Способ производства заполнителя из углесодержащего глинистого сырья

Способ производства заполнителя из углесодержащего глинистого сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЗАПОЛНИТЕЛЯ ИЗ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ разделение сырья на две части, последукщую терническз об}1аботку одной из них, смешибание и совместное измельчение, гранулирование, сушку, обжиг и охЛажпенне ,о т л и .ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения качества заполнителя эа счет повышения его однородности по насьтной плотности и зерновому составу и увеличения прочности при сокращении энергозатрат , осуществляют разделение сьфья на Части с содержанием углерода ОJ3-7,9% и 8-40%, а термической обработке подвергают сырье с большим (Л содерг анием углерода.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) () l) 4(5)) С 04 В 20 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3568140/29-33 (22) 29.03.83 (46) 15,06.85. Бюл. В 22 (72) Э.И.Гальперн, А.М,Гиржель, Ю.П.Чернышев, В.П.Петров и Е.Н.Шустова (71) Проектный и научно-исследовательский институт "Донецкий Пвом- стройниипроект" (53) 666.943(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 730655, кл. С 04 В 31/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР ((- 925908, кл. C 04 В 31/02, 1980.

3. Патент Великобритании

В 1260001, кл. С 1, опублик. 1972 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЗАПОЛНИТЕЛЯ ИЗ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ включающий разделение сырья на две части, последующую термическую обработку одной из них, смешивание и совместное измельчение, гранулирование, сушку, обжиг и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества заполнителя за счет повышения его однородности по насыпной плотности и зерновому составу и увеличения прочности при сокращении энергозатрат, осуществляют разделение сырья на части с содержанием углерода

0,3-7,9Ж и 8-40Х> а термической обработке подвергают сырье с большим содержанием углерода.

С:

1161494

Изобретение относится к получению пористых заполнителей и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известен способ производства легкого заполнителя из минеральных отходов угольной промьппленности с со-. держанием углерода 5-35Х путем измельчения отходов, смешивания с кристаллогидратами, предварительной термообработки в течение 30-90 мин до остаточного содержания углерода

0,01-1,5 7, обжига гранул с опудриванием их дисперсным материалом (I)

Недостатками этого способа яв- 1п ляются продолжительность процесса выжига углерода {30-90 мин), частичная потеря способности гранул к вспучиванию в результате длительной высокотемпературной предвари- тельной обработки и необходимость использования в качестве добавки дефицитного материала.

Известен способ получения керамзита из минеральных отходов уголь- 5 ной промышленности с содержанием углерода 8-357., включающий измельчение отходов, их гранулирование, предварительную термообработку гранул в окислительной среде при 8рр- 30

1000 С, охлаждение гранул до 70020 С и последующий обжиг (2) .

Недостатками известного способа являются снижение тепловой экономичности процесса и продолжительность процесса выжигания углерода из гранул, что приводит к частичной потере способности к вспучению в результате длительной термообработки. Заполнитель, полученный по этому способу., имеет относительно высокую насыпную плотность и характеризуется неоднородностью физико-технических свойств, Кроме того, получение заполнителя по такому способу требует зиачитель45 ных энергозатрат, так как 1007 сырья проходит три стадии тепловой обработки: декарбонизацию гранул, охлаждение и вспучивание.

Наиболее близким к изобретению $0 является способ получения заполните « ля из сырья — углистых сланцев, включающий разделение сырья на две части, из которых 407 сырья измельчают в мельнице, а 60Х сырья подают в сушил-зз ку и затем в печь кипящего слоя при предварительной карбонизации, смешивание этих двух частей, дополнитель

4 ное их измельчение в специальной мешалке, экструдирование порошка в нагретом до 90 С состоянии, сушку сырцовых гранул, подачу в устройство декарбонизацин, вспучивание и охлаждение f3j .

Способ позволяет сократить время декарбонизации гранул, Уменьшение времени декарбонизации гранул достигается за счет того, что 607 породы подвергается предварительному обжигу в дробленом виде.

Недостатками указанного способа являются относительно высокая насыпная плотность заполнителя и неоднородность его по плотности, зерновому составу и прочности. Повышенная плотность заполнителя обусловлена снижением вспучиваемости гранул за счет их высокотемпературной обработки перед обжигом, направленной на удаление избыточного углерода, а r неоднородность качественных показателей заполнителя вызвана существенными колебаниями содержания углерода в части породы, не прошедшей предварительной обработки. Кроме того, этот способ требует повьппенных энергозатрат, вызванных тем, что

607 породы проходят три стадии термической обработки: предварительную декарбонизацию, декарбонизацию в гранулах и обжиг со вспучиванием. Кроме того, сырцовые гранулы, полученные по этому способу, обладают низкими прочиостными характеристиками, что вызывает их частичную разрушаемость . при обжиге и увеличивает пыпеунос.

