RU60517U1

RU60517U1 - DEVICE FOR MANUFACTURING PRODUCTS FROM GLASS-CRYSTAL FOAM CERAMICS

Info

Publication number: RU60517U1
Application number: RU2006130692/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Трофимович Андрианов; Валерий Сергеевич Бакунов; Николай Евгеньевич Коробов; Василий Михайлович Короткий; Виктор Александрович Кочетков; Борис Степанович Черепанов; Евгений Михайлович Шелков
Original assignee: Валерий Сергеевич Бакунов
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2007-01-27

Abstract

Полезная модель относится к области производства пористых строительных материалов, более конкретно, к устройству для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, являющейся продуктом обжига глинистых смесей, и может найти применение при производстве из местного сырья сравнительно дешевых конструкционных, стеновых и теплоизоляционных изделий для строительства сооружений гражданского и промышленного назначения. Решаемой задачей полезной модели является разработка эффективного устройства, обладающего высокой производительностью при изготовлении строительных и теплоизоляционных изделий различного назначения из материала, имеющего структуру стеклокристаллической пенокерамики (керпена). Другой задачей является использование при производстве указанных изделий дешевых видов природного сырья, в частности, глин Подмосковья и отходов стекольной или металлургической промышленности. Указанная задача решается тем, что в устройстве для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, содержащем средства для подготовки шихты на основе глинистого сырья и формовки полуфабриката, туннельную обжиговую печь с роликовым транспортером и блоки управления режимами ее работы, согласно полезной модели, 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. Кроме того, оборудование для подготовки шихты может быть выполнено с возможностью помола суглинка легкоплавких глин, стеклопорошка и газообразующего карбида кремния до дисперсности 10-300 мкм и их смешивания при следующем соотношении компонентов, % масс.: суглинок 50-98, стеклопорошок 1,0-49, карбид кремния 0,05-0,7, причем средства для формовки полуфабриката могут содержать оборудование для полусухого и\или пластического формования, туннельная обжиговая печь может быть выполнена газопламенной или мазутной 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, а средства для отжига изделий могут содержать леер последовательного или параллельного действия. Описание на 6 л., ф-ла 2 пп., фиг. на 1 л.The utility model relates to the production of porous building materials, more specifically, to a device for manufacturing products from glass-ceramic foam ceramics, which is a product of firing clay mixtures, and can be used in the production of relatively cheap structural, wall and thermal insulation products for the construction of civil and industrial purpose. The problem of the utility model to be solved is the development of an effective device with high productivity in the manufacture of building and heat-insulating products for various purposes from a material having the structure of glass-ceramic foam ceramics (kerpen). Another objective is the use in the production of these products of cheap types of natural raw materials, in particular, clay of the Moscow region and waste from the glass or metallurgical industry. This problem is solved by the fact that in a device for manufacturing products from glass-ceramic foam ceramics containing means for preparing a mixture based on clay raw materials and molding a semi-finished product, a tunnel kiln with a roller conveyor and control units for its operation modes, according to a utility model, means for preparing the mixture and moldings contain equipment for grinding, mixing and molding semi-finished products based on low-melting clay, glass-crystalline fillers and inorganic gas-forming additives ok, the tunnel kiln is made with the possibility of controlling the speed of firing the semi-finished product by changing its volumetric parameters, for this purpose along the length and cross section of the furnace, mainly in the field of gas generation of inorganic additives in the mass of the semi-finished product, sensors are installed to measure its temperature and the distance from the furnace roof to the outer surface semi-finished product, the outputs of the sensors are connected through the 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 second group control units for the operation of gas-flame burners and with the input of the third control unit adjustable drive roller conveyor of the furnace. In addition, the equipment for the preparation of the mixture can be made with the possibility of grinding loam of low-melting clay, glass powder and gas-forming silicon carbide to a dispersion of 10-300 microns and mixing them in the following ratio of components,% mass .: loam 50-98, glass powder 1.0- 49, silicon carbide 0.05-0.7, moreover, the means for forming the semi-finished product may contain equipment for semi-dry and / or plastic molding, the tunnel kiln can be made of flame or fuel oil slotted type with an upper and lower location 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, and the means for annealing the products may contain a series or parallel rail. Description on 6 l., Fla 2 pp., Fig. for 1 liter

