RU2563867C1

RU2563867C1 - Объединенная система технологических линий по производству гранулированного пеностекла, гранулированного пеностеклокерамического материала и неорганического гранулированного пеноматериала

Info

Publication number: RU2563867C1
Application number: RU2014138958/03A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Благов; Людмила Григорьевна Федяева; Александр Валерьевич Федосеев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Диатомит"
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2015-09-20

Abstract

Изобретение относится к гранулированному пеноматериалу. Технический результат - упрощение технологии производства пеноматериала с низкой плотностью, равной 100 кг/м³, с возможностью регулирования плотности, размеров и паропроницаемости гранул. Система технологических линий содержит линию получения гранулированного пеностекла из стеклобоя, линию получения гранулированного пеностеклокерамического материала из опал-кристобалитового сырья, а также комбинированную линию получения неорганического гранулированного пеноматериала. Линии состоят из общих для линии получения гранулированного пеностекла из стеклобоя и комбинированной линии участка обработки стеклообразного сырьевого компонента и участка приготовления порообразователя для получаемой на участке обработки стеклообразного сырьевого компонента композиции, общего для линии получения гранулированного пеностеклокерамического материала из опал-кристобалитового сырья и комбинированной линии участка обработки сырья, а также общего для всех линий участка смешения, формования и получения гранул из полученной на, по меньшей мере, одном из упомянутых участков обработки сырья композиции. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способу получения неорганического гранулированного пеноматериала на основе доступного силикатсодержащего минерального сырья (диатомита, опоки, трепела) и техногенного бытового отхода (стеклобоя), способам использования современных технологий переработки сырья для получения гранулированного пеноматериала, использования материала в качестве тепло-звуко-огнезащитного средства в строительных и технических конструкциях, а также как наполнителя реакционных, в том числе вспенивающихся, систем для получения материалов и изделий с широким диапазоном эксплуатационных свойств и доступных широкому кругу потребителей, благодаря не высокой стоимости.

Неорганический гранулированный пеноматериал, полученный на комплексной технологической линии, включает в себя одновременно две физико-химические структуры, присущие в отдельности пеностеклу и пенокерамике (керамзиту). И тот, и другой неорганический гранулированный пеноматериал находят промышленное применение в строительстве и технике благодаря относительной дешевизне, доступности сырьевой базы, биологической стойкости, длительном сроке службы и высоким тепло-звуко-огнезащитным свойствам, экологической безопасности.

Вместе с тем дальнейшему расширению сферы использования этих материалов мешают присущие им недостатки:

- относительно высокая плотность, малый диапазон гранулометрического состава (так для керамзита и пеностекла он равен 5-20 мм);

- указанные известные материалы не обладают свойством паропроницаемости, требуют использования специальных органических вспенивателей, ограничены в использовании современных методов переработки, требуют при их производстве больших энергетических затрат.

В литературе и промышленной практике не известны неорганические гранулированные пеноматериалы, сочетающие в себе двойную аморфно-кристаллическую физико-химическую структуру и такие их эксплуатационные свойства, как смешанная открыто-замкнутая пористость, паропроницаемость, малая плотность вне зависимости от размера гранул (от 0,2 мм до 20 мм и более), возможность использования для их применения всех современных методов переработки, простота технологии изготовления и высокая стабильность результатов. Известные неорганические гранулированные пеноматериалы, такие как пеностекла (патенты РФ №№2255057, 2255058, 02255059, 02272005, 2087447, 2096376, 2064910) и керамзит, не обладают такими структурами и свойствами.

Задачей изобретения является создание неорганического гранулированного пеноматериала, который сохранил бы положительные качества, присущие пеностеклу и пенокерамике, и одновременно приобрел бы новые качества:

а) низкую плотность, равную 100 кг/м³;

б) возможность технологического регулирования плотности в пределах от 100 кг/м³ до 250 кг/м³ и более;

в) возможность технологического регулирования размеров вспененных гранул в пределах от 0,2 мм до 20 мм и более;

г) регулируемую паропронициемость, обусловленную определенным сочетанием открытых и закрытых пор;

д) упрощение технологии производства, исключение использования каких-либо органических добавок (порофоров);

е) возможность применения для переработки сырьевых материалов современных технологических достижений.

