PL165805B1 - Sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego, obejmujący rozdrabnianie, homogenizację i grudkowanie materiału wsadowego, jego obróbkę termiczną w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, chłodzenie uzyskanego spieku i klasyfikację gotowego produktu, znamienny tym, że otrzymuje się go z odpadów popłuczkowych powstających w procesie wzbogacania węgla i skały płonnej, stanowiących materiały odpadowe górnictwa węgłowego, z tym że1 udział odpadów popłuczkowych w mieszance wsadowej, w stanie suchym, wynosi 50-80% wagowych, natomiastskały płonnej wynosi 20-50% wagowych, przy czym odpady popłuczkowe suszy się wstępnie do wilgotności około 10-15%, a skałę płonną rozdrabnia się najkorzystniej do ziarnistości poniżej 5mm, po czym całość ujednoradnia uzupełniając ewentualnie przy tym zawartość wody do około 12%o i tak przygotowaną mieszankę, po uformowaniu grudek żądanego kształtu, wprowadza się do pieca obrotowego i proces prażeniaprowadzi w znany sposób, a uzyskany spiek chłodzi, ewentualnie dodatkowo rozdrabnia i klasyfikuje na żądane klasy ziarnowe, natomiast gazy powstające w trakcie procesu prażenia dopala się w komorze dopalania zainstalowanej za piecem, po czym chłodzi się je, a następnie wytrąca z nich pyły w układzie odpylającym,-,przy czym wytrącone pyły najkorzystniej zawraca się do procesu jako składnik mieszanki wsadowej, a udział tych pyłów w mieszance wsadowej, w stanie suchym, wynosi nie PL więcej niż 10% wagowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania lekkiego kruszywa budowlanego, zwanego karboporytem, w piecu obrotowym.

Znane z literatury: S. P. Onackij - Proizwodstwo keramzita, Moskwa 1987, s. 186, W. Kowalenko, S. Mojsiejenko, W. Roszak: Sztuczne kruszywa lekkie, produkcja i zastosowanie, Warszawa 1972, s. 55, oraz Zdzisław Zuchowski: Keramzyt w budownictwie różnych krajów, Warszawa 1968, s. 38, sposoby otrzymywania kruszyw budowlanych polegają na tym, że specjalnie przygotowany wsad surowca, poddaje się obróbce termicznej.

Jako surowiec do produkcji kruszyw budowlanych stosuje się łupek przywęglowy, skały ilaste i gliny charakteryzujące się zdolnością do powiększania objętości pod wpływem wysokich temperatur, to jest zdolnością do termicznego pęcznienia. Pozyskanie tych surowców wymaga zorganizowania odrębnej eksploatacji górniczej.

Wydobyty surowiec rozdrabnia się w kruszarkach szczękowych lub walcowych, homogenizuje w kołogniocie, a następnie grudkuje w prasach ceglarskich lub perfowanych walcach.

Dla zapewnienia prawidłowego przebiegu pęcznienia materiału do wsadu wprowadza się dodatki zawierające składniki organiczne, na przykład: smołę z pirolizy ropy naftowej, mazut, ropę naftową.

Tak przygotowany wsad praży się w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, opalanym pyłem węglowym, gazem lub paliwem ciekłym. Paliwo do palnika i powietrze do spalania części organicznych wsadu doprowadza się do dolnej końcówki od strony wylotu wsadu z pieca.

Aby zapobiec przypiekaniu i tworzeniu się narostów na ogniotrwałym wyłożeniu pieca, równocześnie z dozowaniem wsadu podaje się do pieca piasek kwarcowy o granulacji 0-5 mm. W wyniku ruchu obrotowego i nachylenia pieca następuje przysypywanie się i ruch materiału wzdłuż jego osi.

Wypalanie mające na celu osiągnięcie optymalnego spęcznienia wsadu wymaga specjalnego postępowania, to znaczy stosowania określonych temperatur w odpowiednio dobranym czasie w kolejnych strefach pieca licząc od miejsca wsadowania. W zakresie 150-200°C następuje suszenie wsadu, w 950-1100°C nagrzewanie do początku pęcznienia, 1100-1250°C - to właściwy zakres temperatur pęcznienia, w zakresie 1250-900°C - następuje wstępne studzenie. Wypalony gorący wsad trafia do chłodnika, w którym chłodzi się go strumieniem powietrza. Z chłodnika wypalony

165 805 3 produkt o ziarnistości 0-16 mm kieruje się na sita, gdzie następuje jego klasyfikacja, a następnie podaje go do zasobników gotowego produktu.