Description

Полезная модель относится к области производства пористых строительных материалов, более конкретно, к устройству для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, являющейся продуктом обжига глинистых смесей, и может найти применение при производстве из местного сырья 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 device for manufacturing products from glass-ceramic foam ceramics, which is a product of firing clay mixtures, and can be used in the production of relatively cheap structural, wall and thermal insulation products for the construction of civil and industrial purpose.

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, 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 author's certificate No. 1211241, 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 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 obtained ceramic material.

Наиболее близким техническим решением является устройство для производства пористого керамического материала, содержащее средства для подготовки шихты на основе глинистого сырья, оборудование для формовки полуфабриката, обжиговую печь с роликовым транспортером и блоки управления режимами ее работы (см. авт. св. СССР №1470693, 1989 г. - прототип).The closest technical solution is a device for the production of porous ceramic material, containing means for preparing a mixture based on clay raw materials, equipment for forming a semi-finished product, a kiln with a roller conveyor, and control units for its operating modes (see ed. St. USSR No. 1470693, 1989 g. - prototype).

Получаемый с помощью данного устройства пористый керамический материал (пеностекло) включает продукт обжига глинистого компонента, стеклокристаллической фазы и газообразующих добавок. К недостаткам известного устройства можно отнести малую производительность, связанную с сравнительно высоким временем обжига полуфабриката, достигающим в обычных условиях десятков часов. При снижении времени обжига полуфабриката из шихты указанного состава в условиях отсутствия корректировки температурных режимов по длине обжиговой печи наблюдается растрескивание получаемых изделий. Кроме того, получаемые в таком устройстве изделия из пористого материала имеют сравнительно большую теплопроводность и малую морозоустойчивость, что сужает область их использования.Obtained using this device, the porous ceramic material (foam glass) includes the product of firing the clay component, the glass crystalline phase and gas-forming additives. The disadvantages of the known device include the low productivity associated with the relatively high firing time of the semi-finished product, reaching under ordinary conditions tens of hours. When reducing the firing time of the semi-finished product from the mixture of the specified composition in the absence of adjustment of temperature conditions along the length of the kiln, cracking of the resulting products is observed. In addition, products made of a porous material obtained in such a device have a relatively high thermal conductivity and low frost resistance, which narrows the scope of their use.

Решаемой задачей полезной модели является разработка эффективного устройства, обладающего высокой производительностью при изготовлении строительных и теплоизоляционных изделий различного назначения из материала, имеющего структуру стеклокристаллической пенокерамики (керпена). Другой задачей является использование при производстве указанных изделий дешевых видов природного сырья, в частности, глин Подмосковья и отходов стекольной или металлургической промышленности.The problem of the utility model to be solved is the development of an effective device with high productivity in the manufacture of building and heat-insulating products for various purposes from a material having the structure of glass-ceramic foam ceramics (kerpen). Another objective is the use in the production of these products of cheap types of natural raw materials, in particular, clay of the Moscow region and waste from the glass or metallurgical industry.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, содержащем средства для подготовки шихты на основе глинистого сырья и формовки полуфабриката, туннельную обжиговую печь с роликовым транспортером и блоки управления режимами ее работы, согласно полезной модели, 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.This problem is solved in that in a device for manufacturing products from glass-ceramic foam ceramics containing means for preparing a mixture based on clay raw materials and molding a semi-finished product, a tunnel kiln with a roller conveyor and control units for its operation modes, according to a utility model, means for preparing the mixture and moldings contain equipment for grinding, mixing and molding semi-finished products based on low-melting clay, glass-crystalline fillers and inorganic gas-forming additives ok, the tunnel kiln is configured to control the speed of firing the semi-finished product by changing its volumetric parameters, for this purpose along the length and cross section of the furnace, mainly in the field of gas generation of inorganic additives in the mass of the semi-finished product, sensors are installed to measure its temperature and the distance from the furnace roof to the outer surface semi-finished product, the outputs of the sensors are connected through the 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 second group control units for the operation of gas-flame burners and with the input of the third control unit adjustable drive roller conveyor of the furnace.