По изобретению на комплексной технологической линии в зависимости от обеспеченности завода сырьем или необходимости получения материала с заданными физико-механическими свойствами иногда возникает необходимость использовать различные или несколько видов источников сырья, при этом возможно получение неорганического гранулированного пеноматериала трех видов:

- пеностекла из стеклобоя;

- пеностеклокерамики из опал-кристобалитовых пород (диатомит, опока, трепел);

- неорганического гранулированного пеностеклокерамического материала из смеси стеклобоя и опал-кристобалитовых пород.

Благодаря достигнутым свойствам полученный материал может использоваться:

- в качестве тепло-звуко-огне-изоляционной засыпки;

- в качестве заполнителя в легких бетонах.

Их использование можно осуществлять нижеследующими методами:

а) засыпкой вспененных гранул неорганического пеноматериала в полости изолируемых строительных и технических конструкций, исходя из требуемого коэффициента сопротивления тепло-звукопередаче, устанавливают гранулометрический состав засыпки (плотность гранул - от 100 до 250 кг/м³ и их размер - от 0,2 до 20 и более мм);

б) засыпкой вспененных гранул неорганического пеноматериала в форму, в том числе непрерывно движущуюся, и их заливку или напыление отверждающимся, в том числе вспенивающимся, связующим, устанавливая гранулометрический состав засыпки (плотность, размер гранул и их количество в единице объема формы), исходя из требуемых физико-механических и тепло-звуко-физических свойств производимого изделия;

в) замешиванием вспененных гранул неорганического пеноматериала с отверждающимся, в том числе вспенивающимся связующим и образованием заливочной или напыляемой смеси и последующую укладку ее в форму или несъемную опалубку.

Пористые теплоизоляционные материалы на силикатной основе, включая гранулированное пеностекло, представляют собой неорганическую пену высокой кратности, образующуюся за счет выделения газов в вязком стеклообразном расплаве и представляющую собой ячеистую структуру с закрытыми порами, стенки которой состоят из стекловидной фазы с кристаллическими включениями.

Процесс изготовления таких материалов состоит из обработки исходных сырьевых материалов, получения пенообразной массы сырцовых гранул, вспенивания их во вращающейся проходной барабанной печи и охлаждения вспененных гранул.

Пеносиликатный материал представляет собой легкие гранулы ячеистой структуры. Ячеистая структура образуется в процессе термической обработки сырцовых гранул при температуре 720-850ºС. При этой температуре происходит выделение газов, формирование пористого силиката. Выделяющиеся газы увеличивают кажущийся объем заготовки, образуя ячеистую структуру типа пены.

Для получения гранулированного пеностекла обычно используют в качестве сырья смесь порошков стекла и газообразующего компонента в присутствии неорганической связки, в качестве которой обычно используют жидкое стекло. Такие способы получения гранул описаны в литературе: Демидович Б.К. «Производство и применение пеностекла». Минск: «Наука и техника», 1972, с. 304; Демидович Б.К. «Пеностекло». Минск: «Наука и техника», 1975, с. 248; Патент на изобретение РФ №2079468 «Способ получения керамических сфероидов»; Патент на изобретение РФ №2158716 «Композиция для изготовления сферических гранул для теплоизоляционного материала». Принцип такой, что смесь гранулируют, сушат до придания гранулам прочности и нагревают во вращающейся печи до размягчения стекла и вспенивания массы за счет выделения газообразных соединений, что происходит при температуре 720-850°С. В результате из печи выходят сферические гранулы пеносиликатных материалов.

Материалы насыпного типа могут быть изготовлены и из стеклобоя. Известны технические решения (Патент РФ №2162825 «Способ изготовления гранулированного пеностекла из стеклобоя; Патент на полезную модель РФ №10169 «Комплексная технологическая линия производства гранулированного стекла из стеклобоя»; Патент на полезную модель РФ №47354 «Технологическая линия производства гранулированных пористых материалов»). Сущность предлагаемых решений заключается в измельчении стеклобоя, гранулировании порошка со связующей добавкой на тарельчатом грануляторе, сушке и вспенивании полученных гранул во вращающейся печи в присутствии разделительной среды и последующее отделение готовых гранул от разделительной среды.