Podstawową niedogodnością opisanego procesu technologicznego jest to, że jest on wysoce pracochłonny i energochłonny ze względu na konieczność zastosowania do pozyskiwania surowca kosztownego procesu wydobywczego i duże zużycie różnego rodzaju paliwa w czasie termicznej obróbki tego surowca.

Niedogodnością opisanego procesu jest również konieczność wprowadzania do wsadu różnych dodatków korygujących proces, jak piasku i dodatków zawierających składniki organiczne.

Sposób według wynalazku obejmujący rozdrabnianie, homogenizację i grudkowanie materiału wsadowego, jego obróbkę techniczną w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, chłodzenie uzyskanego spieku i klasyfikację gotowego produktu, charakteryzuje się tym, że lekkie kruszywo budowlane wytwarza się z odpadów popłuczkowych powstających w procesie wzbogacania węgla oraz skały płonnej, stanowiących materiały odpadowe górnictwa węglowego, przy czym udział odpadów popłuczkowych w mieszance wsadowej, w stanie suchym, wynosi 50-80% wagowych, natomiast skały płonnej wynosi 20-50% wagowych.

Mieszankę wsadową przygotowuje się w ten sposób, że odpady popłuczkowe z procesu wzbogacania węgla suszy się wstępnie do wilgotności około 10-15%, najlepiej przez leżakowanie na składowisku zadaszonym, natomiast skałę płonną rozdrabnia się do ziarnistości najkorzystniej poniżej 5 mm, po czym całość ujednoradnia się na przykład w gniotowniku planetarnym i mieszadle dwuwałowym uzupełniając ewentualnie przy tym zawartość wody do około 12%. Następnie mieszankę wsadową formuje się w grudki żądanego kształtu i wprowadza do pieca obrotowego pracującego w przeciwprądzie.

W piecu obrotowym wsad trafia w strefę suszenia, gdzie następuje suszenie wsadu i ogrzewanie do temperatury około 200°C. W wyniku ruchu obrotowego i pochylenia pieca materiał przesuwa się w dół pieca w strefę temperatur 950-1100°C, gdzie zachodzi we wsadzie szereg istotnych dla technologii przemian fizykochemicznych takich jak odparowanie wody krystalizacyjnej, zgazowanie części organicznych, rozkład siarczków i częściowa dekarbonizacja węglanów. W dolnej strefie pieca w zakresie temperatur 1100-1250°C następuje spiekanie i pęcznienie wsadu. W ostatniej strefie pieca w jego dolnej części następuje chłodzenie wsadu do temperatury w przedziale 9001000°C. Produkt opuszczający piec chłodzi się na przykład w chłodniku bębnowym zakończonym w dolnej części sitem perforowanym, gdzie kruszywo zostaje przesiane na frakcje. W razie potrzeby grubsze frakcje kruszywa dodatkowo rozdrabnia się i klasyfikuje na żądane klasy ziarnowe.

Gazy powstające w trakcie procesu prażenia dopala się w komorze dopalania zainstalowanej za piecem. Po dopaleniu gazy chłodzi się, a następnie wytrąca z nich pyły w układzie odpylającym, przy czym wytrącone pyły najkorzystniej zawraca się do procesu jako składnik mieszanki wsadowej, a udział tych pyłów w mieszance wsadowej wynosi nie więcej niż 10% wagowych.

Sposób według wynalazku pozwala na zagospodarowanie odpadów eksploatacyjnych górnictwa węglowego i wytworzenie z nich dobrych jakościowo lekkich kruszyw budowlanych. Nie wymaga odrębnego, kosztownego wydobycia surowców, nie wymaga również stosowania dodatków technologicznych przeciwdziałających powstawaniu narostów w piecu, gdyż mieszanka wsadowa sporządzona zgodnie z wynalazkiem nie ma tendencji do ich tworzenia. Pomimo, że część składników mieszanki wsadowej nie wykazuje zdolności do termicznego pęcznienia, w technologii według wynalazku nie stosuje się żadnych dodatków wpływających na poprawę tego procesu.

Ponadto, w porównaniu do dotychczas stosowanej technologii, sposób według wynalazku całkowicie eliminuje bądź w bardzo wysokim stopniu ogranicza emisję dwutlenku siarki do atmosfery.

Poniższe przykłady bliżej objaśniają sposób według wynalazku.

Przykładl . Odpady popłuczkowe powstające w procesie wzbogacania węgla o ziarnistości poniżej 1 mm, w ilości 60% w odniesieniu do suchej masy wsadu, po podsuszeniu na składowisku zadaszonym do wilgotności 15%, oraz skałę płonną w ilości 40% w odniesieniu do suchej masy wsadu, rozdrobnioną uprzednio do ziarnistości poniżej 5 mm, poddaje się ujednorodnieniu w

165 805 gniotowniku planetarnym oraz w mieszadle dwuwałowym, gdzie w miarę potrzeby wsad nawilża się do wilgotności 12%.