Кроме того, оборудование для подготовки шихты может быть выполнено с возможностью помола суглинка легкоплавких глин, стеклопорошка и газообразующего карбида кремния до дисперсности 10-300 мкм и их смешивания при следующем соотношении компонентов, % масс.: суглинок 50-98, стеклопорошок 1,0-49, карбид кремния 0,05-0,7, причем средства для формовки полуфабриката могут содержать оборудование для полусухого и\или пластического формования, туннельная обжиговая печь может быть выполнена газопламенной или мазутной 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, а средства для отжига изделий могут содержать леер последовательного или параллельного действия.In addition, the equipment for the preparation of the mixture can be made with the possibility of grinding loam of low-melting clay, glass powder and gas-forming silicon carbide to a dispersion of 10-300 microns and mixing them in the following ratio of components,% mass .: loam 50-98, glass powder 1.0- 49, silicon carbide 0.05-0.7, moreover, the means for forming the semi-finished product may contain equipment for semi-dry and / or plastic molding, the tunnel kiln can be made of flame or fuel oil slotted type with an upper and lower location 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, and the means for annealing the products may contain a series or parallel rail.

Использование в данном устройстве указанного оборудования обеспечивает необходимый состав компонентов, их тщательное фракционирование, перемешивание до гомогенного состояния, формование и последующий обжиг. Датчики и блоки управления работой печи обеспечивают эффективную обратную связь по температуре обжига полуфабриката и его объемным параметрам на характерных участках рабочего пространства печи, в которых происходит процесс вспенивания газообразующих добавок и кристаллизации матрицы обжигаемого материала. При этом недостаточное или избыточное вспенивание образцов полуфабриката в данной зоне по длине или ширине печи приводит, соответственно, к увеличению или уменьшению расхода газа в горелках этой зоны и к необходимому изменению температуры обжига и скорости транспортировки обжигаемых изделий.The use of this equipment in this device provides the necessary composition of components, their careful fractionation, mixing to a homogeneous state, molding and subsequent firing. Sensors and control units for the operation of the furnace provide effective feedback on the firing temperature of the semi-finished product and its volumetric parameters on the characteristic sections of the working space of the furnace, in which the process of foaming gas-forming additives and crystallization of the matrix of the fired material. In this case, insufficient or excessive foaming of samples of the semi-finished product in a given zone along the length or width of the furnace leads, respectively, to an increase or decrease in gas flow in the burners of this zone and to a necessary change in the firing temperature and the speed of transportation of the fired products.

После обжига отформованного полуфабриката суглинок легкоплавких глин образует основу для образования керамической матрицы пористого материала. Стеклокристаллическая фаза в промежутках и стенках пор при этом формируется как за счет выделения стеклофазы из составляющих компонентов суглинка, так и преимущественно из стеклопорошка, входящего в состав исходной массы. Карбид кремния в соответствующих дозах при различных температурных режимах обжига обеспечивает вспенивание матрицы до заданной пористости.After firing the molded semi-finished product, the loam of fusible clays forms the basis for the formation of a ceramic matrix of the porous material. The glassy crystalline phase in the gaps and walls of the pores is thus formed both due to the release of the glass phase from the constituent components of the loam, and mainly from the glass powder, which is part of the initial mass. Silicon carbide in appropriate doses at various temperature conditions of firing provides foaming of the matrix to a given porosity.

