и сначала превращается в полуводный гипс, а после - в ангидрит (безводный гипс). Известняки и магнезит декарбонизируются и, выделяя углекислоту, превращаются в окислы металла. Глинистые материалы сначала дегидратируются, а после распадаются на отдельные окислы, которые сразу же соединяются с окисью кальция, формируя силикаты и алюминаты последнего.

Конечные температуры обжига при производстве различных вяжущих веществ разнообразны. Обжиг гипсового камня в изготовлении строительного гипса осуществляется при температуре 140-170?С; природного магнезита для образования магнезиальных веществ - при 700? С; известняков и известкового камня для строительной извести - при 900-1000? С, а мергели и соответствующих сырьевых смесей в производстве портландцемента - при 1450-1500? С. Спекание сырьевых смесей в производстве глиноземистого цемента осуществляется при t = 1300-1350?С.

Печи, в которых происходит обжиг сырьевых материалов, бывают периодические и действующие безостановочно.

Периодически действующими печами считаются однокамерные и многокамерные печи, а также гипсоварочные котлы и гипсозапарочные аппараты.

Гипсоварочные котлы бывают обычные и жаротрубные. Емкость обычных котлов равняется в среднем 2,5 м3. Их производительность по выходу обожженного продукта за один цикл обжига варьируется в пределах от 1,5 до 2,5 т. Лучшей производительностью обладают жаротрубные котлы, емкостью 13-14 м3, в которых выход обожженного продукта за один оборот достигает 10-14 т. Ключевой особенностью гипсоварочных котлов можно назвать тот факт, что обрабатываемый в них материал не контактирует с пламенем и дымовыми газами и, как это бывает в одно- и многокамерных печах, не загрязняется золой и сажей.

Жаротрубный гипсоварочный котел является цилиндром с вогнутым внутрь сферическим днищем, произведенный из жароупорной стали. Котел обмуровывают кирпичной кладкой. Под котлом помещают топку таким образом, чтобы днище котла выступало в качестве свода. В нижней части топки располагается колосниковая решетка, на которой можно осуществлять сжигание разнообразных видов твердого топлива. В котле в горизонтальном положении попарно друг над другом находятся четыре металлические сквозные трубы. Продукты сгорания топлива, в первую очередь, омывают днище котла, а после, двигаясь по кольцевым каналам, обогревают его боковые стенки. Далее они попадают в жаровые трубы, где их нагревают, и уже охлажденными направляют в трубу на выхлоп. Благодаря наличию жаровых труб в котле, обогрев обрабатываемого материала осуществляется более равномерно, а использование тепла, уносимого вместе с дымовыми газами, производится более целесообразно.

В котле располагается перемешивающее устройство, имеющее вертикальный вал с прикрепленными к нему верхней и нижней мешалками. В процессе вращения вала вокруг своей оси верхняя мешалка, вращаясь вместе с ним, осуществляет перемешивание обрабатываемого материала между верхней и нижней парой жаровых груб. Нижняя мешалка, выгнутая по профилю днища и находящаяся от него на расстоянии 50-60 мм, осуществляет аналогичную работу в нижней части котла. Скорость вращения вала и мешалок равна 18 об/мин.

Материал, подвергающийся обработке в гипсоварочных котлах, сначала размалывают до порошкообразного состояния так, чтобы остаток на сите № был 02 3-8%. Котел загружают сверху посредством отверстия в крышке; обожженный продукт выгружают через боковое отверстие. Температура обжига в гипсоварочном котле варьируется в пределах от 150 до 190?С.

Непрерывно действующими тепловыми установками считают шахтные и вращающиеся печи.

Ключевыми элементами шахтных печей служат вертикально расположенная шахта, представляющая собой рабочую камеру печи; система загрузочных устройств, находящихся в вертикальной части шахты и необходимых для загрузки топлива; разгрузочные устройства, благодаря которым из печи производят удаление обожженного продукта и воздухоподводящих и газоотводящих приспособлений.

В среднем рабочая высота шахтных печей составляет от 8 до 20 м, а их диаметр достигает 4 м. По виду сжигаемого топлива шахтные печи классифицируют на пересыпные и газовые.