Вызвано это тем, что большая часть породы (607) состава сырьевой смеси после термической обработки почти полностью теряет пластичность.

Цель изобретения — улучшение качества заполнителя за счет повышения его однородности по насыпной плотности и зерновому составу и увеличения прочности при сокращении энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства заполнителя иэ углеродсодержащего глинистого сырья, включающему разделение сырья на две части, последуппцую термическую обработку одной из них, смешивание и совместное измельчение, гранулирование, сушку, обжиг и охлаждение, осуществляют разделение сырья на части с содер1161494

Разделение породы на части с наибольшим и наименьшим содержанием углерода позволяет получить высокозольную фракцию породы Ь наименьшими колебаниями по содержанию углерода

2,6-3,57 и выделить углеродсодержащую фракцию с содержанием углерода 16,219,8X.. Колебания содержания углерода в средних пробах значительно выше, чем в высокозольной части, и состав-. ляют 8,4-13,3Х. Колебания содержания

,углерода в углеродсодержащей фракции не имеют значения, так как эта фракция подвергается декарбонизации, причем повышение содержания углерода

55 з жанием углерода 0,3-7,9Х и 8-401, а последующей термической обработке подвергают сырье с большим содержанием углерода.

Реализацию способа осуществляют по следующей схеме.

Углеродсодержащую породу, поступающую из шахты или обогатительной фабрики, разделяют на части с содержанием углерода 0,3-7,97 и 8-403, Эта операция в зависимости от свойств сырья может быть осуществлена путем разделения породы по крупности на рассеивающих устройствах различных типов или путем разделения по плотности методом разделения в тяжелых жидкостях. В результате этой операции получают фракции породы с наибольшим и наименьшим содержанием углевопа.

Фракцию с большим содержанием углерода направляют на декарбонизацию, например, в печь кипящего слоя. Процесс декарбонизации проводят при 900-1000 С. ЗаДанная температура поддерживается за счет сг6рания углерода, содержащегося в породе, в количестве, обеспечивающем

\ нормальное течение этого процесса.

Тепло, полученное от сжигания углерода, может быть использовано для сушки фракции с меньшим содержанием углерода или для получения дополнительного тепла. Декарбонизированную породу дозируют в измельчительный агрегат (шаровая или молотковые мельницы и др.). Туда же дозируются фракции с меньшим содержанием углерода. После совместного измельчения полученную массу подвергают тщательной гомогенизации, перемешиванию со связующими веществамн. и, если это необходимо, с корректирующими добавками. После грануляции (могут быть использованы любые виды гранулнрующих устройств), сырцовые гранулы подвергают сушке и обжигу. Для этих операций могут быть использованы различные тепловые агрегаты (барабанные сушилки и печи, установки кипящего слоя, агломерационные машины и др.). Декарбонизованную фракцию породы смешивают с фракцией породы с меньшим содержанием углерода в соотношении, обеспечивающем получение заполнителя требуемой марки с учетом аппаратурного оформления процесса обжига.

1Î

ЗО

Выбор предельных значений содержания углерода в выделяемых фракциях обусловлен следующим. Содержание углерода в углеродсодержащем глинистом сырье, например шахтных породах, подвержено значительным колебаниям и зависит от принятой технологии переработки горной массы, Многочисленные исследования разных шахтных пород показали, что различными методами разделения минералов (классификацией по крупности, разделение по плотности) можно получить фракции с минимальным содержанием углерода 0,3Ж и максимальным 403, выход которых обеспечивал бы требуемое соотношение фракций в смеси, В табл. I приведены показатели содержания углерода в выделенных фракциях отходов различных предприятий угольной промышленности Донбасса. !

При этом глубина разделения на фракции по содержанию углерода подбиралась такой, чтобы обеспечить содержание в смеси не менее 50Х фракции с меньшим содержанием углерода, Снижение затрат тепла обеспечивается при содержании углерода в декарбонизируемой фракции не менее SX.

Изготовление заполнителя для сравнительных испытаний технологии получения керамзита по предлагаемому и известному способ м. Для испытания отбирали представительные пробы породы обогатительной фабрики "Киселевская".

По предлагаемому способу каждую пробу разделяют по плотности грави« тационным методом на фракции с наи,меньшим и наибольшим содержанием углерода. Этот способ оказался наиболее приемлемым для породы исследуемой фабрики.

1161494

Э5

43

SO.в ней позволяет значительно снизить затраты тепла на декарбониэацию.

Фракцию породы с большим содержанием углерода дробят в молотковой дробилке до крупности менее 7 мм и подвергают декарбониэации при

900 С в течение 15 мин. Затем смешивают термообработанную породу и пробу, не прошедшую термической обработки, в соотношении, обеспечивающем содержание углерода в сырцовых гранулах ие более 2Х. Состав сырьевой смеси во всех опытах был следу ющий, %:

Декарбонизированная фракция 40

Фракция с меньшим содержанием углерода 60

Полученную шихту подвергают совместному помолу в шаровой мельнице. Из порошка готовят гранулы на тарельчатом грануляторе, сушат их в лабораторном сушильном барабане при температуре теплоносителя

250 С и обжигают в опытной вращающейся печи при 1180 С и охлаждают на воздухе.

