Способ производства заполнителя из углесодержащего глинистого сырья

Изобретение относится к получениюпористых заполнителей и может бытьиспользовано в промышленности строительных материалов.Известен способ производства лег.кого заполнителя из минеральных отходов угольной промьппленности с со-.держанием углерода 5-357 путем измельчения отходов, смешивания скристаллогидратами, предварительной 1 Отермообработки в течение 30-90 миндо остаточного содержания углерода0,01-1,5 7, обжига гранул с опудри- .ванием их дисперсным материалом 111Недостатками этого способа являются продолжительность процессавыжига углерода (30-90 мин), частич"ная потеря способности гранул квспучиванию в результате длительной высокотемпературной предвари-тельной обработки и необходимостьиспользования в качестве добавкидефицитного материала.Известен способ получения керамзита из минеральных отходов уголь ной промышленности с содержаниемуглерода 8-353, включающий измельчение отходов, их гранулирование,предварительную термообработку гранул в окислительной среде при 8001000 С, охлаждение гранул до 70020 С и последующий обжиг 21Недостатками известного способаявляются снижение тепловои экономичности процесса и продолжительностьпроцесса выжигания углерода из гранул, что приводит к частичной потереспособности к вспучению в результатедлительной термообработки. Заполнитель, полученный по этому способу.,имеет относительно высокую насыпнуюплотность и характеризуется неоднородностью Физико-технических свойств,Кроме того, получение заполнителяпо такому способу требует зиачитель 45ных энергозатрат, так как 1007 сырьяпроходит три стадии тепловой обработки: декарбонизацию гранул, охлаждение и вспучивание,Наиболее близким к изобретению Яявляется способ получения заполнителя из сырья - углистых сланцев, включающий разделение сырья на две части,из которых 407 сырья измельчают вмельнице, а 607 сырья подают в сушил ку и затем в печь кипящего слоя припредварительной карбонизации, смешивание этих двух частей, дополнитель.Ф ное их измельчение в специальноймешалке, экструдирование порошкав нагретом до 90 С состоянии, сушкусырцовых гранул, подачу в устройстводекарбонизацин, вспучивание и охлаждение 31 .Способ позволяет сократить времядекарбонизации гранул,Уменьшение времени декарбонизации гранул достигается за счет того,что 607 породы подвергается предварительному обжигу в дробленом виде.Недостатками указанного способаявляются относительно высокая насыпная плотность заполнителя и неоднородность его по плотности, зерновому составу и прочности. Повышеннаяплотность заполнителя обусловленаснижением вспучиваемости гранул засчет их высокотемпературной обработки перед обжигом, направленной наудаление избыточного углерода, акнеоднородность качественных показателей заполнителя вызвана существенными колебаниями содержания углерода в части породы, не прошедшейпредварительной обработки, Кроме того, этот способ требует повьппенныхэнергозатрат, вызванных тем, что60 Ж породы проходят три стадии термической обработки: предварительнуюдекарбонизацию, декарбонизацию в гранулах и обжиг со вспучиванием. Крометого, сырцовые гранулы, полученныепо этому способу, обладают низкимипрочиостными характеристиками, что вызывает их частичную разрушаемость.при обжиге и увеличивает пыпеунос,Вызвано это тем, что большая частьпороды (603) состава сырьевой смесипосле термической обработки почтиполностью теряет пластичность.Цель изобретения - улучшение качества заполнителя за счет повышения его однородности по насыпнойплотности и зерновому составу иувеличения прочности при сокращенииэнергозатрат. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства заполнителя иэ углеродсодержащего глинистого сырья, включающему разделение сырья на две части, последующую термическую обработку одной из них, смешивание и совместное измельчение, гранулирование, сушку, обжиг и охлаждение осуществляют разделение сырья на части с содер- е11 б 1494 Разделение породы на части с наибольшим и наименьшим содержанием уг" лерода позволяет получить высокозольную фракцию породы Ь наименьшими колебаниями по содержанию углерода 2,6-3,57. и выделить углеродсодержащую фракцию с содержанием углерода 16,2- 19,87 Колебания содержания углерода в средних пробах значительно выше, чем в высокозольной части, и состав-. ляют 8,4-13,37. Колебания содержания ;углерода в углеродсодержащей фракции не имеют значения, так как эта фрак- ция подвергается декарбонизации, причем повышение содержания углерода 45 50 55 зжанием углерода 0,3-7,97 и 8-407, 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 8-407. 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 углевода. Фракцию с большим содержанием углерода направляют на декарбонизацию, например, в печь кипящего слоя. Процесс декарбонизации проводят при 900-1000 С, За 4 анная температура поддерживается за счет сг 6- рания углерода, содержащегося в породе, в количестве, обеспечивающем нормальное течение этого процесса. Гепло, 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. 