Необходимым условием создания скоростной системы обжига для получения изделий из стеклокристаллической пенокерамики является также выполнение обжиговой печи в виде 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 по этой причине имеет указанные особенности в конструкции роликового транспортера, в расположении горелок и в системе корректировки уровня кристаллизации и пористости материала. Регулировка степени пористости обжигаемого материала в этих условиях может обеспечиваться изменением расхода горючего газа в различных газовых горелках, изменением скорости транспортировки изделий, а также выбором шага и углов установки горелок. Использование системы датчиков и блоков управления для регулировки температурных режимов работы печи по ее длине и, в меньшей степени, по ширине обеспечивает решение указанных задач при скоростной транспортировке полуфабриката в обжиговой печи в реальном масштабе времени.A prerequisite for creating a high-speed firing system for obtaining products from glass-ceramic foam ceramics is also to make a firing furnace in the form of a slot-type 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. For this reason, the tunnel kiln has the indicated features in the design of the roller conveyor, in the location of the burners and in the system for adjusting the crystallization level and porosity of the material. 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, as well as by choosing the pitch and installation angles of the burners. The use of a system of sensors and control units to adjust the temperature conditions of the furnace along its length and, to a lesser extent, across the width provides a solution to these problems during high-speed transportation of the semi-finished product in the kiln in real time.

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 суглинка, стеклопорошка и газообразующего карбида кремния определены экспериментально и являются оптимальными для 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, these ranges of the ratio of the components of loam, glass powder and gas-forming silicon carbide are determined experimentally and are optimal for solving the problem.

Такое выполнение устройства позволяет создать ряд высокопроизводительных технологий для изготовления серии теплоизоляционных и строительных изделий различного назначения из нового материала - стеклокристаллической пенокерамики или керпена (плотность 0,3-0,6 т\куб.м) - за счет существенного изменения процесса обжига полуфабриката в туннельной конвейерной печи щелевого типа. В результате использования указанных конструктивных и технологических особенностей устройства становится возможным значительное (в 4-6 раз) повышение скорости обжига изделий по сравнению с известными низкоскоростными системами обжига подобных изделий. Опытная отработка условий приготовления и обжига полуфабрикатов в предложенном устройстве обеспечила скоростные режимы его работы и высокое качество получаемых изделий с указанными характеристиками по плотности, прочности, водонепроницаемости, теплопроводности и морозостойкости.This embodiment of the device allows you to create a number of high-performance technologies for the manufacture of a series of heat-insulating and building products for various purposes from a new material - glass-ceramic foam ceramics or kerpen (density 0.3-0.6 t / cubic meter) - due to a significant change in the process of firing a semi-finished product in a tunnel slot-type conveyor furnace. As a result of using the indicated design and technological features of the device, it becomes possible to significantly (4-6 times) increase the speed of firing products in comparison with the known low-speed firing systems of such products. Experimental testing of the conditions for the preparation and roasting of semi-finished products in the proposed device ensured high-speed modes of its operation and 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 устройства для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, на фиг.2 показан поперечный разрез обжиговой печи.Figure 1 shows a block diagram of a device for manufacturing products from glass-ceramic foam ceramics, figure 2 shows a cross section of a calcining furnace.

Устройство для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики, (фиг.1) содержит отделение, условно обозначенное поз.1, для подготовки смеси на основе легкоплавких глин, стеклокристаллических наполнителей и газообразующих добавок, включающее помольное и смесительное оборудование (не указано) для грубой и финишной подготовки шихты необходимого для решения поставленной задачи физико-химического и фракционного состава. Поз.2 обозначено отделение, включающее прессовое оборудование (не указано) для полусухого или пластического формования из полученной шихты заготовок полуфабриката изделий определенной конфигурации, например, в виде блоков или плит. Из отделения 2 заготовки поступают в газопламенную туннельную обжиговую печь 3 щелевого типа с роликовым транспортером.A device for manufacturing products from glass-ceramic foam ceramics, (Fig. 1) contains a compartment, symbolically labeled position 1, for preparing a mixture based on fusible clays, glass-crystal fillers and gas-forming additives, including grinding and mixing equipment (not specified) for rough and finishing preparation charge necessary to solve the problem of physico-chemical and fractional composition. Pos.2 designates a compartment, including press equipment (not specified) for semi-dry or plastic molding of the obtained preform semi-finished product blanks of a certain configuration, for example, in the form of blocks or plates. From the compartment 2, the workpieces enter the gas-flame tunnel kiln 3 of the slotted type with a roller conveyor.

