RU120418U1

RU120418U1 - LINE FOR MANUFACTURE OF PRODUCTS FROM GLASS-CRYSTAL FOAM CERAMICS

Info

Publication number: RU120418U1
Application number: RU2011129728/03U
Authority: RU
Inventors: Ульфат Шайхизаматович Шаяхметов; Алина Рашидовна Мурзакова; Константин Александрович Васин; Наиль Явдатович Багаутдинов; Юнир Сагитович Юмабаев; Рустам Ульфатович Шаяхметов; Валерий Сергеевич Бакунов; Лилия Валерьевна Якупова; Игорь Вадимович Недосеко
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2012-09-20

Abstract

1. Линия для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, содержащая средства для подготовки шихты и формовки полуфабриката, туннельную обжиговую печь с роликовым транспортером, отличающаяся тем, что указанные средства содержат автоматизированное оборудование для грубого и тонкого помола необработанного или обожженного пирофиллита, оборудование для формирования суспензии глины месторождения Алексеевское и накопительную емкость для неорганических газообразующих добавок преимущественно в виде карбида титана, выходы которых через дозаторы, устройство для автоматического смешивания компонентов шихты и транспортирующее средство соединены с выходом участка формовки полуфабрикатов изделий, включающего автоматически управляемое оборудование для заполнения и уплотнения типовых форм, выполненных в виде керамических коробов для полусухого или пластического формования, изготовленных на основе электрокорунда и муллита на химической, преимущественно фосфатной, связке, причем туннельная обжиговая печь выполнена в виде газопламенной печи щелевого типа с верхним и нижним размещением горелок относительно транспортера, ролики которого выполнены во входной и хвостовой частях печи из жаростойкой углеродистой стали, в средней - из муллитокорунда и карборунда с возможностью поддержания в ее средней части рабочей температуры 1100-1200оC. ! 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что оборудование для грубого и тонкого помола необработанного или обожженного пирофиллита выполнено с возможностью его помола до дисперсности 1-300 мкм, накопительная емкость содержит карбид титана дисперсностью 10-100 мкм, а устрой� 1. Line for the manufacture of products from glass-crystalline foamed ceramics, containing means for preparing a charge and forming a semi-finished product, a tunnel kiln with a roller conveyor, characterized in that these means contain automated equipment for coarse and fine grinding of raw or fired pyrophyllite, equipment for forming a clay suspension Alekseevskoye deposits and a storage tank for inorganic gas-forming additives mainly in the form of titanium carbide, the outputs of which are through dispensers, a device for automatic mixing of charge components and a transport means are connected to the outlet of the section for molding semi-finished products, including automatically controlled equipment for filling and compacting standard forms made in the form of ceramic boxes for semi-dry or plastic molding, made on the basis of electrocorundum and mullite on a chemical, mainly phosphate, bond, and tunnel I the roasting furnace is made in the form of a slot-type gas-flame furnace with the upper and lower placement of burners relative to the conveyor, the rollers of which are made in the inlet and tail parts of the furnace from heat-resistant carbon steel, in the middle - from mullite-corundum and carborundum with the possibility of maintaining the operating temperature in its middle part 1100 -1200oC. ! 2. Line according to claim 1, characterized in that the equipment for coarse and fine grinding of untreated or fired pyrophyllite is made with the possibility of grinding it to a fineness of 1-300 microns, the storage tank contains titanium carbide with a fineness of 10-100 microns, and the device

Description

Полезная модель относится к области производства пористых строительных материалов, более конкретно, к линии для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, являющейся продуктом обжига глинистых смесей, и может найти применение при производстве из местного сырья широкой гаммы сравнительно дешевых конструкционных, стеновых и теплоизоляционных изделий для строительства сооружений гражданского и промышленного назначения.The utility model relates to the production of porous building materials, more specifically, to a line for manufacturing products from glass-ceramic foam ceramics, which is a product of firing clay mixtures, and can be used in the production of local raw materials of a wide range of relatively cheap structural, wall and thermal insulation products for construction civil and industrial use.

Известна система производства строительных керамических материалов для изготовления облицовочных плит, содержащая оборудование для подготовки шихты, включающей глинистый компонент, кварцевый песок, плиточный бой и отходы тальковых карьеров, линию формовки полуфабриката и обжиговую печь (см. авторское свидетельство СССР №1211241, опублик. 1983 г.).A known production system of building ceramic materials for the manufacture of cladding plates, containing equipment for the preparation of the mixture, including clay component, quartz sand, tile battle and waste talc quarries, a line for forming a semi-finished product and a kiln (see USSR copyright certificate No. 1211241, published in 1983) .).

К недостаткам известной системы производства строительных керамических материалов можно отнести сравнительно малую производительность и низкие теплоизоляционные свойства производимых изделий, связанные, в том числе, с высокой плотностью получаемого строительного керамического материала.The disadvantages of the known system for the production of building ceramic materials include the relatively low productivity and low thermal insulation properties of manufactured products, including those related to the high density of the resulting building ceramic material.

Известна линия для изготовления керамических изделий, преимущественно, в виде плиток, содержащая средства для подготовки шихты на основе пирофиллитового сырья и каолина, оборудование для формовки полуфабрикатов плиток и их термической обработки (см. патент РФ №82213, опубл. в бюл. №11, 2009).A known line for the manufacture of ceramic products, mainly in the form of tiles, containing means for the preparation of a mixture based on pyrophyllite raw materials and kaolin, equipment for forming semi-finished tiles and their heat treatment (see RF patent No. 82213, publ. In bull. No. 11, 2009).

