PL190646B1 - Sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego - Google Patents

Abstract

1 . Sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego polegajacy w pierwszym etapie na kruszeniu lupków karbonskich przyw eglow ych, pochodzacych z odpadów pow stalych w cza- sie wydobycia i z procesu w zbogacania w egla, w drugim etapie na dodawaniu w od y do pokru- szonego materialu i jeg o mieleniu, w trzecim etapie na termicznej obróbce tego materialu w pie- cu obrotowym pracujacym w przeciwpradzie, w którym przechodzi kolejno przez strefe suszenia, strefe spiekania w temperaturze 900 - 1150°C, strefe chlodzenia w temperaturze ponizej, niz 1150°C i w czwartym etapie na klasyfikacji gotow ego wyrobu, przy czym gazy powstajace w piecu obrotowym, bez wytracania lub po wytraceniu z nich frakcji pylistej, z m ozliw oscia za- wracania jej do pieca obrotowego jako skladnik materialu w sadow ego, odprowadzane sa do em i- tera, znam ienny tym , ze w pierwszym etapie, do lupków karbonskich przyweglowych dodaje sie wegiel do zawartosci 4 do 15 czesci wagowych w egla w 100 czesciach wagowych tych lupków, po wczesniejszym pomiarze w nich zawartosci wegla, a nastepnie material ten kruszy sie do granulacji nie przekraczajacej 50 mm, w drugim etapie dodaje sie wode zarobowa, w ilosci 30 - 40% pokruszonej m ieszaniny lupkow o-w eglow ej, m ieli sie j a na mokro do granulacji ponizej 1,0 mm, po którym ponow nie m ierzy sie zawartosc w egla w tak otrzymanym szlam ie, uzupelniajac ew entualne jego braki ziarnami w egla o granulacji ponizej 1,0 mm do ilosci po pierwszym etapie, w trze- cim etapie suszenie szlam u w piecu obrotowym prowadzi sie w temperaturze 20 - 700°C , przy czym w pierwszej jeg o fazie, w temperaturze do 120°C, doprowadza sie do odparow ania w ody zarobowej, a nastepnie w ody chem icznie zw iazanej w zakresie temperatur 2 5 0 - 700°C , po- chodzacej z rozkladu glinokrzem ianów zawartych w e wsadzie, natomiast ch lod zen ie kruszywa prowadzi sie od temperatury 1150 do 200°C , po czym w czwartym etapie otrzymane ziarna kla- syfikuje sie wedlug ich w ielkosci i przeznaczenia. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego. Znany z polskiego opisu patentowego nr 165805 sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego polega na rozdrabnianiu, homogenizacji, grudkowaniu materiału wsadowego, jego obróbce w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, chłodzeniu uzyskanego spieku i klasyfikacji gotowego produktu, przy czym materiał wsadowy stanowi 50 - 80% wagowych odpadów popłuczkowych, w stanie suchym i 20 - 50% wagowych skały płonnej. Materiał wsadowy 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

190 646 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 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 900 - 1000°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.

Znany jest również ze zgłoszenia polskiego opisu patentowego nr P.302381 sposób wytwarzania wyrobów z ceramiki czerwonej, z odpadów powstających w procesie wzbogacania węgla, stanowiących 100% części stałych masy o uziamieniu poniżej 2 mm, lecz w sposobie tym, wytwarzanie materiału, z którego formuje się wyroby, po kruszeniu i mieleniu, kończy się na nawilżaniu. Z tak otrzymanego materiału produkuje się wyroby na przykład cegły.

Przedstawiony sposób jest zbyt ogólny i niepełny, nie podaje na przykład zakresu nawilżania, ani temperatury wypalania, a wykonane przy jego zastosowaniu wyroby będą znacznie cięższe, niż wyprodukowane z lekkiego kruszywa budowlanego sposobem według wynalazku chronionego patentem nr 165805.

Sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego polegający w pierwszym etapie na kruszeniu łupków karbońskich przywęglowych, pochodzących z odpadów powstałych w czasie wydobycia i z procesu wzbogacania węgla, w drugim etapie na dodawaniu wody do pokruszonego materiału i jego mieleniu, w trzecim etapie na termicznej obróbce w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, w którym przechodzi kolejno przez strefę suszenia, strefę spiekania w temperaturze 900 - 1150°C, strefę chłodzenia w temperaturze poniżej 1150°C i w czwartym etapie na klasyfikacji gotowego wyrobu, przy czym gazy powstające w piecu obrotowym, bez wytrącania lub po wytrąceniu z nich frakcji pylistej, z możliwością jej zawracania do pieca obrotowego jako składnik materiału wsadowego, odprowadzane są do emitera, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w pierwszym etapie do łupków karbońskich przywęglowych dodaje się węgiel do zawartości 4-15 części wagowych w 100 częściach wagowych tych łupków, po wcześniejszym pomiarze w nich zawartości węgla, a kruszenie otrzymanego materiału prowadzi się do granulacji co najwyżej 50 mm.