Для предложенного устройства длина печи составляет от 20 до 30 м, что в несколько раз меньше длины аналогичных обжиговых печей. Ролики 4 транспортера печи 3 имеют общий регулируемый блок привода 5, а газопламенные горелки 6, размещенные по длине и высоте печи 3, снабжены блоками 7 для регулирования подачи газа и значит температуры в печи 3. По длине и ширине обжиговой печи 3 со стороны ее свода, преимущественно в области газообразования неорганических добавок в массе полуфабриката, установлены пирометрические и оптические датчики 8 для измерения его температуры в соответствующих точках, а также для измерения расстояния от свода печи 3 до наружной поверхности полуфабриката. Выходы датчиков 8 соединены через блок обработки сигналов 9 с входом первого блока 10 управления режимами работы печи 3, выходы которого соединены с входами группы вторых блоков 7 для регулирования подачи газа и управления режимами работы газопламенных горелок, а также - с входом третьего блока 5 управления регулируемым приводом роликов 4 транспортера печи 3 (на фиг.1 третий блок 5 управления изображен совмещенным с регулируемым приводом роликового транспортера печи). Ролики 4 транспортера могут быть выполнены во входной и хвостовой частях печи из жаростойкой углеродистой стали, а в средней - из муллитокорунда и карборунда. На выходе печи 3 размещено средство для отжига изделий в виде леера 11 последовательного или параллельного действия. На выходе леера 11 имеется отделение 12 с установленным в нем оборудованием (не показано) для резки и калибровки изделий по сортаменту с последующим размещении изделий на складе 13 готовой продукции.For the proposed device, the length of the furnace is from 20 to 30 m, which is several times less than the length of similar kilns. The rollers 4 of the conveyor of the furnace 3 have a common adjustable drive unit 5, and gas-flame burners 6, placed along the length and height of the furnace 3, are equipped with blocks 7 for regulating the gas supply and therefore the temperature in the furnace 3. The length and width of the kiln 3 from the side of its roof , mainly in the field of gas generation of inorganic additives in the mass of the semi-finished product, pyrometric and optical sensors 8 are installed to measure its temperature at appropriate points, as well as to measure the distance from the roof of the furnace 3 to the outer surface of the semi-finished product ata. The outputs of the sensors 8 are connected through a signal processing unit 9 to the input of the first unit 10 for controlling the operating modes of the furnace 3, the outputs of which are connected to the inputs of the group of second blocks 7 for controlling the gas supply and controlling the operation of gas-flame burners, and also with the input of the third control unit 5 adjustable the drive of the rollers 4 of the conveyor of the furnace 3 (Fig. 1, the third control unit 5 is shown combined with the adjustable drive of the roller conveyor of the furnace). The conveyor rollers 4 can be made in the inlet and tail parts of the furnace from heat-resistant carbon steel, and in the middle - from mullite corundum and carborundum. At the outlet of the furnace 3 there is a means for annealing the products in the form of a rail 11 of sequential or parallel action. At the exit of the rail 11 there is a compartment 12 with equipment (not shown) installed in it for cutting and calibrating products according to assortment with subsequent placement of products in the warehouse 13 of the finished product.