Известная линия содержит первую обжиговую печь для технологического обжига концентрата кварц-пирофиллитового сырья при температуре 1100-1200°C, вторую обжиговую печь туннельного типа для обжига полуфабрикатов изделий при температуре 1200-1300°C и автоматизированный участок подготовки шихты и формовки, содержащий оборудование для грубого помола ингредиентов до фракции 5-0,5 мм, их тонкого помола до фракции 50-5 мкм и оборудование для смешивания указанных ингредиентов при соотношении, % масс: кварц-пирофиллит 35-50, каолин - остальное, причем агрегаты полусухого формования, снабжены сменной оснасткой для получения огнеупорных изделий различной номенклатурыThe known line contains the first kiln for technological calcining of quartz-pyrophyllite raw material concentrate at a temperature of 1100-1200 ° C, the second tunnel-type kiln for roasting semi-finished products at a temperature of 1200-1300 ° C and an automated section for the preparation of the charge and molding containing equipment for coarse grinding the ingredients to a fraction of 5-0.5 mm, fine grinding them to a fraction of 50-5 microns and equipment for mixing these ingredients at a ratio,% by weight: quartz-pyrophyllite 35-50, kaolin - the rest, and aggregates olusuhogo molding, provided with a removable tooling for producing refractory products of different nomenclature

Использование известной линии при изготовления изделий промышленного назначения сопряжено с повышенными эксплуатационными затратами, связанными с использованием двух высокотемпературных печей для технологического обжига кварц-пирофиллитового сырья и для обжига полуфабрикатов изделий.The use of the well-known line in the manufacture of industrial products is associated with increased operating costs associated with the use of two high-temperature furnaces for technological firing of quartz-pyrophyllite raw materials and for firing semi-finished products.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является линия для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, содержащая средства для подготовки шихты, формовки полуфабриката и обжига в туннельной газопламенной печи щелевого типа (см. патент РФ №60517, опублик. 27.01.2007, бюл. №3 - прототип).The closest technical solution to the proposed one is a line for the manufacture of glass-ceramic foam ceramics containing means for preparing the charge, molding the semi-finished product and firing in a slot-type tunnel gas-fired furnace (see RF patent No. 60517, published on January 27, 2007, bull. No. 3 - prototype).

Особенностью известного устройства для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, является то, что средства для подготовки шихты и формовки содержат оборудование для помола, смешивания и формовки полуфабриката на основе легкоплавких глин, стеклокристаллических наполнителей и неорганических газообразующих добавок, туннельная обжиговая печь выполнена с возможностью регулирования скорости обжига полуфабриката по изменению его объемных параметров, для этого по длине и сечению печи, преимущественно в области газообразования неорганических добавок в массе полуфабриката, установлены датчики для измерения его температуры и расстояния от свода печи до наружной поверхности полуфабриката, выходы датчиков соединены через блок обработки сигналов с входом первого блока управления режимами работы печи, выходы которого соединены с входами группы вторых блоков управления режимами работы газопламенных горелок и с входом третьего блока управления регулируемым приводом роликового транспортера печи.A feature of the known device for manufacturing products from glass-ceramic foam ceramics is that the means for preparing the charge and molding contain equipment for grinding, mixing and molding the semi-finished product based on fusible clays, glass crystalline fillers and inorganic gas-forming additives, the tunnel kiln is made with the possibility of controlling the speed of firing semi-finished product by changing its volumetric parameters, for this along the length and cross section of the furnace, mainly in the gas of inorganic additives in the mass of the semi-finished product, sensors are installed to measure its temperature and the distance from the furnace arch to the outer surface of the semi-finished product, the outputs of the sensors are connected through a signal processing unit to the input of the first control unit of the furnace operating modes, the outputs of which are connected to the inputs of the group of second control units of the operating modes gas-flame burners and with the input of the third control unit adjustable drive roller conveyor furnace.

Оборудование для подготовки шихты в известном устройстве выполнено с возможностью помола суглинка легкоплавких глин, стеклопорошка и газообразующего карбида кремния до дисперсности 10 - 300 мкм и их смешивания при следующем соотношении компонентов, мас.%: суглинок 50-98, стеклопорошок 1,0-49, карбид кремния 0,05-0,7.Equipment for the preparation of the charge in the known device is made with the possibility of grinding loam of low-melting clay, glass powder and gas-forming silicon carbide to a dispersion of 10 - 300 μm and mixing them in the following ratio of components, wt.%: Loam 50-98, glass powder 1.0-49, silicon carbide 0.05-0.7.

Решаемой задачей полезной модели является создание эффективной и сравнительно простой в эксплуатации линии для изготовления строительных и теплоизоляционных изделий различной номенклатуры из стеклокристаллической керамики имеющей пористую структуру. Дополнительной к названной является задача максимального использования существующего высокотехнологичного оборудования и создание сравнительно недорогой и удобной в использовании технологической оснастки для обеспечения функционирования указанной линии.The problem of the utility model to be solved is the creation of an efficient and relatively easy-to-operate line for the manufacture of building and heat-insulating products of various nomenclatures from glass-ceramic ceramics having a porous structure. Complementary to the aforementioned is the task of maximizing the use of existing high-tech equipment and the creation of a relatively inexpensive and convenient to use technological equipment to ensure the functioning of this line.

Достигаемый технический результат заключается в увеличении производительности линии и снижении эксплуатационных затрат при одновременном повышении качества изготовления строительных и теплоизоляционных изделий различного назначения из дешевых видов природного пирофиллитового сырья и местных глин. Вспениватель - карбид кремния заменяется карбидом титана, обладающим более высокими пенообразующими свойствами.The technical result achieved is to increase the productivity of the line and reduce operating costs while improving the manufacturing quality of building and heat-insulating products for various purposes from cheap types of natural pyrophyllite raw materials and local clays. Foaming agent - silicon carbide is replaced by titanium carbide, which has higher foaming properties.