Недостатком известных технологических линий производства пеностекла является невозможность получения гранулированного материала с малым размером зерна - 0,20 мм и ориентация линий исключительно на использование одного вида сырья - стеклобоя, дефицитного и относительно дорогого сырья при наличии более доступных дешевых сырьевых материалов, таких как кремнеземистые осадочные породы

Известны комплексные технологические линии производства гранулированных пористых материалов (Патент РФ №75653; Патент РФ №46751; Патент РФ №2291126), состоящие из участка подготовки кремнеземсодержащего компонента и параллельно расположенного участка подготовки щелочного компонента. Первый участок содержит накопительные бункеры кремнеземсодержащей породы, последовательно установленные устройства для грубого и мелкого измельчения и помольное оборудование. Второй участок содержит оборудование для подготовки вспомогательного сырья и материалов для получения щелочной добавки в виде водного раствора неорганической щелочи - NaOH, включает бункер для сухих веществ с весовым дозатором, дозатор водяной и смеситель для смешивания сухих веществ с водой. Третий участок - смешения и формования сырцовых гранул включает сушилку для отформованных гранул, печь для обжига, охладитель, классификатор, бункеры-накопители и склад готовой продукции.

Известна комплексная технологическая линия производства гранулированных пористых материалов (Патент РФ№126328). Линия содержит бункеры для приема и хранения запасов сырья, оборудование для предварительного измельчения сырья, оборудование для дозирования компонентов и добавок, оборудование для сухого и мокрого помола, смеситель-гранулятор скоростного типа, оборудование для сушки, вспенивания и отжига продукта, классификатор, транспортное оборудование для подачи сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, участка складирования и упаковки готовой продукции.

Отличительной особенностью линии является наличие двух параллельно действующих участков обработки сырьевых материалов, соединенных со смесителем системой транспортеров и трубопроводов с системой дозирования, что позволяет использовать для производства сырцовых гранул не менее трех основных компонентов.

Первый участок подготовки кремнеземсодержащего сырья - опоки, трепела, диатомита и др. включает приемный бункер для кремнеземсодержащего материала, сушилку, устройства грубого и тонкого измельчения, накопительный бункер, аттритор сухого помола.

Второй участок обработки сырьевых материалов предназначен для обработки и дозирования добавок - щелочных компонентов, в том числе силикат - глыбы, стеклобоя, металлургических шлаков, соды кальцинированной, гидроксида натрия (едкого натра), а также мокрого помола с получением связующего раствора и его хранения при непрерывном перемешивании в планетарно-шнековом смесителе.

Общим недостатком технологических линий, описанных выше, является их узкоспециализированная направленность на использование одного вида сырья - либо стеклобоя, либо диатомита, опоки, трепела. Они не могут использоваться для получения гранулированных теплоизоляционных материалов из других видов сырья с высоким содержанием кремнезема, либо из комбинаций нескольких видов сырья, например, смеси стеклобоя и опал-кристобалитовых пород, без существенной переналадки оборудования.

Наиболее близким по технической сущности является Патент РФ №62393, кл. С03С 11/00, опубл. 10.03. 2007, Бюллетень №7 «Комплексная технологическая линия производства гранулированного пористого материала». Линия состоит из двух участков обработки сырья и общего для них участка смешения, формования и получения гранул. Линия включает приемные бункеры, оборудование для измельчения сырья, аттриторы, смесители, системы подачи воды и добавок, распылительную сушилку, гранулятор тарельчатый, сушилку для сырцовых гранул, печь вспенивания, охладитель, классификатор, склад готовой продукции.

Недостатком технологической линии является сложность технологического процесса, большое количество дробильного и помольного оборудования. На каждой из линий установлены аттриторы мокрого помола, которые готовят два вида суспензий, затем суспензии перемешивают в смесителе-диспергаторе с получением третьего вида суспензии, большое количество насосов для перекачки суспензий, накопительных емкостей с мешалками, сушка усредненной суспензии в распылительной сушилке с получением пресс-порошка, гранулирование его на тарельчатом грануляторе, сушилка для сушки сырцовых гранул, вращающаяся печь для их вспенивания. Все это связано с большими материальными и энергетическими затратами как на основное, так и на дополнительное оборудование, что увеличивает капитальные и текущие затраты и, соответственно, себестоимость продукта.