Газопламенная туннельная конвейерная обжиговая печь 3 щелевого типа с верхним и нижним размещением горелок относительно транспортера изображена в разрезе на фиг.2 в увеличенном масштабе. Она содержит ролики 4 транспортера с блоком 5 управляемого привода, установленные на них поддоны 14 для размещения блоков или образцов полуфабриката изделия 15. Газопламенная печь содержит горелки 6 с блоками 7 для регулирования подачи газа и управления режимами их работы. Поддоны 14 могут быть изготовлены из жаростойкого и не прилипающего к полуфабрикату материала, например, с основой из карборунда для их многократного использования. Пирометрические и оптические датчики 8 для измерения температуры поверхности полуфабриката изделия 15 и расстояния от свода печи 3 до его наружной поверхности могут быть выполнены также на основе электромагнитных или лазерных приборов. Поз.16 на фиг.2 обозначены факелы газовых горелок 6. Под и свод обжиговой печи 3 выполнены их термостойкого теплоизоляционного конструкционного шамотного материала. При этом ролики 4 транспортера во входной и хвостовой частях обжиговой печи 3 выполнены из жаростойкой углеродистой стали, выдерживающей температуру 200-600°C, а в средней части печи - из муллитокорунда (1100-1200°С) и карборунда (1200-1400°С). Общая длина туннельной обжиговой печи 3 щелевого типа составляет, в предложенном устройстве, в зависимости от типа обжигаемого изделия, температурных режимов обработки и скорости обжига, от 20 до 30 м, при этом леер 11 имеет более значительную длину - от 50 м, в случае параллельной схемы отжига, и до 200 м - при последовательной схеме охлаждения изделий 15.Gas-flame tunnel conveyor kiln 3 slotted type with upper and lower placement of the burners relative to the conveyor is shown in section in figure 2 on an enlarged scale. It contains conveyor rollers 4 with a drive unit 5, pallets 14 mounted on them to accommodate blocks or samples of a semi-finished product 15. The gas-flame furnace contains burners 6 with blocks 7 for controlling the gas supply and controlling their operation modes. Pallets 14 can be made of heat-resistant and non-stick material, for example, with a carborundum base for reuse. Pyrometric and optical sensors 8 for measuring the surface temperature of the semi-finished product 15 and the distance from the roof of the furnace 3 to its outer surface can also be made on the basis of electromagnetic or laser devices. Pos.16 in figure 2 marked the torches of gas burners 6. Under and arch of the kiln 3 are made of heat-resistant heat-insulating structural fireclay material. Moreover, the conveyor rollers 4 in the inlet and tail parts of the kiln 3 are made of heat-resistant carbon steel that can withstand temperatures of 200-600 ° C, and in the middle part of the furnace are made of mullite corundum (1100-1200 ° C) and carborundum (1200-1400 ° C ) The total length of the slot-type tunnel kiln 3 in the proposed device, depending on the type of kiln to be fired, processing temperature and firing speed, is from 20 to 30 m, while the rail 11 has a longer length - from 50 m, in case of parallel annealing circuit, and up to 200 m - with a sequential cooling circuit of products 15.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В отделении 1, с помощью помольного и смесительного оборудования, подготавливают гомогенную шихту дисперсностью 20-250 мкм при влажности 65%, на основе дешевого суглинка легкоплавких Подмосковных глин, промышленных отходов стеклобоя и газообразующей добавки карбида кремния при следующем соотношении компонентов, % масс.: суглинок - 82, стеклопорошок - 17,5 и карбид кремния - 0,5.In department 1, with the help of grinding and mixing equipment, a homogeneous mixture with a dispersion of 20-250 microns at a moisture content of 65% is prepared on the basis of cheap loam of low-melting clay near Moscow, industrial cullet waste and a gas-forming additive of silicon carbide in the following ratio, wt%: loam - 82, glass powder - 17.5 and silicon carbide - 0.5.