Указанные задача и технический результат достигаются тем, что в линии для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, содержащей средства для подготовки шихты и формовки полуфабриката, туннельную обжиговую печь с роликовым транспортером, согласно полезной модели, указанные средства содержат автоматизированное оборудование для грубого и тонкого помола необработанного или обожженного пирофиллита, оборудование для формирования суспензии глины месторождения Алексеевское и накопительную емкость для неорганических газообразующих добавок, преимущественно, в виде карбида титана, выходы которых через дозаторы, устройство для автоматического смешивания компонентов шихты и транспортирующее средство соединены с входом участка формовки полуфабрикатов изделий, включающего автоматически управляемое оборудование для заполнения и уплотнения типовых форм, выполненных в виде керамических коробов для полусухого или пластического формования, изготовленных на основе электрокорунда и муллита на химической, преимущественно, фосфатной связке, причем туннельная обжиговая печь выполнена в виде газопламенной печи щелевого типа с верхним и нижним размещением горелок относительно транспортера, ролики которого выполнены во входной и хвостовой частях печи из жаростойкой углеродистой стали, а в средней -из муллиткорунда и карборунда с возможностью поддержания в средней части печи рабочей температуры 1100-1200°С.The specified task and the technical result are achieved by the fact that in the line for the manufacture of glass-ceramic foam ceramics containing means for preparing the mixture and molding the semi-finished product, a tunnel kiln with a roller conveyor, according to the utility model, these tools contain automated equipment for coarse and fine grinding of raw or calcined pyrophyllite, equipment for forming a clay suspension of the Alekseevskoye deposit and storage tank for inorganic forming additives, mainly in the form of titanium carbide, the outputs of which through dispensers, a device for automatically mixing the components of the charge and conveying means are connected to the input of the section for forming semi-finished products, which includes automatically controlled equipment for filling and sealing standard molds made in the form of ceramic boxes for semi-dry or plastic molding, made on the basis of electrocorundum and mullite on a chemical, mainly phosphate binder, and tunnel the roasting furnace is made in the form of a slot-type gas flame furnace with upper and lower placement of burners relative to the conveyor, the rollers of which are made in the inlet and tail parts of the furnace from heat-resistant carbon steel, and in the middle — from mullite and carborundum with the possibility of maintaining the working temperature in the middle part of the furnace 1100 -1200 ° C.

Кроме того, оборудование для грубого и тонкого помола необработанного или обожженного пирофиллита может быть выполнено с возможностью его помола до дисперсности 1-300 мкм, накопительная емкость может содержать карбид титана дисперсностью 10-100 мкм, а устройство для автоматического смешивания может быть выполнено с возможностью обеспечения следующего соотношения компонентов шихты, мас.%: пирофиллит 50-88, глина 11-49, карбид титана 0,05-1,0.In addition, equipment for coarse and fine grinding of raw or calcined pyrophyllite can be made with the possibility of grinding it to a dispersion of 1-300 μm, the storage tank can contain titanium carbide with a dispersion of 10-100 μm, and the device for automatic mixing can be configured to provide the following ratio of the components of the mixture, wt.%: pyrophyllite 50-88, clay 11-49, titanium carbide 0.05-1.0.

Такое выполнение линии для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики позволяет решить поставленную задачу повышения ее производительности и эффективности за счет использования современного легко налаживаемого оборудования, сравнительно дешевого пирофиллитового сырья и местных глин.This embodiment of the line for the manufacture of products from glass-ceramic foam ceramics allows us to solve the problem of increasing its productivity and efficiency through the use of modern easily adjusted equipment, relatively cheap pyrophyllite raw materials and local clays.

В предложенной линии, благодаря наличию транспортируемых в туннельной обжиговой печи с роликовым транспортером типовых форм, выполненных в виде керамических коробов для полусухого или пластического формования, изготовленных на основе электрокорунда и муллита на химической, преимущественно, фосфатной связке, отсутствует необходимость механической доработки геометрических параметров изделий, по крайней мере, по двум координатам, тогда как известном устройстве свободно размещенные на роликовом транспортере обжиговой печи полуфабрикаты изделий претерпевают в процессе обжига значительное нерегулируемое изменение объема с неравномерностью получаемых размеров по трем координатам до 10% и более.In the proposed line, due to the presence of standard forms transported in a tunnel kiln with a roller conveyor, made in the form of ceramic boxes for semi-dry or plastic molding, made on the basis of electrocorundum and mullite on a chemical, mainly phosphate bond, there is no need for mechanical refinement of the geometric parameters of the products, at least in two coordinates, while the known device is freely placed on the roller conveyor of the kiln of semi-finished products you products undergo in the process of firing a large unregulated change in volume resulting from the uneven sizes in three dimensions up to 10% or more.

В части снижения стоимости изготовления строительных и теплоизоляционных изделий из местного сырья, упрощения эксплуатации линии и повышения качества получаемой продукции предложенное техническое решение имеет преимущества по причине использования более дешевых видов природного необработанного или обожженного пирофиллита, глины месторождения Алексеевское и сравнительно не дорогих эффективных неорганических газообразующих добавок в виде карбида титана, обладающего сравнительно высокими пенообразуюшими свойствами. Предложенная полезная модель позволяет получать высококачественные огнеупорные изделия строительного назначения различных форм и размеров с гарантированными структурными, геометрическими, механическими и теплофизическими свойствами.In terms of reducing the cost of manufacturing building and heat-insulating products from local raw materials, simplifying the operation of the line and improving the quality of the products obtained, the proposed technical solution has advantages due to the use of cheaper types of natural unprocessed or calcined pyrophyllite, clay from the Alekseevskoye deposit and relatively inexpensive expensive inorganic gas-forming additives in in the form of titanium carbide with relatively high foaming properties. The proposed utility model allows to obtain high-quality refractory products for construction purposes of various shapes and sizes with guaranteed structural, geometric, mechanical and thermophysical properties.

На экспериментальной базе в БГПУ им. М. Акмуллы было выяснено, что для повышения качества целевых изделий в состав шихты следует включать необработанный или обожженный пирофиллит в смеси с глинами месторождения Алексеевское и неорганическими газообразующими добавками, преимущественно, в виде карбида титана. На основе многочисленных опытных данных определено, что помол компонентов шихты, в частности, пирофиллита и карбида титана целесообразно осуществлять вплоть до предельно высоких уровней дисперсности в единицы мкм, а со стороны нижних значений - до 300 мкм при допустимых значениях соотношений указанных компонентов. В частности, для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата доля пирофиллита может составлять от 50 до 88 мас.%, а доля глины месторождения Алексеевское от 11 до 49 мас.%.At the experimental base in BSPU them. M. Akmulla found that to improve the quality of the target products, the composition of the mixture should include untreated or calcined pyrophyllite mixed with clay from the Alekseevskoye deposit and inorganic gas-forming additives, mainly in the form of titanium carbide. Based on numerous experimental data, it was determined that it is advisable to grind the charge components, in particular pyrophyllite and titanium carbide, up to extremely high dispersion levels in units of microns, and from the lower side, up to 300 microns with acceptable values of the ratios of these components. In particular, to solve the problem and achieve the technical result, the proportion of pyrophyllite can be from 50 to 88 wt.%, And the clay fraction of the Alekseevskoye deposit from 11 to 49 wt.%.