Задачей предлагаемого решения является разработка объединенной системы технологических линий по производству насыпного гранулированного теплоизоляционного ячеистого пеностеклокерамического материала с размером зерен 0,2-20 мм. Материал может использоваться в сухих строительных смесях, теплых штукатурках, тепло-звуко-огне-изоляционных засыпках, в качестве заполнителя в легких бетонах и т.д. Система технологических линий приспособлена для использования и переработки различных видов сырья: природного минерального сырья - оксида кремния аморфной модификации, например, диатомита, опоки, трепела и техногенных или бытовых отходов, например, стеклобоя по эффективной высокопроизводительной технологической схеме.

Отличительной особенностью системы технологических линий является ее способность работать или на одном стеклобое, или на одном диатомите, опоке, трепеле, или на смеси опал-кристобалитовой породы со стеклобоем в различных соотношениях без ущерба для качества получаемого материала. Фактически она состоит из четырех технологических линий, каждая из которых способна работать самостоятельно без переналадки оборудования.

Поставленная задача решается с помощью заявленной объединенной системы технологических линий, включающей линию получения гранулированного пеностекла из стеклобоя, линию получения гранулированного пеностеклокерамического материала из опал-кристобалитового сырья, а также комбинированную линию получения неорганического гранулированного пеноматериала, при этом линии состоят из общих для линии получения гранулированного пеностекла из стеклобоя и комбинированной линии получения неорганического гранулированного пеноматериала участка обработки стеклообразного сырьевого компонента и участка приготовления порообразователя для получаемой на участке обработки стеклообразного сырьевого компонента композиции, общего для линии получения гранулированного пеностеклокерамического материала из опал-кристобалитового сырья и комбинированной линии получения неорганического гранулированного пеноматериала участка обработки сырья, а также общего для всех упомянутых линий участка смешения, формования и получения гранул из полученной на, по меньшей мере, одном из упомянутых участков обработки сырья композиции, при этом участок обработки стеклообразного сырьевого компонента включает последовательно установленные приемный бункер стеклобоя, щековую дробилку, мойку стеклобоя, сушилку стеклобоя, молотковую дробилку, бункер накопительный для дробленого стеклобоя, объемный дозатор, аттритор сухого помола или шаровую мельницу или мельничный комплекс «Трибокинетика-6000», бункер-накопитель, дозатор; участок приготовления порообразователя для стеклобоя включает последовательно установленные емкости для хранения жидкого натриевого стекла и порообразователя с дозаторами, лопастную мешалку; участок обработки кремнеземсодержащего сырья включает последовательно установленные площадку накопления и вылеживания сырья карьерной влажности, приемный бункер сырья, щековую или роторную дробилку, дробильно-измельчительную установку «Каскад», аттритор мокрого помола, насос для транспортирования суспензии, накопительную емкость, сушильно-грануляционную установку, бункер гранулята, камерную или туннельную печь для температурной обработки гранулята, аттритор сухого помола, бункер-накопитель и дозатор; участок смешения, формования и получения гранул включает последовательно установленные лопастный смеситель-предгранулятор, тарельчатый гранулятор, сушилку, вращающуюся печь для вспенивания гранул, охладитель гранул, классификатор или вибросито-транспортер, склад готовой продукции. Настоящее изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 приведена технологическая схема заявленной объединенной системы технологических линий по производству гранулированного пеностеклокерамического материала.

Технологическая схема включает в себя следующее оборудование:

1 - приемный бункер стеклобоя;

2 - щековая дробилка;

3 - мойка;

4 - сушилка стеклобоя;

5 - молотковая дробилка;

6 - бункер-накопитель стеклопорошка;

7 - объемный дозатор;

8 - аттритор сухого помола (или шаровая мельница или «Трибокинетика-6000»);

9 - бункер-накопитель;

10 - дозатор;

11- емкости для хранения жидкого стекла;

12 - емкость для хранения глицерина;

13 - лопастная мешалка;

14 - лопастный смеситель-предгранулятор;

15 - тарельчатый гранулятор;

16 - сушилка;

17 - печь для вспенивания гранул (электрическая или газовая);

18 - охладитель гранул (емкостный или воздушный);

19 - классификатор (вибросито-транспортер);

20 - склад готовой продукции;

21 - площадка для накопления и вылеживания сырья (диатомит, опока, трепел);

22 - приемный бункер опал-кристобалитового сырья;

23 - дробилка (щековая или роторная);

24 - дробильно-измельчительная установка «Каскад»;

25 - аттритор мокрого помола;

26 - емкость для компонентов, содержащих оксиды щелочных металлов;

27 - насос для транспортирования суспензии;

28 - накопительная емкость с лопастной мешалкой для хранения суспензии;

29 - сушильно-грануляционная установка;

30 - бункер гранулята;

31 - печь камерная или туннельная;

32 - аттритор сухого помола;

33 - бункер-накопитель;

34 - дозатор;

35 - бункер-дозатор для каолина.