W drugim etapie dodaje się wodę zarobową w ilości 30 - 40% pokruszonej mieszaniny łupkowo-węglowej i mieli się ją na mokro do granulacji poniżej 1,0 mm, przy czym ilość materiału kierowanego do mielenia może być regulowana dozownikiem. Następnie ponownie mierzy się zawartość węgla w otrzymanym szlamie, uzupełniając ewentualne jego braki do ilości po pierwszym etapie. Regulację tę można prowadzić w zbiorniku korekcyjnym. Szlam, przed skierowaniem go do pieca obrotowego może być gromadzony w zbiorniku szlamu i utrzymywany w nim w ciągłym ruchu w sposób mechaniczny lub przy użyciu sprężonego powietrza.

W trzecim etapie suszenie szlamu w piecu obrotowym, korzystnie z wymurówką szamotową, prowadzi się w temperaturze 20 - 700°C, przy czym w pierwszej jego fazie, w temperaturze do 120°C doprowadza się do odparowania wody zarobowej, następnie wody chemicznie związanej, w zakresie temperatur 250 - 700°C,pochodzącej z rozkładu glinokrzemianów zawartych we wsadzie. Chłodzenie natomiast powstałego w piecu kruszywa prowadzi się od temperatury 1150 do 200°C, które w czwartym, ostatnim etapie klasyfikuje się według wielkości jego ziam i przeznaczenia.

Zastosowanie węgla o podanej ilości w produkcji kruszywa budowlanego i jego spalanie w temperaturze 900 - 1150°C powoduje spulchnianie i pęcznienie masy kruszywa w czasie

190 646 wypału w piecu obrotowym. W rezultacie uzyskuje się lekkie kruszywo o gęstości pozornej około 2 - 4 krotnie mniejszej i objętości około 2 - 4 krotnie większej, od wsadu. Na taki efekt rzutuje również zapewnienie wsadowi do pieca większej, niz dotychczas wilgotności.

Wykorzystanie w sposobie, według wynalazku, dozownika kierującego do mielenia jednakowe ilości materiału na jednostkę czasu rzutuje na lepsze efekty tego mielenia, pod względem wydajności i struktury ziarnowej.

Zbiornik korekcyjny zastosowany w tym sposobie ułatwia, po mieleniu, dokładną regulację ilości węgla w szlamie, natomiast zbiornik szlamu zapewnia ciągłą i równomierną jego dostawę do pieca, co rzutuje na rytmiczność produkcji i jakość końcowego wyrobu.

Dzięki uproszczonej technologii, nie zawierającej homogenizacji, wstępnego suszenia i formowania mieszanki wsadowej w grudki żądanego kształtu, bardzo niskiej cenie łatwo dostępnego materiału wsadowego, stanowiącego w 100% odpad i dużej wydajności objętościowej otrzymanego z niego kruszywa, jego produkcja jest tańsza, od produkcji podobnych kruszyw innymi sposobami. Ponadto parametry nowego kruszywa co najmniej dorównują innym tego typu materiałom.

Niezależnie od wymienionych efektów, sposób według wynalazku jest proekologiczny, gdyż umożliwia wykorzystanie łupków karbońskich przywęglowych z hałd kopalnianych i tym samym i ich likwidację. Kruszywo otrzymane sposobem według wynalazku może być stosowane w budownictwie do produkcji pustaków i elementów z betonów lekkich. Wyroby wykonane z tego kruszywa są doskonałym materiałem termoizolacyjnym i akumulującym ciepło, dostatecznie wytrzymałym, bez zapachu, chemicznie obojętnym, mało nasiąkliwym, ognio i mrozoodpomym. Kruszywo to może także znaleźć szerokie zastosowanie przy budowie dróg oraz przy uprawie roślin np. w postaci mieszanki z torfem i ziemią ogrodniczą, powodując łatwy przepływ wody w głąb gleby i jej intensywne napowietrzanie.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej przedstawiony w przykładzie wykonania poniżej.

Łupek karboński przywęglowy, z hałd kopalnianych, z co najmniej dwóch dostaw poddaje się badaniu na zawartość w nim węgla i uzupełnia się go do proporcji 10 części wagowych na 100 części wagowych łupków Następnie materiał ten kieruje się przenośnikiem do kruszarki młotkowej, w której kruszy się go do wielkości o granulacji nie przekraczającej 50 mm. Stąd transportuje się go przenośnikiem taśmowym do dozownika, który w sposób ciągły podaje jednakową ilość materiału na jednostkę czasu do młyna kulowego. Przed samym młynem, do pokruszonego materiału dodaje się wody zarobowej w ilości 30% jego wagi.