Приготовление заполнителя согласно известному способу. Каждую пробу после дробления до крупности

7 мм делят на две части. Одну часть подвергают декарбонизации при

900 С в течение 15 мин и смешивают с 40Х части породы, не прошедшей термообработки. Полученные гранулы после сушки в сушильном барабане о подвергают декарбонизации при 900 С до содержания углерода в них не более 3% и обжигают в опытной вращао ющейся 4-метровой печи при 1180 С, затем охлаждают на воздухе.

В табл. 2 приведены среднеарифметические и предельные значения результатов определения физико.-тех.нических свойств легкого заполнителя, полученного способом по изобретению и известным.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным снизить насыпную плотность керамзита, повысить его прочность и однородность зернового состава. Полученный эффект объясняется тем, что предлагаемый способ за счет разделения сырья на фракции с наименьшим и наибольшим содержанием углерода позволяет по5

1S

ЭО лучить часть породы с наименьшими колебаниями по содержанию углерода.

Способ по изобретению позволяет значительно снизить энергозатраты на производство заполнителя.

Пример. Получение заполнителя по иэвестнсму и предлагаемому способам. Содержание углерода в исходной пробе 12,8%.

Получение заполнителя известным способом.

Согласно расчета для декарбонизации части породы с содержанием 12,8% углерода и влажностью 5% потребуется 750 кг условного топлива/ч.

После получения смеси, состоящей из 60% декарбонизованной породы и

40% породы, не прошедшей декарбонизацию, содержание углерода в гранулах составляет 5,3%.

Для декарбонизации гранул до содержания в них углерода менее 2Х потребуется еще 820 кг условного топлива/ч. Таким образом, суммарные затры на декарбонизацию части породы и гранул составляют 1390 кг условного топлива/ч.

Способом по изобретению исходную породу разделяют на фракции с содержагием углерода 2,9% и с содержанием углерода 15,3%, 1

Затраты тепла на декарбонизацию фракции с большим содержанием углерода составляют 215 кг условного топлива/ч. Суммарная экономия тепла в процессе декарбонизации сырья с учетом ликвидации операции декарбонизации гранул составит 1390-215=1175 кг условного топлива/ч.

Кроме того, за счет ликвидации операции декарбонизации гранул отпадает необходимость в дополнительной печи и тягодутьевом оборудовании.

Расчеты показывают, что за счет ликвидации двух воздуходувок, необходимых для работы печи кипящего слоя, предназначенной для декарбонизации гранул экономия энергозатрат составит

200 кВт/ч.

В предлагаемом способе за счет выделения фракций породы с наименьшим

i содержанием углерода возможно введение этой фракции в сырьевую смесь в большем количестве н соответственно меньшее количество фракции с наибольшим содержанием углерода подвергать декарбонизации. В рассматривае1161494 8

Введение в сырьевую смесь большего количества декарбонизированной породы (с неразрушенными пластическими свойствами) позволяет увеличить прочностные характеристики сырцовых гранул, следовательно, уменьшить их раэрушаемость и пыпеунос при обжиге.

Таблица !

Содержание углерода, %

Наименование шахты ипи углефабрики средней робе

12,8

Ясиновский коксохимзавод

Порода пласта "Усовского" шахта "Донецкая"

8,4

0,3

5,8

"Красная звезда" порода обогащения

33,8

4,2

15,7

"Красная звезда" флотоотходы

39,9

6,6 т ° б л II Ц 4

Фиэико-неканические локаэвтели эацолммтеля

Снособ лолучеки легкого эалолии те ля е рковой состав но фра ян, вес Л, нн сыпная плотность снесм акции эалолиителя, кг/н цилиндре

-3 3-10 40-20 20«4 нинин. наксин. среднее на эн& челне. кение

По иэобретеинв 0,8 - 93 4,2 423 490 467 3,8 4,6

4,2

4247 36,3 - 480 630 370 2,8 4,1 „ 3,7

Редактор Т.Веселова

Заказ 3933/28 Тираж 605

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", rIÓ7Kãîðîä, ул.Проектная, 4 мом примере в сырьевую смесь вводили на 20% меньше декарбонизованной породы, чем по прототипу. Это также позволит значительно сократить энергозатраты за счет уменьшения количест- $ ва породы, подвергаемой декарбониэации. в фракции с меньшим в фракцни с больсодержанием углерода шим содержанием углерода

Составитель М.Хитрова

TexpepM,Пароцай КорректорО.Луговая