Вариант 1.

Технологическая линия получения пеностекла из стеклобоя.

Сущность технического решения заключается в том, что способ получения гранулированного пеностекла включает получение композиции из порошка стекла, газообразователя и водного раствора силиката натрия, формирования гранул и последующую их обработку. В качестве газообразователя используют глицерин, а приготовление композиции совмещают с формированием гранул путем перемешивания в лопастном смесителе. При этом глицерина берут в количестве 0,1-1,5% от массы стеклопорошка.

Линия состоит из трех участков:

- участка обработки стеклообразного сырьевого компонента;

- участка приготовления порообразователя;

- участка смешения, формования и получения гранул.

Участок обработки стеклообразного сырьевого компонента - стеклобоя, включает последовательно установленное оборудование - приемный бункер 1, щековую дробилку 2, мойку 3, сушилку 4, молотковую дробилку 5, бункер-накопитель 6 для дробленого сырья, объемный дозатор 7, аттритор сухого помола 8, бункер-накопитель 9 с дозатором 10.

Участок приготовления порообразователя включает площадку для хранения поступающих на завод емкостей 11 с жидким стеклом и емкостей 12 с глицерином, а также лопастную мешалку 13 для смешивания в заданных пропорциях воды, глицерина и жидкого стекла.

Участок смешения, формования и получения гранул включает лопастный смеситель-предгранулятор 14, тарельчатый гранулятор 15, барабанную сушилку 16, вращающуюся печь 17 вспенивания гранул, охладитель 18 гранул, классификатор 19 и склад готовой продукции 20.

Технологическая линия получения пеностекла из стеклобоя работает следующим образом.

На участке обработки стеклообразного сырьевого компонента периодически загружаемое в приемный бункер 1 сырье подается в щековую дробилку 2 для первичного дробления, затем после мойки 3 и сушилки 4, стеклобой поступает на молотковую дробилку 5, где осуществляется вторичное дробление сырья до фракции 0,5 мм. Стеклянный порошок поступает в бункер-накопитель 6, откуда через дозатор поступает в шаровую мельницу, или аттритор сухого помола или мельничный комплекс «Трибокинетика-6000» 8, где происходит тонкое измельчение порошка до 0,045-0,050 мм. Измельченный порошок засыпается в бункер-накопитель 9 и через дозатор 10 поступает в лопастный смеситель-предгранулятор 14.

Параллельно на участке подготовки порообразователя жидкое стекло из приемной емкости 11 и глицерин из емкости 12 поступают в лопастную мешалку 13. Водный раствор порообразователя и силиката натрия готовят путем смешивания 2 кг жидкого натриевого стекла с 0,2 кг технического глицерина и 1,0 литра воды. В качестве жидкого натриевого стекла можно использовать состав с силикатным модулем 2,0-3,5 и плотностью 1,3-1,5 кг/м³, что отвечает ГОСТ 13078-81. Технический глицерин должен соответствовать ГОСТ 6824-96. Подготовленный порообразователь через дозирующее устройство также поступает в лопастный смеситель 14.

На участке смешивания, формования и получения гранул в работающий смеситель 14 постепенно дозируют водный раствор смеси порообразователя и жидкого стекла. Туда же подают и дозированное количество стеклопорошка фракции менее 50 мкм. и воды. Смесь тщательно перемешивают в течение 15-30 минут в лопастном смесителе-предгрануляторе 14 до образования зародышей гранул, подают их в тарельчатый гранулятор 15, где в течение 15-20 минут происходит уплотнение и увеличение размера сырцовых гранул до заданного размера.