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 Выбор предельных значений содержания углерода в выделяемых фракцияхобусловлен следующим. Содержаниеуглерода в углеродсодержащем глинистом сырье, например шахтных породах,подвержено значительным колебаниями зависит от принятой технологиипереработки горной массы,Многочисленные исследования разных шахтных пород показали, что различными методами разделения минералов(классификацией по крупности, разделение по плотности) можно получитьфракции с минимальным содержаниемуглерода 0,37 и максимальным 407.,выход которых обеспечивал бы требуемое соотношение фракций в смеси,В табл, 1 приведены показателисодержания углерода в выделенных фракциях отходов различных предприятийугольной промышленности Донбасса,При этом глубина разделения на фракции по содержанию углерода подбиралась такой, чтобы обеспечить содержание в смеси не менее 502 Фракциис меньшим содержанием углерода, Снижение затрат тепла обеспечиваетсяпри содержании углерода в декарбонизируемой фракции не менее 8 Х.Изготовление заполнителя для сравнительных испытаний технологии получения керамзита по предлагаемомуи известному способдм. Для испытания отбирали представительные пробыпороды обогатительной Фабрики "Киселевская".По предлагаемому способу каждуюпробу разделяют по плотности гравитационным методом на Фракции с наи,меньшим и наибольшим содержанием углерода. Этот способ оказался наиболееприемлемым для породы исследуемойфабрики..в ней позволяет значительно снизитьзатраты тепла на декарбониэацию.Фракцию породы с большим содержанием углерода дробят в молотковойдробилке до крупности менее 7 мми подвергают декарбониэации при900 С в течение 15 мин. Затем смешивают термообработанную породу и пробу, не прошедшую термической обработки, в соотношении, обеспечивающем содержание углерода в сырцовыхгранулах ие более 2%. Состав сырьевой смеси во всех опытах был следующий, %:Декарбонизированнаяфракция 40фракция с меньшим содержанием углерода 60Полученную шихту подвергаютсовместному помолу в шаровой мельнице. Из порошка готовят гранулына тарельчатом грануляторе, сушатих в лабораторном сушильном барабане при температуре теплоносителя250 С и обжигают в опытной вращающейся печи при 1180 С и охлаждаютна воздухе.Приготовление заполнителя соглас.но известному способу, Каждую пробу после дробления до крупности7 мм делят на две части. Одну частьподвергают декарбонизации при900 С в течение 15 мин и смешиваютс 40% части породы, не прошедшейтермообработки. Полученные гранулыпосле сушки в сушильном барабанеоподвергают декарбонизации при 900 Сдо содержания углерода в них неболее 3% и обжигают в опытной враща.оющейся 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 по 5 10 15 20 25 ЗО лучить часть породы с наименьшимиколебаниями по содержанию углерода.Способ по изобретению позволяетзначительно снизить энергозатратына производство заполнителя,П р и м е р. Получение заполнителя по иэвестнсму и предлагаемомуспособам. Содержание углерода висходной пробе 12,8%.Получение заполнителя известнымспособом.Согласно расчета для декарбонизации части породы с содержанием 12,8%углерода и влажностью 5% потребуется 750 кг условного топлива/ч.После получения смеси, состоящейиз 60% декарбонизованной породы и40% породы, не прошедшей декарбонизацию, содержание углерода в гранулахсоставляет 5,3%.Для декарбонизации гранул до содержания в них углерода менее 2%потребуется еще 820 кг условноготоплива/ч. Таким образом, суммарныезатры на декарбонизацию части породыи гранул составляют 1390 кг условного топлива/ч.Способом по изобретению исходнуюпороду разделяют на фракции с содержагием углерода 2,9% и с содержаниемуглерода 15,3%,1Затраты 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 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 8Введение 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. мом примере в сырьевую смесь вводилина 20% меньше декарбонизованной породы, чем по прототипу. Это также позволит значительно сократить энергозатраты за счет уменьшения количества породы, подвергаемой декарбониэации. ТаблицаСодержание углерода, % Наименование шахтыипи углефабрики в Фракции с меньшим в Фракции с больсодержанием углерода шим содержаниемуглерода среднейробе 12,8 Порода пласта "Усовского"шахта "Донецкая" 8,4 0,3 5,8 33,8 4,2 15,7"Красная звезда"флотоотходы 39,9 6,6 18,1 1 аблица 2 Снособ лолучекилегкого эалолнителя Фнэико-ненанические локаэатели эалолнмтелярясной состав ко фраян, весЛ, нн ная ллотноств снесции эалолннтеля, кг-5 5-10 10-2020-4 никин. наксин, среднеена- эна 90 462 З,З оиэобретвинв О,р - 95 й - 42.1 56,5 Во 650 520 2,6 а,1 Состав Веселова ак Техр аэ 3933/28 ВНИИПИ по11303раж 605комитета СССоткрытийушская наб.,Подписное осударственно ам изобретени Иосква, Ж,4/5"Патент", г.Ужгород, ул Проектнаяэ Филиал Ясиновский коксохимзавод