При этом доля неорганических газообразующих добавок, например, в виде часто применяемого карбида титана может составлять весьма незначительную величину от 0,05 до 1,0 мас.%, что способствует снижению затрат на получение целевого продукта. Рабочая температура туннельной газопламенной печи для получения в изделиях структуры стеклокристаллической пенокерамики должна поддерживаться в средней части печи в диапазоне 1100-1200С, более точное значение указанной температуры находится опытным путем в зависимости от конкретного состава шихты и теплофизических характеристик полуфабриката.In this case, the proportion of inorganic gas-forming additives, for example, in the form of frequently used titanium carbide, can be very small from 0.05 to 1.0 wt.%, Which helps to reduce the cost of obtaining the target product. The working temperature of a gas-fired tunnel furnace to obtain a glass-crystal foam ceramic structure in products should be maintained in the middle part of the furnace in the range of 1100-1200С, a more accurate value of the indicated temperature is found experimentally depending on the specific composition of the charge and the thermal characteristics of the semi-finished product.

Приведенные данные являются необходимыми и достаточными для повышения качества получаемых изделий со структурой етеклокристаллической пенокерамики. Для достижения упомянутого технического результата также целесообразно использование в линии средств для формовки полуфабриката в виде керамических коробов указанного состава для полусухого или пластического формования, а также выполнение туннельной газопламенной печи с верхним и нижним размещением горелок относительно транспортера полуфабрикатов изделий, ролики которого могут быть выполнены во входной и хвостовой частях печи из жаростойкой углеродистой стали, в средней из муллиткорунда и карборунда.The data presented are necessary and sufficient to improve the quality of the products with the structure of electrocrystalline foam ceramics. To achieve the mentioned technical result, it is also advisable to use in-line means for forming a semi-finished product in the form of ceramic boxes of the specified composition for semi-dry or plastic molding, as well as performing a gas-fired tunnel furnace with upper and lower placement of burners relative to the conveyor of semi-finished products, the rollers of which can be made in the input and the tail parts of the furnace are made of heat-resistant carbon steel, in the middle of mullite and carborundum.

Использование в данном устройстве указанного оборудования обеспечивает необходимый состав компонентов, их тщательное фракционирование, перемешивание до гомогенного состояния, формование полуфабриката и последующий обжиг на характерных участках рабочего пространства печи, в которых происходят процессы вспенивания газообразующих добавок и кристаллизации пор в матрице обжигаемого материала. При этом необходимое изменение температуры обжига обеспечивается изменением расхода газа в горелках печи и скорости транспортировки обжигаемых изделий. После обжига отформованного полуфабриката глинистый компонент образует основу для образования керамической матрицы пористого материала.The use of the specified equipment in this device provides the necessary composition of the components, their careful fractionation, mixing to a homogeneous state, the formation of the semi-finished product and subsequent firing in characteristic sections of the furnace working space, in which the foaming gas-forming additives and the crystallization of pores in the matrix of the fired material occur. In this case, the necessary change in the firing temperature is provided by a change in the gas flow rate in the furnace burners and the speed of transportation of the fired products. After firing the molded semi-finished product, the clay component forms the basis for the formation of a ceramic matrix of the porous material.

Стеклокристаллическая фаза в промежутках и стенках пор при этом формируется за счет выделения стеклофазы из составляющих компонентов глины и пирофиллита. Карбид титана в соответствующих дозах при различных температурных режимах обжига обеспечивает вспенивание матрицы до заданной пористости.The glassy-crystalline phase in the gaps and walls of the pores is thus formed due to the release of the glass phase from the constituent components of clay and pyrophyllite. Titanium carbide in appropriate doses at various temperature conditions of firing provides foaming of the matrix to a given porosity.

Необходимым условием обжига полуфабриката для получения указанных изделий из стеклокристаллической пенокерамики является выполнение обжиговой печи в виде газопламенной туннельной роликовой печи щелевого типа, так как только такое решение позволяет обеспечить более равномерное температурное поле по сечению рабочего объема и минимальные энергетические потери при производстве пористых материалов. Туннельная обжиговая печь имеет соответствующие особенности в конструкции роликового транспортера, горелок и системы корректировки температурного режима. Регулировка степени пористости обжигаемого материала в этих условиях может обеспечиваться изменением расхода горючего газа в различных газовых горелках, изменением скорости транспортировки изделий в реальном масштабе времени, а также выбором шага и углов установки горелок.A prerequisite for roasting a semi-finished product to obtain these products from glass-ceramic foam ceramics is to make a roasting furnace in the form of a slot-type gas flame tunnel roller furnace, since only such a solution allows for a more uniform temperature field over the cross section of the working volume and minimal energy losses in the production of porous materials. The tunnel kiln has corresponding features in the design of the roller conveyor, burners and temperature correction system. Adjusting the degree of porosity of the calcined material under these conditions can be achieved by changing the flow of combustible gas in various gas burners, changing the speed of transportation of products in real time, as well as by choosing the pitch and installation angles of the burners.

Оборудование для помола компонентов шихты дисперсностью менее 10 мкм отличается повышенной сложностью и стоимостью, а увеличение фракционного состава смеси компонентов более 300 мкм может привести к отсутствию пористости в локальных областях объема получаемого изделия. При этом указанные диапазоны соотношения компонентов пирофиллита, глины и газообразующего карбида титана, как было отмечено, определены экспериментально и являются оптимальными для достижения технического результата и решения поставленной задачи.The equipment for grinding the components of the mixture with a fineness of less than 10 microns is characterized by increased complexity and cost, and an increase in the fractional composition of the mixture of components of more than 300 microns can lead to the absence of porosity in the local regions of the volume of the obtained product. Moreover, the indicated ranges of the ratio of the components of pyrophyllite, clay and gas-forming titanium carbide, as was noted, are determined experimentally and are optimal for achieving a technical result and solving the problem.