Сырцовые гранулы, имеющие влажность 15-18%, сушат при температуре 140-400ºС 10-60 минут в сушилках туннельного или барабанного типа 16. Высушенные гранулы подают во вращающуюся печь вспенивания, смешивают их с каолином, подаваемым из бункера 35. Каолин используется в качестве разделительной среды из расчета 5-15% от массы гранул. Гранулы нагреваются до температуры 720-800ºС, выдерживаются 5-10 минут и постепенно охлаждаются до завершения процесса спекания и стеклования. Гранулы окончательно охлаждаются в охладителе 18 - бункере-накопителе готовой продукции или на воздухе. Материал рассевают на фракции на классификаторе 19 (вибросито-транспортер), после чего полученное гранулированное пеностекло упаковывают в соответствующие емкости и отправляют на склад готовой продукции 20.

Вариант 2.

Технологическая линия получения пеностеклокерамического материала из опал-кристобалитового сырья - диатомита, или опоки, или трепела.

Сущность технического решения заключается в том, что способ получения пеностеклокерамического гранулированного материала включает получение композиции из порошка одной из опал-кристобалитовых пород или их смеси, и сухого гидроксида натрия марки TP, соответствующего ГОСТ 2263-79, загружаемого одновременно с порошком опоки или диатомита или трепела в аттритор мокрого помола в количестве 15-30% от массы порошка. Перемешивание смеси происходит в течение 15-25 минут. Грануляция суспензии происходит методом сушки с одновременным распылением в сушильно-грануляционной установке. Термическая обработка гранулированной сырьевой смеси производится в туннельной или камерной печи при температуре 450-600ºС в течение 1,0-1,5 часов с образованием высокомодулъных силикатов и последующим их измельчением в аттриторе сухого помола в течение 10-15 минут. Первичная грануляция молотой сырьевой смеси происходит в лопастном смесителе-предгрануляторе и далее мелкогранулированная смесь обрабатывается по технологии, общей для варианта 1 по получению пеностекла.

Линия состоит из двух участков:

- участка обработки кремнеземсодержащего сырья;

- участка формования и получения гранул.

Участок обработки кремнеземсодержащего сырья включает площадку накопления и вылеживания сырья карьерной влажности 21, приемный бункер кремнеземистого сырья 22, щековую или роторную дробилку 23, дробильно-измельчительную установку «Каскад» 24, аттритор мокрого помола 25, емкость 26 для компонентов, содержащих оксиды щелочных металлов, насос 27 для транспортирования суспензии, накопительную емкость 28 с лопастной мешалкой для перемешивания суспензии, сушильно-грануляционную установку 29, бункер 30 гранулята, печь 31 для температурной обработки гранулята, аттритор сухого помола 32, бункер-накопитель 33 с дозатором 34.

Участок формования и получения гранул содержит общее с вариантом 1 оборудование: лопастный смеситель-предгранулятор, тарельчатый гранулятор 15, сушилку 16 сырцовых гранул, печь 17 вспенивания гранул, охладитель 18 гранул классификатор 19, склад готовой продукции 20.

Технологическая линия работает следующим образом.

Кремнеземсодержащее сырье: диатомит, опока, трепел из карьера складируется на площадке 21, где вылеживается в течение 4-5 месяцев и периодически загружается в приемный бункер 22. Оттуда сырье подается в щековую или роторную дробилку 23 для первичной обработки. Дальнейшее транспортирование, дробление, перемешивание, измельчение до фракции 1-2 мм осуществляется на одной дробильно-измельчительной установке «Каскад» 24 (одна установка «Каскад» заменяет собой роторный измельчитель, вальцы грубого помола, дробилку валковую, смеситель двухвальный, предлагаемые в прототипе). Из установки «Каскад» 24 материал загружается в аттритор мокрого помола 25 для тонкого помола и механо-химической активации. В аттритор 25 загружается опал-кристобалитовая порода, измельченная до фракции 1-2 мм, добавляется вода и щелочной компонент из емкости 26 в заданном соотношении (аттритор заменяет собой смеситель двухвальный и смеситель планетарно-шнековый, предлагаемые в прототипе). Смесь перемешивается в течение 15-25 минут, при этом опал-кристобалитовая порода дополнительно измельчается до 0,080-0,040 мм и полученная суспензия насосом 27 транспортируется в накопительную емкость 28 с лопастной мешалкой, где суспензия непрерывно перемешивается для предотвращения расслаиваемости. Затем насосом суспензия транспортируется в вертикальную сушильно-грануляционную установку 29, в которой сушка и гранулирование происходят одновременно во времени и пространстве в течение 10-20 секунд. Влажность межогранулированного порошка составляет 5-7%. После сушильно-грануляционной установки 29 часть порошка может сразу направляться на сушку в сушилку 16 и вспенивание во вращающуюся печь 17 и далее по схеме аналогично варианту 1 по получению пеностекла - гранулы сушат в сушилке 16, подают во вращающуюся печь вспенивания 17, смешивают их с каолином, подаваемым из бункера 35, нагревают до температуры 720-800ºС, выдерживают 5-10 минут, охлаждают, классифицируют и отправляют на склад готовой продукции 20. Полученный материал считается готовым продуктом и может использоваться в качестве засыпной теплоизоляции. Другая часть порошка отбирается из сушильно-грануляционной установки 29 в бункер 30 гранулята и дозированно поступает на термообработку. Термическая обработка гранулированной сырьевой смеси производится в туннельной или камерной печи 31 при температуре 450-600ºС в течение 1,0-1,5 часов для образованием высокомодульных силикатов. Последующее их измельчение происходит в аттриторе сухого помола 32 в течение 10-15 минут. Гранулированная сырьевая смесь измельчается до удельной поверхности 10000-20000 см²/г, собирается в бункере-накопителе 33 и через дозатор 34 поступает в лопастный смеситель 14. Первичная грануляция молотой сырьевой смеси происходит в лопастном смесителе-предгрануляторе и далее процесс протекает по технологии, общей для варианта 1 по получению пеностекла. Получается пеностеклокерамический материал фракции 0,2-20 мм.