После формовки блоков полуфабриката в отделении 2 (с использованием метода пластического формования) изделия 15 размещают на поддонах 14 и устанавливают на ролики 4 роликового транспортера, который транспортирует поддоны 14 с полуфабрикатом изделий 15 от входа к выходу обжиговой печи 3. При этом на начальном, среднем и конечном участках печи 3, длиной, соответственно 6, 10 и 4 м газовые горелки 6 обеспечивают различную рабочую температуру. Экспериментально было определено, что для получения материала изделий в виде стеклокристаллической пенокерамики, на начальном участке она должна возрастать до 1150°С, на среднем удерживаться на указанном уровне, а на конечном - снижаться до 500°С, после чего изделия 15 поступают на роликовый транспортер леера 11 для отжига. На выходе из леера 11 остывшие изделия 15 поступают в отделение 12 с установленным в нем оборудованием для резки и калибровки изделий по сортаменту с последующим размещении на складе 13 готовой продукции.After forming the semi-finished product blocks in the compartment 2 (using the plastic molding method), the products 15 are placed on pallets 14 and installed on the rollers 4 of the roller conveyor, which transports the pallets 14 with the semi-finished products 15 from the entrance to the output of the kiln 3. In this case, at the initial, average and the final sections of the furnace 3, with a length of 6, 10 and 4 m, respectively, gas burners 6 provide different operating temperatures. It was experimentally determined that to obtain the material of the products in the form of glass-ceramic foam ceramics, in the initial section it should increase to 1150 ° C, keep at the indicated level on average, and decrease to 500 ° C in the final section, after which the products 15 enter the roller conveyor rails 11 for annealing. At the exit from the raiser 11, the cooled products 15 enter the compartment 12 with the equipment installed for cutting and calibrating the products according to the assortment, followed by placement of finished products in the warehouse 13.

Время пребывания каждого изделия в печи 3 зависит от скорости вращения роликов 4, которая определяется режимом работы регулируемого привода 5 транспортера, совмещенного с третьим блоком 5 управления, в зависимости от сигналов управления от первого блока 10 общего управления режимами работы печи. Управляющие сигналы для третьего блока 5 управляемого привода формируются блоком обработки сигналов 9 в зависимости от показаний датчиков 8, которые локально фиксируют уровень температур и расстояние от поверхности изделия 15 до свода печи 3. Сигналы измерений датчиков 8, в свою очередь, зависят от режимов работы газовых горелок 6, управляемых группой вторых блоков 7 для регулирования подачи газа в горелки. Температура и объем изделий 15 измеряются таким образом, преимущественно, в области газообразования неорганических добавок в массе полуфабриката с помощью пирометрических и оптических датчиков 8, расположенных по длине и ширине обжиговой печи 3.The residence time of each product in the furnace 3 depends on the speed of rotation of the rollers 4, which is determined by the operating mode of the adjustable drive 5 of the conveyor, combined with the third control unit 5, depending on the control signals from the first unit 10 of the overall control of the operating modes of the furnace. The control signals for the third block 5 of the controlled drive are generated by the signal processing unit 9 depending on the readings of the sensors 8, which locally fix the temperature level and the distance from the surface of the product 15 to the roof of the furnace 3. The measurement signals of the sensors 8, in turn, depend on the operating modes of the gas burners 6, controlled by a group of second blocks 7 to control the gas supply to the burners. The temperature and volume of the products 15 are thus measured, mainly, in the field of gas formation of inorganic additives in the mass of the semi-finished product using pyrometric and optical sensors 8 located along the length and width of the kiln 3.

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. Реализация предложенного устройства для изготовления изделий с указанными свойствами предполагает первоначальный нагрев полуфабриката до максимальной температуры за 40 мин, обжиг при температуре 1150°С - в течение 60 мин, а снижение температуры изделий в печи до 500°С - в течение 20 мин. Указанные режимы определяют также скорость транспортировки изделий 15 и длину обжиговой печи 3. Общее время, необходимое для скоростного обжига в данном устройстве при высоком качестве каждого изделия, может составлять от 1,5 до 2,5 часа, тогда как в известных печах - несколько десятков часов.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. The implementation of the proposed device for the manufacture of products with these properties involves the initial heating 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 15 and the length of the kiln 3. The total time required for high-speed firing in this device with high quality of each product can be from 1.5 to 2.5 hours, while in known furnaces it can be several tens hours.