Предложенное выполнение линии позволяет создать высокопроизводительную технологию изготовления серии теплоизоляционных и строительных изделий различного назначения из стеклокристаллической пенокерамики плотностью 0,3-0,6 т/куб.м. В результате использования указанных конструктивных и технологических особенностей оборудования в предложенной линии становится возможным повышение скорости обжига изделий по сравнению с известными системами. Опытная отработка условий приготовления и обжига полуфабрикатов в предложенной линии обеспечивает также высокое качество получаемых изделий с указанными характеристиками по плотности, прочности, водонепроницаемости, теплопроводности и морозостойкости.The proposed implementation of the line allows you to create a high-performance manufacturing technology for a series of heat-insulating and building products for various purposes from glass-ceramic foam ceramics with a density of 0.3-0.6 tons / cubic meter. As a result of using the indicated design and technological features of the equipment in the proposed line, it becomes possible to increase the rate of firing products in comparison with known systems. The experimental testing of the conditions for the preparation and roasting of semi-finished products in the proposed line also ensures high quality of the products obtained with the indicated characteristics in terms of density, strength, water resistance, thermal conductivity and frost resistance.

На фиг.1 приведена блок-схема линии для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики.Figure 1 shows a block diagram of a line for the manufacture of products from glass-ceramic foam ceramics.

Линия содержит участки 1, 2, 3 с оборудованием для подготовки шихты, формовки полуфабрикатов изделий и их термической обработки. Участок 1 подготовки шихты из пирофиллитового и глинистого сырья включает автоматизированное оборудование для грубого 4 и тонкого 5 помола пирофиллита, а также оборудование 6 для подготовки глины к смешиванию с молотым пирофиллитом. Оборудование 4 может содержать дистанционно управляемые щековые дробилки и виброситовые устройства, которые обеспечивают сухой грубый помол пирофиллитового сырья вплоть до фракции 10-1 мм. Оборудование 5 может включать автоматически управляемые шаровые мельницы для сухого и мокрого тонкого помола пирофиллита до фракции 10 мкм, а в некоторых случаях - до 1 мкм. Дозаторы 7 обеспечивают требуемое по технологии соотношение ингредиентов на входе в устройство 8 для автоматического смешивания шихты заданного состава в виде однородной смеси указанных ингредиентов. Третий вход устройства 8 соединен через дозатор с накопительной емкостью 9 для регулируемой подачи в шихту в указанном количестве добавки в виде газообразующего карбида кремния дисперсностью 10-100 мкм.The line contains sections 1, 2, 3 with equipment for preparing the charge, forming semi-finished products and their heat treatment. Section 1 of the preparation of the mixture from pyrophyllite and clay raw materials includes automated equipment for coarse 4 and fine 5 grinding of pyrophyllite, as well as equipment 6 for preparing clay for mixing with ground pyrophyllite. Equipment 4 may contain remotely controlled jaw crushers and vibrating screens that provide dry coarse grinding of pyrophyllite raw materials up to a fraction of 10-1 mm. Equipment 5 may include automatically controlled ball mills for dry and wet fine grinding of pyrophyllite to a fraction of 10 microns, and in some cases up to 1 micron. Dispensers 7 provide the required technology for the ratio of ingredients at the entrance to the device 8 for automatically mixing the mixture of a given composition in the form of a homogeneous mixture of these ingredients. The third input of the device 8 is connected through a dispenser with a storage tank 9 for controlled supply to the charge in the specified amount of the additive in the form of gas-forming silicon carbide with a dispersion of 10-100 microns.

Выход участка 1 по готовой шихте через дозатор соединен с входом участка 2, содержащего автоматически управляемое оборудование 10 для формования полуфабрикатов изделий нескольких типоразмеров в рабочем объеме множества типовых форм, выполненных в виде керамических коробов 11, изготовленных на основе электрокорунда и муллита на химической, преимущественно, фосфатной связке. Оборудование 10 может включать прессовое, экструзионное или иное специализированное оборудование для полусухого или пластического формования полуфабриката, а также сменную оснастку (не показаны) для расширения номенклатуры изделий.The output of section 1 through the finished charge through the dispenser is connected to the input of section 2, which contains automatically controlled equipment 10 for forming semi-finished products of several standard sizes in the working volume of many standard forms made in the form of ceramic boxes 11 made on the basis of electrocorundum and mullite on a chemical, mainly phosphate bond. Equipment 10 may include press, extrusion, or other specialized equipment for semi-dry or plastic molding of a semi-finished product, as well as interchangeable equipment (not shown) for expanding the product range.

Выход участка 2 посредством ленточного транспортера соединен с входом участка 3, содержащего автоматизированное оборудование для термической обработки полуфабрикатов изделий, поступающих из участка 2. Оборудование участка 3 включает сушильную камеру 12, туннельную газопламенную печь 13 с верхним и нижним размещением горелок 14 относительно отформованных полуфабрикатов изделий 15 и леер для отжига выходящих из печи 13 изделий. Сушка полуфабрикатов изделий на сушильном оборудовании 12 осуществляется при температуре 180-220°C, обеспечивающем скорость нагрева порядка 5°C/мин и выдержку в течение около двух часов для полного удаления из полуфабрикатов изделий влаги.The exit of section 2 by means of a conveyor belt is connected to the entrance of section 3 containing automated equipment for the heat treatment of semi-finished products coming from section 2. The equipment of section 3 includes a drying chamber 12, a gas-fired tunnel furnace 13 with upper and lower placement of burners 14 relative to the molded semi-finished products 15 and a rail for annealing 13 products exiting the furnace. Drying of semi-finished products on drying equipment 12 is carried out at a temperature of 180-220 ° C, providing a heating rate of about 5 ° C / min and holding for about two hours to completely remove moisture from the semi-finished products.