Вариант 3.

Комбинированная технологическая линия получения неорганического гранулированного пеноматериала со смешанной открыто-закрытой пористой структурой и низкой плотностью.

Линия состоит из четырех участков:

- участка приготовления порообразователя;

На участке обработки стеклообразного сырьевого компонента стеклобой обрабатывается по варианту 1.

На участке приготовления порообразователя порообразователь получают согласно варианту 2.

Измельченный до фракции 5 мкм стеклянный порошок и приготовленный в лопастной мешалке 13 порообразователь смешиваются в лопастном смесителе 14.

На участке обработки кремнеземсодержащего сырья опал-кристобалитовое сырье, переработанное по варианту 2 и измельченное до удельной поверхности 10000-20000 г/см² в аттриторе сухого помола 32 поступает также в лопастный смеситель 14, где происходит смешение двух шихт, их усреднение и получение высокооднородной смеси.

На участке смешения, формования и получения гранул высокооднородная смесь после лопастного смесителя 14 подается на тарельчатый гранулятор 15, куда одновременно подается вода или водный раствор связующего для обеспечения процесса гранулирования. Образовавшиеся гранулы транспортером через сушилку 16, где они подвергаются сушке отходящими газами от печи вспенивания 17, поступают непосредственно в печь вспенивания 17. При прохождении через печь вспенивания 17 гранулы подвергаются термической обработке, вспениваются и приобретают окончательный объем и форму. В печь вспенивания 17 из бункера-дозатора 35 подается разделительная присыпка - тонкомолотый каолин. После вспенивания гранулы проходят (отжиг) в охладителе 18, где одновременно происходит отсев присыпки. Подача и возврат присыпки закольцованы через бункер-дозатор 35. Затем гранулы пневмотранспортом подаются на классификатор 19, представляющий собой вибросито-транспортер, и распределяются по бункерам склада готовой продукции 20 по фракциям.

По изобретению неорганический гранулированный пеноматериал, полученный указанным выше способом, сочетает в себе двойную аморфно-кристаллическую физико-химическую структуру, образованную взаимодействием двух начал - кремнийсодержащего компонента (опал-кристобалитовая порода) и алюмосодержащего компонента (отходы стекла) и характеризуется смешанной открыто-закрытой пористостью и низкой плотностью, равной от 100 кг/м³.

В рамках заявленных технических решений:

- в качестве тонкодисперсного силикатного минерального сырья можно использовать известные минералы, содержащие аморфный кремнезем диатомит, опоку, трепел.