Пеноматериалы на основе стеклокристаллических композиций, полученные с помощью предложенного устройства, 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 типа керпен 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 obtained using the proposed device have a density of 350-600 kg \ cubic meter. m, characterized by low thermal conductivity (0.2-0.4 W \ m.K) and reduced strength, higher than that of brick of grade 150. For this reason, the use of Kerpen materials produced by this technology can reduce the weight of wall and technological structures several times while increasing their thermal resistance, to reduce the cost of laying blocks, reduce cement consumption, etc. The combination of lightness, low thermal conductivity with sufficient structural strength makes these materials promising for citizens whom and industrial construction.

Основные технологические и конструкторские решения по созданию предложенного устройства для изготовления изделий из стеклокристаллической пенокерамики основаны на результатах экспериментальных и опытно-конструкторских разработок, выполненных в разное время в ИВТ РАН с участием НИИ Стройкерамика, ВЗИСИ и других организаций. Предложенная схема устройства для производства изделий в виде теплоизоляционных блоков из керпена 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 main technological and design solutions for creating the proposed device for the manufacture of glass-ceramic foam ceramics are based on the results of experimental and experimental design studies carried out at different times at the ICT RAS with the participation of the Stroykeramika Research Institute, VZISI and other organizations. The proposed device design for the production of products in the form of thermal insulation blocks from kerpen was tested at the Kuchinsky Experimental Ceramic Plant, based on cheap types of natural clay raw materials with a chemical composition corresponding to approximately the composition of fusible clays of the Vakhovsky quarry of the Nizhne-Vartovskoye deposit and clays of the Moscow region.

Система комплексного производства строительных материалов и изделий на основе предложенного устройства 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. Использование в новой технологии дешевого местного сырья (легкоплаких глин, перлитов, цеолитов, базальтов) и отходов промышленности (стеклобой, вскрышные породы, отходы шлифовки стеклоизделий, шлаки) 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 device 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 the construction of cottages , supporting structures, building boards, heat-insulating pipes, etc. Using cheap places in the new technology th raw material (legkoplakih clay, perlite, zeolite, basalt) and industrial waste (glass, overburden, waste grinding of glass, slag) provide solutions to important problems of energy and resource efficiency in the mass production of building materials.

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

Claims

1. A device for the manufacture of glass-ceramic foam ceramics containing means for preparing a mixture based on clay raw materials and forming a semi-finished product, a tunnel kiln with a roller conveyor and control units for its operating modes, characterized in that the means for preparing the mixture and molding contain grinding equipment , mixing and molding a semi-finished product based on fusible clays, glass crystalline fillers and inorganic gas-forming additives, the tunnel kiln is made with the ability to control the speed of firing a semi-finished product by changing its volumetric parameters, for this purpose along the length and cross section of the furnace, mainly in the field of gas formation of inorganic additives in the mass of the semi-finished product, sensors are installed to measure its temperature and the distance from the furnace roof to the outer surface of the semi-finished product, the outputs of the sensors are connected through a signal processing unit with an input of a first furnace operating mode control unit, the outputs of which are connected to the inputs of a group of second gas operating mode control units flame burners and to the input of the third control unit-controlled drive roller conveyor furnace.

2. The device according to claim 1, characterized in that the equipment for the preparation of the charge 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 microns in the following ratio of components, wt.%: Loam 50-98, glass powder 1.0-49, silicon carbide 0.05-0.7, moreover, the means for forming the semi-finished product contain equipment for semi-dry and / or plastic molding, the tunnel kiln is made of gas-fired or heavy oil slotted type with the upper and lower placement of the burners rel respect to the conveyor rollers which are made in the inlet and tail parts of the refractory furnace carbon steel, medium - and of mullitokorunda carborundum, and means for annealing products contains handrail serial or parallel steps.