Jednorodną mieszankę wsadową przepuszcza się przez walce perforowane i formuje grudki o średnicy do 15 mm, które następnie taśmociągiem kieruje się do rynny wsadowej pieca obrotowego opalanego palnikiem na pył węglowy. Piec ten ma następującą charakterystykę:

- długość - 65 m,

- średnica zewnętrzna - 4,2 m,

- średnica po wymurowaniu - 3,7 m,

- objętość użyteczna - 697 m³,

- pochylenie pieca - 3,6%,

- obroty pieca z regulacją w zakresie - 1,5-2 obr./min.

Do pieca obrotowego wprowadza się około 23 Mg/h wsadu mokrego o zawartości wody 12%, to jest około 20 Mg/h wsadu suchego.

Wprowadzony wsad przechodzi przez wszystkie strefy pieca, gdzie następuje kolejno suszenie, nagrzewanie, a następnie spiekanie i pęcznienie materiału. Spiek opuszczający piec chłodzi się w temperaturze 1250-900°C, kruszy i rozdziela na dwie frakcje: 0-8 mm i 8-16 mm. Symetrycznie otrzymuje się około 23 m3/h kruszywa o gęstości nasypowej 650-700 kg/m3.

Gazy powstające w trakcie procesu prażenia dopala się w komorze dopalania zainstalowanej za piecem. Z komory dopalania gazy przechodzą kolejno przez wieżę chłodzenia wodnego, chłodnicę powietrzną, filtr workowy i przez wentylator podawane są do komina.

Pyły uzyskane w odpowiednich punktach układu odpylania w ilości 5% wsadu suchego kieruje się do przygotowania nowych partii wsadu.

Przykład II. Mieszankę wsadową przygotowuje się z następujących składników, podanych w odniesieniu do suchej masy wsadu:

- odpady popłuczkowe o ziarnistości 0-1 mm - 46%,

- skała płonna o ziarnistości 0-5 mm - 46%,

- pyły zwrotne z procesu - 8%.

Powyższe składniki wsadu kieruje się do gniotownika planetarnego celem ujednorodnienia. Ujednorodnioną masę wsadu nawilża się do wilgotności 12% w mieszadle dwuwałowym. Kolejno ujednorodniona plastyczna masa wsadowa przechodzi przez walce perforowane, które formują grudki o średnicy około 20 mm. Są one następnie transportowane do rynny wsadowej pieca obrotowego.

Do pieca obrotowego wprowadza się około 590 Mg wsadu mokrego o zawartości wody około 12%.

Spiek opuszczający piec chłodzi się w temperaturze od 1200 do 800°C i rozdziela na frakcje 0-10 mm i 10-16 mm. Sumarycznie otrzymuje się około 24m³/h kruszywa o gęstości nasypowej 670-750 kg/m³.

Z gazami powstającymi w trakcie procesu prażenia postępuje się jak w przykładzie I.

Pyły wytrącone w układzie odpylającym w ilości 8% kieruje się do przygotowania nowych partii wsadu.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego, obejmujący rozdrabnianie, homogenizację i grudkowanie materiału wsadowego, jego obróbkę termiczną w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, chłodzenie uzyskanego spieku i klasyfikację gotowego produktu, znamienny tym, że otrzymuje się go z odpadów popłuczkowych powstających w procesie wzbogacania węgla i skały płonnej, stanowiących materiały odpadowe górnictwa węglowego, z tym że udział odpadów popłuczkowych w mieszance wsadowej, w stanie suchym, wynosi 50-80% wagowych, natomiast skały płonnej wynosi 20-50% wagowych, przy czym odpady popłuczkowe suszy się wstępnie do wilgotności około 10-15%, a skałę płonną rozdrabnia się najkorzystniej do ziarnistości poniżej 5 mm, po czym całość ujednoradnia uzupełniając ewentualnie przy tym zawartość wody do około 12%o i tak przygotowaną mieszankę, po uformowaniu grudek żądanego kształtu, wprowadza się do pieca obrotowego i proces prażenia prowadzi w znany sposób, a uzyskany spiek chłodzi, ewentualnie dodatkowo rozdrabnia i klasyfikuje na żądane klasy ziarnowe, natomiast gazy powstające w trakcie procesu prażenia dopala się w komorze dopalania zainstalowanej za piecem, po czym chłodzi się je, a następnie wytrąca z nich pyły w układzie odpylającym, przy czym wytrącone pyły najkorzystniej zawraca się do procesu jako składnik mieszanki wsadowej, a udział tych pyłów w mieszance wsadowej, w stanie suchym, wynosi nie więcej niż wagowych.