Пересыпные печи функционируют на твердом топливе, которое загружают в печь послойно совместно с обжигаемым материалом. Далее топливо, передвигаясь в рабочем пространстве печи сверху вниз, сгорает в обжигаемом материале и нагревает его, загрязняя золой или шлаком, что является главным минусом. Газообразное топливо (для газовых печей) бывает естественное и полученное искусственным путем газификации твердых видов топлива в газогенераторах или в выносных полугазовых топках, находящихся вплотную вокруг печи. Газообразное топливо попадает в печь посредством специальных горелок, зафиксированных на 7-ми метровой высоте печи от ее основания.

Обжигаемый материал попадает в печь сверху, благодаря специальным загрузочным приспособлениям, необходимым для равномерного распределения загружаемого материала по сечению печи и для защиты от возможного выхлопа дымовых газов наружу.

Выгрузка обожженного продукта осуществляется через выгрузочные устройства, находящиеся в нижней части печи. В конструктивном отношении они подразделяются в зависимости от вида обожженного продукта.

Процесс обжига в шахтных печах производится по принципу противотока. Загруженный в печь материал в верхней части шахты подсушивается за счет тепла, уносимого устраняющимися дымовыми газами. По степени опускания вниз, материал омывается более нагретыми дымовыми газами из зоны обжига. В зоне подогрева материал разогревается, и стартуют процессы разложения. Ниже этой зоны располагается зона обжига, где осуществляется сгорание топлива. Это способствует развитию самой высокой температуры, необходимой для окончания всех химических процессов. После обожженный продукт перемещается в нижнюю часть печи, где местами охлаждается, благодаря поступающему холодному воздуху. Холодный воздух в нагретом состоянии отправляется в зону обжига и используется на сжигание топлива.

Вращающиеся печи являются более эффективным и более совершенным видом установок, используемых в изготовлении минеральных вяжущих веществ.

Вращающаяся печь представляет собой наклоненный к горизонту под углом 2-5? полый, отфутерованный внутри необходимым огнеупором металлический барабан, имеющий диаметр от 1,5 до 4,5 м, длину 8-30 м для обжига гипса и до 220 м - для изготовления цемента. Диаметр последних в некоторых проектах достигает до 5,7 и даже 10 м. С наружной стороны в нескольких местах на поверхности печи располагаются опоясывающие ее стальные бандажи, благодаря которым печь опирается на опорные ролики, расположенные на бетонных подушках. У одной из опор, помимо опорных роликов, есть пара упорных роликов, исключающие сползание печи при вращении ее в процессе работы.

Печь начинает вращение от электромотора через венцевую шестерню, зафиксированную к корпусу печи пластинчатыми пружинами, способными воспринимать радиально направленное термическое расширение.

Отопление печи осуществляется при использовании пылевидно-твердого, жидкого или газообразного топлива, подаваемого внутрь печи со стороны головки под определенным давлением. Полученные в процессе горения топлива газы перемещаются в печи к ее хвостовой части. На своей траектории движения они сталкиваются с обжигаемым материалом, омывают его и оставляют ему некоторую часть тепла. При этом сами газы охлаждаются и вместе с пылью передвигаются через хвостовую (приподнятую) часть печи первым делом в пылеосадительную камеру, а после, очистившись от пыли, - по дымоходам в дымовую трубу.

Пылеосадительная камера необходима для улавливания пыли, являющейся обожженным тонкодисперсным продуктом, уносимым отходящими газами (количество пыли может составлять 15% от массы обожженного материала). Нижняя часть пылеосадительной камеры представляет собой бункеры, в которых происходит осаждение пыли и удаление ее наружу.

Обжигаемый материал подают в хвостовую часть печи. В процессе вращения печи он пересыпается внутри нее по спирали и, передвигаясь к головке, омывается направляющимися навстречу горячими газами, после нагревается, обжигается и подвергается сложным физико-химическим превращениям, влияющим на его свойства. Обожженный продукт в раскаленном состоянии оставляет зону обжига. Для утилизации тепла, уносимого продуктами обжига, и быстрого их остывания, обожженный материал на выходе из печи поступает в холодильники барабанного, рекуператорного или колосникового типа.

Рекуператорные холодильники имеют несколько небольших цилиндрических барабанов, расположенных вокруг головки печи и вращающихся вместе с ней. В холодильниках навешены гирлянды цепей. Обожженный материал, поступая в холодильник, омывается холодным воздухом и в охлажденном до 200-250? С состоянии удаляется из него.

В колосниковых холодильниках охлаждение обожженного продукта осуществляют холодным воздухом на колосниковых решетках.

Производительность вращающихся печей варьируется от 1,5-до 12 т/ч при обжиге гипса и до 24-50 т/ч и более в изготовлении портландцемента.