Wychodzący z młyna szlam tłoczy się pompą do zbiornika korekcyjnego, z którego pobiera się próbki do badań na zawartość węgla i w którym koryguje się ten węgiel do założonej powyżej ilości. Ze zbiornika korekcyjnego, szlam kieruje się do zbiornika szlamu. W nim szlam utrzymywany jest w ciągłym ruchu, przy użyciu sprężonego powietrza. Ze zbiornika, równomierną strugą, szlam transportuje się do pieca obrotowego pracującego w przeciwprądzie w ilości 20 Mg/h.

W piecu, w pierwszej kolejności odparowuje się wodę zarobową w temperaturze do 120°C, a następnie w zakresie temperatur 250 - 700°C wodę chemicznie związaną, pochodzącą z rozkładu glinokrzemianów zawartych we wsadzie. W kolejnej fazie materiał przesuwa się w piecu do strefy spiekania, gdzie w temperaturze 900 - 1150°C następuje spalanie węgla powodujące wydzielanie gazów i w efekcie pęcznienie tworzącego się kruszywa. Ze strefy spiekania kruszywo przechodzi do strefy chłodzenia w piecu, w której jego temperatura obniża się do 200°C.

Wychodzące z pieca kruszywo o ziarnach do 0 - 50 mm, klasyfikuje się według wielkości ziarn i ich przeznaczenia.

Gazy wychodzące z pieca obrotowego są odpylane w komorach odpylania i po przejściu, przez elektrofiltry, są odprowadzane do komina. Frakcja pylista powstała w trakcie odpylania, w ilości 6%, jest kierowana do przygotowania nowych partii wsadu.

Z kruszywa o ziarnach do 20 mm produkuje się pustaki w nowym procesie technologicznym.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego polegający w pierwszym etapie na kruszeniu łupków karbońskich przywęglowych, pochodzących z odpadów powstałych w czasie wydobycia i z procesu wzbogacania węgla, w drugim etapie na dodawaniu wody do pokruszonego materiału i jego mieleniu, w trzecim etapie na termicznej obróbce tego materiału w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, w którym przechodzi kolejno przez strefę suszenia, strefę spiekania w temperaturze 900 - 1150°C, strefę chłodzenia w temperaturze poniżej, niż 1150°C i w czwartym etapie na klasyfikacji gotowego wyrobu, przy czym gazy powstające w piecu obrotowym, bez wytrącania lub po wytrąceniu z nich frakcji pylistej, z możliwością zawracania jej do pieca obrotowego jako składnik materiału wsadowego, odprowadzane są do emitera, znamienny tym, że w pierwszym etapie, do łupków karbońskich przywęglowych dodaje się węgiel do zawartości 4 do 15 części wagowych węgla w 100 częściach wagowych tych łupków, po wcześniejszym pomiarze w nich zawartości węgla, a następnie materiał ten kruszy się do granulacji nie przekraczającej 50 mm, w drugim etapie dodaje się wodę zarobową, w ilości 30 - 40% pokruszonej mieszaniny łupkowo-węglowej, mieli się ją na mokro do granulacji poniżej 1,0 mm, po którym ponownie mierzy się zawartość węgla w tak otrzymanym szlamie, uzupełniając ewentualne jego braki ziarnami węgla o granulacji poniżej 1,0 mm do ilości po pierwszym etapie, w t^:ze<cim etapie suszenie szlamu w piecu obrotowym prowadzi się w temperaturze 20 - 700°C, przy czym w pierwszej jego fazie, w temperaturze do 120°C, doprowadza się do odparowania wody zarobowej, a następnie wody chemicznie związanej w zakresie temperatur 250 - 700°C, pochodzącej z rozkładu glinokrzemianów zawartych we wsadzie, natomiast chłodzenie kruszywa prowadzi się od temperatury 1150 do 200°C, po czym w czwartym etapie otrzymane ziarna klasyfikuje się według ich wielkości i przeznaczenia.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość pokruszonej mieszaniny łupkowo-węglowej kierowanej do mielenia, reguluje się dozownikiem.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość węgla w drugim etapie reguluje się w zbiorniku korekcyjnym.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze szlam, przed skierowaniem do pieca obrotowego jest gromadzony w zbiorniku szlamu i utrzymywany w nim w ciągłym ruchu w sposób mechaniczny lub przy użyciu sprężonego powietrza.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbkę termiczną szlamu prowadzi się w piecu obrotowym z wymurówką szamotową.