Для обеспечения необходимого температурного и временного режима обжига полуфабрикатов изделий ролики транспортера во входной и хвостовой частях печи 13 выполнены из жаростойкой углеродистой стали, а в средней - из муллиткорунда и карборунда. Выход газопламенной туннельной роликовой печи щелевого типа посредством транспортера соединен с входом леера 16 для отжига и снятия внутренних напряжений в материале изделий. Коммуникации и оборудование участков 1, 2, 3 могут быть оснащены автоматизированными системами управления технологическим процессом (не показаны) для обеспечения функционирования линии и корректировки времени подготовки шихты, формовки полуфабрикактов и обжига целевых изделий в реальном масштабе времени.To ensure the necessary temperature and time regime for firing semi-finished products, the conveyor rollers in the inlet and tail parts of the furnace 13 are made of heat-resistant carbon steel, and in the middle of mullite and carborundum. The outlet of the gas-flame tunnel slot-type roller furnace is connected via a conveyor to the input of the rail 16 for annealing and relieving internal stresses in the material of the products. Communications and equipment of sections 1, 2, 3 can be equipped with automated process control systems (not shown) to ensure the operation of the line and to adjust the time for preparing the charge, forming semi-finished products and firing target products in real time.

Линия для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики функционирует следующим образом.The line for the manufacture of glass-ceramic foam ceramics operates as follows.

Из складских помещений (не показаны) концентрат пирофиллитового сырья в необходимых количествах с произвольным фракционным составом транспортируют на вход участка 1. На площадке участка 1 с помощью оборудования 4 осуществляют независимый грубый сухой помол компонентов шихты сначала в щековой дробилке до фракции 50-10 мм и затем в виброситовом устройстве (не показаны) до фракции 10-0.5 мм. После этого на шаровых мельницах 5 участка 1 выполняют тонкий сухой и затем мокрый помол упомянутой части пирофиллитового сырья до фракции 10 мкм, а в отдельных случаях, по заданию заказчика, - до фракции 5-1 мкм. Одновременно на вход участка 1 к подают глину из месторождения Алексеевское, обладающую сравнительно низкими стоимостью и температурой обжига, при которой происходит выделение в матрице обжигаемого материала образование стеклофазы. На оборудовании 6 обеспечивается формирование глинистой суспензии заданных однородности, плотности и влажности.From the storage facilities (not shown), the concentrate of pyrophyllite raw materials in the required quantities with an arbitrary fractional composition is transported to the inlet of section 1. On the site of section 1, using equipment 4, independent coarse dry grinding of the charge components is carried out first in a jaw crusher to a fraction of 50-10 mm and then in a vibrating screen device (not shown) up to a fraction of 10-0.5 mm. After that, in ball mills 5 of section 1, thin dry and then wet grinding of the mentioned part of pyrophyllite raw material is carried out to a fraction of 10 μm, and in some cases, on the instructions of the customer, to a fraction of 5-1 μm. At the same time, clay from the Alekseevskoye deposit, which has a relatively low cost and firing temperature, at which the formation of a glass phase in the matrix of the material to be fired, is fed to the entrance of section 1 k. Equipment 6 provides the formation of a clay suspension of a given uniformity, density and humidity.

Подготовленные компоненты шихты через дозаторы 7 в указанном соотношении (пирофиллит - 65 мас.% и глина месторождения Алексеевское - 34,5 мас.%) поступают на вход в устройство 8 для их автоматического смешивания в виде однородной смеси указанных ингредиентов. Одновременно из накопительной емкости 9 через дозатор осуществляется подача в шихту в количестве 0,5 мас.% добавки в виде газообразующего карбида титана дисперсностью 10-20 мкм, в отдельных случаях его дисперсность обеспечивают в пределах 10-1 мкм. Гомогенная шихта указанного состава поступает посредством транспортирующего средства (не показано) на вход участка 2 для формовки полуфабрикатов изделий. При этом автоматически управляемое оборудование 10 (прессы, экструдеры, сменная оснастка и др.) обеспечивают заполнение и уплотнение типовых форм, выполненных в виде керамических коробов 11 для формования в их объеме полуфабрикатов изделий заданных типоразмеров. Подготовленные полуфабрикаты транспортируют на заданное время сначала в устройство для сушки 12, а затем в туннельную газопламенную печь 13 с рабочей температурой в средней части 1150°C, после чего готовые изделия 15 транспортируют на вход леера 16 для отжига выходящих из печи 13 изделий 15.Prepared components of the charge through the batchers 7 in the indicated ratio (pyrophyllite - 65 wt.% And clay of the Alekseevskoye deposit - 34.5 wt.%) Are fed to the inlet of the device 8 for their automatic mixing in the form of a homogeneous mixture of these ingredients. At the same time, from the storage tank 9 through the batcher, the mixture is fed in the amount of 0.5 wt.% Additives in the form of gas-forming titanium carbide with a fineness of 10-20 microns, in some cases its dispersion is provided in the range of 10-1 microns. A homogeneous charge of the specified composition is supplied by means of a transporting means (not shown) to the input of section 2 for forming semi-finished products. At the same time, automatically controlled equipment 10 (presses, extruders, interchangeable accessories, etc.) ensure the filling and sealing of standard forms made in the form of ceramic boxes 11 for molding semi-finished products of specified standard sizes in their volume. Prepared semi-finished products are transported for a predetermined time first to a drying device 12, and then to a gas-fired tunnel oven 13 with a working temperature in the middle of 1150 ° C, after which finished products 15 are transported to the input of the rail 16 for annealing the products 15 leaving the furnace 13.

Готовые изделия из стеклокристаллической пенокерамики имеют следующие технические характеристики: предел прочности при сжатии - не менее 35 МПа, термостойкость (200°C) не менее 50 циклов, температура применения от - 45 до +60°C. Строительные и теплоизоляционные изделия по данной технологии могут быть изготовлены в виде прямоугольных блоков, пластин, призматической, цилиндрической или иной формы для строительства зданий и сооружений, при использовании в качестве эффективной теплоизоляции теплотрасс и др.Finished products from glass-ceramic foam ceramics have the following technical characteristics: compressive strength at least 35 MPa, heat resistance (200 ° C) at least 50 cycles, application temperature from -45 to + 60 ° C. Building and heat-insulating products using this technology can be made in the form of rectangular blocks, plates, prismatic, cylindrical or other shapes for the construction of buildings and structures, when using heat pipelines as effective thermal insulation, etc.