- в качестве жидкого натриевого стекла можно использовать состав с силикатным модулем 2,0-3,5 и плотностью 1,3-1,5, что отвечает ГОСТ 13078-81;

- в качестве порообразователя для стеклобоя - глицерин технический по ГОСТ 6824-96;

- в качестве отверждающегося связующего, когда производят замешивание в него неорганического гранулированного пеноматериала с образованием заливочной или напыляемой массы, можно использовать известные реакционные жидкие, в том числе вспенивающиеся, системы, как органического, так и неорганического типа. Среди них, и это предпочтительно, неорганические связующие типа цемента, извести, жидкого натриевого стекла и их смесей;

- олигомерные композиции, в том числе, многокомпонентные: полиуретановые, эпоксидные, феноло-формальдегидные, карбамидные.

Для осуществления изобретения в опытном и опытно-промышленном масштабе по технологической схеме, приведенной на фиг. 1, имеются все необходимые материалы, компоненты и основное оборудование.

Проведенные экспериментальные работы и исследования показали хорошую воспроизводимость положительных свойств получаемого неорганического гранулированного пеноматериала на основе трепела Калужской области месторождения Мурачевская гора и техногенного отхода - оконного или тарного стекла.

Заявленная объединенная система технологических линий создана на заводе по производству гранулированного пористого теплоизоляционного материала, получаемого на основе местной сырьевой базы. Она обеспечивает эффективное промышленное производство гранулированных пористых материалов на основе многокомпонентных, не менее двухкомпонентных, смесей, причем основным из исходных материалов являются осадочные кремнеземсодержащие породы. Получаемый на разработанной комплексной технологической линии гранулированный пористый теплоизоляционный материал экологически чистый, имеет следующие технические характеристики:

- насыпная плотность (в зависимости от размера гранул) - от 100 до 250 кг/м³;

- размер гранул (средний диаметр) - от 0,2 до 20 мм;

- водопоглощение - не более 2% (по объему);

- предел прочности при сжатии - не менее 0,8МПа;

- теплопроводность в насыпном состоянии - не более 0,051-0,078 Вт/МK.

Claims

1. Объединенная система технологических линий, отличающаяся тем, что включает линию получения гранулированного пеностекла из стеклобоя, линию получения гранулированного пеностеклокерамического материала из опал-кристобалитового сырья, а также комбинированную линию получения неорганического гранулированного пеноматериала, при этом линии состоят из общих для линии получения гранулированного пеностекла из стеклобоя и комбинированной линии получения неорганического гранулированного пеноматериала участка обработки стеклообразного сырьевого компонента и участка приготовления порообразователя для получаемой на участке обработки стеклообразного сырьевого компонента композиции, общего для линии получения гранулированного пеностеклокерамического материала из опал-кристобалитового сырья и комбинированной линии получения неорганического гранулированного пеноматериала участка обработки сырья, а также общего для всех упомянутых линий участка смешения, формования и получения гранул из полученной на, по меньшей мере, одном из упомянутых участков обработки сырья композиции, при этом участок обработки стеклообразного сырьевого компонента включает последовательно установленные приемный бункер стеклобоя, щековую дробилку, мойку стеклобоя, сушилку стеклобоя, молотковую дробилку, бункер накопительный для дробленого стеклобоя, объемный дозатор, аттритор сухого помола или шаровую мельницу или мельничный комплекс “Трибокинетика - 6000”, бункер-накопитель, дозатор; участок приготовления порообразователя для стеклобоя включает последовательно установленные емкости для хранения жидкого натриевого стекла и порообразователя с дозаторами, лопастную мешалку; участок обработки кремнеземсодержащего сырья включает последовательно установленные площадку накопления и вылеживания сырья карьерной влажности, приемный бункер сырья, щековую или роторную дробилку, дробильно-измельчительную установку “Каскад”, аттритор мокрого помола, насос для транспортирования суспензии, накопительную емкость, сушильно-грануляционную установку, бункер гранулята, камерную или туннельную печь для температурной обработки гранулята, аттритор сухого помола, бункер-накопитель и дозатор; участок смешения, формования и получения гранул включает последовательно установленные лопастной смеситель-предгранулятор, тарельчатый гранулятор, сушилку, вращающуюся печь для вспенивания гранул, охладитель гранул, классификатор или вибросито-транспортер, склад готовой продукции.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве опал-кристобалитового сырья используют диатомит, или опоку, или трепел, или их смесь при любом соотношении компонентов.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве жидкого натриевого стекла используют состав с силикатным модулем 2,0-3,5 и плотностью 1,3-1,5.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве порообразователя для стеклобоя используют технический глицерин.