Следует отметить, что основные технические характеристики целевых изделий, изготовленных с использованием предложенной линии, при прочих равных условиях, соответствуют лучшим образцам аналогичных изделий, выпускаемых современными керамическими предприятиями. В каждом конкретном случае реализации линии ингредиенты шихты могут выбираться в различных количественных соотношениях, определяемых указанными условиями и техническим заданием. На оборудовании предложенной линии можно вырабатывать современные изделия, отличающиеся широкой номенклатурой и высокими потребительскими характеристиками при реализации возможности полной автоматизации и механизации производства.It should be noted that the main technical characteristics of the target products manufactured using the proposed line, ceteris paribus, correspond to the best samples of similar products manufactured by modern ceramic enterprises. In each particular case of the line, the ingredients of the mixture can be selected in various quantitative proportions determined by the specified conditions and terms of reference. Using the equipment of the proposed line, it is possible to produce modern products that differ in a wide range and high consumer characteristics while realizing the possibility of full automation and mechanization of production.

При этом на начальном, среднем и конечном участках печи 13, длиной, соответственно 6, 10 и 4 м газовые горелки 14 обеспечивают различную рабочую температуру. Экспериментально было определено, что для получения материала изделий в виде стеклокристаллической пенокерамики, на начальном участке она должна возрастать до 1150 C, па среднем удерживаться на указанном уровне, а на конечном - снижаться до 500 C, после чего изделия 15 поступают на роликовый транспортер леера 11 для отжига. Режим обжига по времени в данном устройстве для получения стеклокристаллической фазы и заданного уровня пористости изделий 15 должен с высокой точностью поддерживаться в границах указанного температурного графика.Moreover, in the initial, middle and final sections of the furnace 13, with a length of 6, 10 and 4 m, respectively, gas burners 14 provide different operating temperatures. It was experimentally determined that in order to obtain the material of the products in the form of glass-ceramic foam ceramics, it should increase to 1150 C in the initial section, keep on average at the indicated level, and decrease to 500 C in the final section, after which the products 15 enter the roller conveyor 11 for annealing. The firing mode in time in this device to obtain a glass crystalline phase and a given level of porosity of the products 15 must be maintained with high accuracy within the specified temperature graph.

Реализация предложенного технического решения для изготовления изделий с указанными свойствами предполагает первоначальный нагрев в печи 13 полуфабриката до максимальной температуры за 40 мин, обжиг при температуре 1150 C - в течение 60 мин, а снижение температуры изделий в печи до 500 C - в течение 20 мин. Указанные режимы определяют также скорость транспортировки изделий и длину печи. Общее время, необходимое для скоростного обжига в данном устройстве при высоком качестве каждого изделия, может составлять от !,5 до 2,5 часа, тогда как в известных печах - несколько десятков часов. Стеклокристаллическая фаза в промежутках и стенках пор при этом формируется, преимущественно, за счет выделения стеклофазы из составляющих компонентов глины. Карбид титана в соответствующих дозах при различных температурных режимах обжига обеспечивает вспенивание матрицы до заданной пористости.The implementation of the proposed technical solution for the manufacture of products with the indicated properties involves initial heating in the furnace 13 of the semi-finished product to a maximum temperature of 40 minutes, firing at a temperature of 1150 C for 60 minutes, and lowering the temperature of the products in the furnace to 500 C for 20 minutes. These modes also determine the speed of transportation of products and the length of the furnace. The total time required for high-speed firing in this device with high quality of each product can be from!, 5 to 2.5 hours, while in known furnaces - several tens of hours. The glassy-crystalline phase in the gaps and walls of the pores is thus formed, mainly due to the release of the glass phase from the constituent components of clay. Titanium carbide in appropriate doses at various temperature conditions of firing provides foaming of the matrix to a given porosity.

Пеноматериалы на основе стеклокристаллических композиций имеют плотность 350-600 кг/куб. м, характеризуются низкой теплопроводностью (0,2-0,4 Вт/м.К) и приведенной прочностью, более высокой, чем у кирпича марки 150. По этой причине применение, производимых по данной технологии, материалов позволяет снизить вес стеновых и технологических конструкций в несколько раз при одновременном увеличении их теплового сопротивления, к снижению затрат на укладку блоков, снижению расхода цемента и др. Сочетание легкости, малой теплопроводности с достаточной конструкционной прочности делает эти материалы перспективными для гражданского и промышленного строительства.Foams based on glass-crystal compositions have a density of 350-600 kg / cu. m, characterized by low thermal conductivity (0.2-0.4 W / m.K) and reduced strength, higher than that of brick grade 150. For this reason, the use of materials produced by this technology can reduce the weight of wall and technological structures several times while increasing their thermal resistance, reducing the cost of laying blocks, reducing cement consumption, etc. The combination of lightness, low thermal conductivity with sufficient structural strength makes these materials promising for civil and industrial Shlenov construction.

Первые технологические решения по созданию аналогичных устройств и систем для изготовления изделий из пенокерамики основаны на результатах экспериментальных и опытно-конструкторских разработок, выполненных в разное время ИВТ РАН с участием БГПУ им. М.Акмуллы, НИИ Стройкерамика, ВЗИСИ и других организаций. Одна из схем подобного типа для производства изделий в виде теплоизоляционных блоков была опробована на Кучинском опытно-керамическом заводе, на основе дешевых видов природного глинистого сырья с химическим составом, отвечающим примерно составу легкоплавких глин Ваховского карьера Нижне-Вартовского месторождения и глин Подмосковья.The first technological solutions for the creation of similar devices and systems for the manufacture of ceramic foam products are based on the results of experimental and experimental development carried out at different times by the Institute of Biotechnology, RAS with the participation of BSPU named after M. Akmulla, Research Institute of Strokeramika, VZISI and other organizations. One of the schemes of this type for the production of products in the form of heat-insulating blocks was tested at the Kuchinsky Experimental Ceramic Plant, based on cheap types of natural clay raw materials with a chemical composition that corresponds approximately to the composition of fusible clays of the Vakhovsky quarry of the Nizhne-Vartovsky deposit and clays of the Moscow Region.

Основные технологические принципы создания предложенной линии для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики основаны также на результатах экспериментальных и проектно-конструкторских разработок, выполненных в разное время в БГПУ им. М. Акмуллы, Уфимском ГУЛ «БашНИИстрой» с участием ИПСМ РАН РБ и других организаций. Основные технологические схемы производства указанной продукции также были опробованы на ряде промышленных предприятий, в том числе, на ОАО «Бельзан», ОАО «ДАЗ», на предприятиях ООО «ПФГК Страк-такт» и др.The main technological principles for creating the proposed line for the manufacture of glass-ceramic foam ceramics are also based on the results of experimental and design developments carried out at different times at the Belarusian State Pedagogical University. M. Akmulla, Ufa State University "BashNIIstroy" with the participation of the Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences of Belarus and other organizations. The main technological schemes for the production of these products were also tested at a number of industrial enterprises, including Belzan OJSC, DAZ OJSC, PFGK Strakt-tact LLC enterprises and others.

Предложенное выполнение линии для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики позволяет создать ряд высокопроизводительных технологий для изготовления серии теплоизоляционных и строительных изделий различного назначения с высокими характеристиками по прочности, плотности, водонепроницаемости, теплопроводности и морозостойкости. В результате использования указанных конструктивных и технологических особенностей предложженной линии становится возможным значительное повышение скорости обжига изделий по сравнению с известными низкоскоростными системами обжига подобных изделий.The proposed implementation of the line for the manufacture of glass-ceramic foam ceramic products allows us to create a number of high-performance technologies for the manufacture of a series of heat-insulating and building products for various purposes with high characteristics in strength, density, water resistance, heat conductivity and frost resistance. As a result of using the indicated design and technological features of the proposed line, it becomes possible to significantly increase the speed of firing products in comparison with the known low-speed firing systems of such products.

Система комплексного производства строительных материалов и изделий на основе предложенного технического решения может найти применение на местных предприятиях по изготовлению конструкционных и теплоизоляционных изделий для строительства сооружений гражданского и промышленного назначения, в том числе, теплоизоляционных строительных материалов, изделий в виде легких строительных блоков и кирпичей для строительства коттеджей, несущих конструкций, строительных плит, теплоизоляционных труб и др. В новой технологии возможно также использование кроме легкоплаких глин и пирофиллита других видов дешевого местного сырья (перлитов, цеолитов, базальтов) и отходов промышленности (стеклобой, вскрышные породы, отходы шлифовки стеклоизделий, шлаки), что обеспечивают решение важных проблем энерго- и ресурсосбережения при массовом производстве строительных материалов.The system for the integrated production of building materials and products based on the proposed technical solution can be used at local enterprises manufacturing structural and heat-insulating products for the construction of civil and industrial buildings, including heat-insulating building materials, products in the form of light building blocks and bricks for construction cottages, load-bearing structures, building boards, heat-insulating pipes, etc. In the new technology it is also possible to use Use, in addition to faint clay and pyrophyllite, of other types of cheap local raw materials (perlite, zeolite, basalt) and industrial waste (cullet, overburden, glass grinding waste, slag), which provide solutions to important energy and resource saving problems in the mass production of building materials.

Стеклокристаллическая пенокерамика и изделия из нее являются новейшим достижением строительной и производственной индустрии. Производство таких материалов и изделий перспективно по многим технологическим и экономическим показателям, а по комплексу характеристик и номенклатуре возможной продукции изделия из пенокерамики могут оказаться вне конкуренции на современном рынке строительных материалов.Glass-ceramic foam ceramics and products from it are the latest achievement in the construction and manufacturing industry. The production of such materials and products is promising in many technological and economic indicators, and in terms of the range of characteristics and the range of possible products, ceramic foam products may be out of competition in the modern building materials market.

Предложенная линия для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики является перспективной по многим технологическим и экономическим показателям, в том числе, по комплексу характеристик и номенклатуре возможной продукции, которая может оказаться вне конкуренции на современном рынке изделий такого рода. Предложенная линия может быть внедрена на предприятии, оснащенном стандартным оборудованием керамического производства и необходимым количеством сменных формообразующих элементов.The proposed line for the manufacture of products from glass-ceramic foam ceramics is promising in many technological and economic indicators, including the set of characteristics and the range of possible products, which may be out of competition in the modern market of products of this kind. The proposed line can be implemented at an enterprise equipped with standard equipment for ceramic production and the necessary number of interchangeable forming elements.

Claims

1. A line for the manufacture of glass-ceramic foam ceramics containing means for preparing the mixture and molding a semi-finished product, a tunnel kiln with a roller conveyor, characterized in that the said means contain automated equipment for coarse and fine grinding of raw or calcined pyrophyllite, equipment for forming a clay suspension Alekseevskoye deposits and storage tank for inorganic gas-forming additives mainly in the form of titanium carbide, yields which through dispensers, a device for automatically mixing the components of the charge and conveying means are connected to the output of the section for forming semi-finished products, which includes automatically controlled equipment for filling and sealing standard forms made in the form of ceramic boxes for semi-dry or plastic molding, made on the basis of electrocorundum and mullite on chemical, mainly phosphate, binder, moreover, the tunnel kiln is made in the form of a slot-type gas flame furnace upper and lower burners relative to the placement of conveyor rollers which are made in the inlet and tail parts of furnace carbon refractory steel, in high - from mullitokorunda carborundum and capable of maintaining it in the middle part of the working temperature ^of 1100-1200 C.

2. The line according to claim 1, characterized in that the equipment for coarse and fine grinding of raw or calcined pyrophyllite is made with the possibility of grinding it to a fineness of 1-300 microns, the storage tank contains titanium carbide with a dispersion of 10-100 microns, and a device for automatic mixing made with the possibility of providing the following ratio of the components of the mixture, wt.%: pyrophyllite 50-88, clay 11-49, titanium carbide 0.05-1.0.