Керамический песок, также известный как проппант для гидроразрыва пласта, представляет собой новый тип материала, изготовленного из боксита, марганцевого порошка и добавок. Его измельчают, сушат, дозируют, гранулируют, прокаливают, охлаждают и просеивают. Керамический песок обладает такими преимуществами, как высокая прочность, устойчивость к давлению, износостойкость, округлость, хорошая ударопрочность и водонепроницаемость.
Процесс производства керамзитового песка во вращающейся печи:
1. Дробление:
Добытый боксит обычно имеет размер частиц 300–500 мм и содержит небольшое количество воды. Для контроля размера частиц до ≤8 мм обычно используется система вторичного дробления, состоящая из щековой и молотковой дробилок.
После поступления на завод боксит может быть сортирован по сортам. Его используют в соответствии с показателями. В процессе производства керамзитового песка марганец (Mn) обычно добавляется для снижения температуры спекания и придания продукту темного цвета. Большинство отечественных производителей используют в качестве источника марганца низкосортную (содержание ~50%) марганцевую руду или марганцевую золу.
2. Дозирование:
Некоторые материалы, такие как боксит, марганцевый порошок и вторичные материалы, транспортируются на соответствующие склады материалов. Под складом устанавливаются ленточные весы с регулируемой скоростью для автоматического дозирования и измерения материалов.
3. Измельчение:
Обычно для сушки и измельчения используется шаровая мельница, а для формирования замкнутой системы используется селектор порошка. Это обеспечивает высокую эффективность измельчения. Горячий воздух для сушки материалов может поступать из отходящих газов вращающейся печи для утилизации отходящего тепла; также может быть установлена специальная воздухонагревательная печь.
4. Изготовление шаров:
Порошок исходного сырья, выгружаемый из мельницы, хранится на складе сырья. Обычно оборудуется 2–3 склада, и материалы могут выгружаться отдельно или совместно с несколькими складами.
Порошок исходного сырья поступает в небольшой силос, а под силосом устанавливается спиральный дозатор или ленточный весовой дозатор с регулируемой скоростью для измерения количества исходного сырья. Исходное сырье поступает в дисковую шарообразующую машину. Одновременно с этим расходомер может использоваться для измерения количества воды, которая подается в дисковую шарообразующую машину насосом. При вращении дисковой шарообразующей машины могут быть получены шары различных размеров.
После выгрузки из диска шары по ленточному конвейеру подаются на просеивающее устройство. Годные шары поступают во вращающуюся печь, а шары большего размера возвращаются в процесс измельчения исходного сырья. В зависимости от производительности печей может быть установлено различное количество дисковых шарообразующих машин.
Система изготовления шаров отличается высокой степенью автоматизации и обеспечивает непрерывный процесс. В сочетании с рукавным пылеуловителем она обеспечивает достижение требуемого уровня пыли на рабочем месте и очистку рабочей среды.
5. Обжиг:
Шары поступают во вращающуюся печь под определенным наклоном для обжига. При вращении вращающейся печи шары скатываются к головке печи, а угольный порошок распыляется в печь из головки печи для сжигания. Во вращающейся печи шары обжигаются в высокопрочный керамзитовый песок.
Корпус вращающейся печи имеет наклон 3–4% (по синусоиде) к горизонтальной плоскости. Весь корпус печи опирается на соответствующее опорное колесо с помощью двух ременных передач. Блокирующее устройство колеса в хвостовой части печи предотвращает его перемещение вверх и вниз в осевом направлении корпуса печи. Передача крутящего момента осуществляется следующим образом: электродвигатель переменной частоты через редуктор и соответствующую муфту приводит во вращение малую шестерню, которая входит в зацепление с большим зубчатым венцом, закрепленным в середине цилиндра, и, наконец, большое зубчатое венец приводит во вращение цилиндр. Топливо распыляется в печи газом или угольным порошком через горелку, расположенную в головке печи, для сжигания. Тепло передается материалу излучением пламени, конвекцией горячего воздуха, теплопроводностью кирпичей и т.д., и после обжига он превращается в готовый продукт. Процесс обжига заключается в том, что материал подается с верхней части (хвостовой части) цилиндра печи. Благодаря наклону и медленному вращению цилиндра, материал совершает комплексное движение, вращаясь по окружности и перемещаясь вдоль оси, и непрерывно транспортируется к нижней части (головной части) цилиндра печи. Материал подается в печь из головки печи для сжигания. В процессе обжига материал контактирует с высокотемпературным потоком воздуха и непрерывно нагревается для завершения физико-химической реакции. Обожженный клинкер выгружается из головки печи и поступает на следующий этап.
В пылеугольной горелке может использоваться одноканальная труба впрыска угля, которая проста и надежна с большим объемом первичного воздуха; она также можетПри использовании многоканальной горелки объём первичного воздуха можно сократить до 8% от объёма, необходимого для сжигания угольной пыли, увеличивая объём вторичного воздуха, поступающего в печь, что обеспечивает значительную экономию энергии. Многоканальная горелка имеет два варианта подачи: внешний осевой воздух, угольный воздух, внутренний осевой воздух и т.д. Форма пламени очень легко регулируется.
Дозирование угольной пыли может осуществляться с помощью роторного дозатора или весов с кориолисовым усилием для точного контроля количества угля и стабилизации тепловой системы в печи.
6. Подготовка угольной пыли:
Подготовка угольной пыли может осуществляться шаровым или вертикальным измельчением, а горячий воздух может отбираться из колпака печи для сушки угольной пыли. Использование динамического селектора порошка позволяет регулировать тонкость помола угольной пыли по желанию, обеспечивая условия для её полного сгорания.
7. Охлаждение готового продукта:
Охлаждение керамзитового песка обычно осуществляется с помощью вращающегося охладителя, который прост и надежен. Вторичный воздух из охладителя полностью подается в печь. Использование многоканальных горелок позволяет значительно сэкономить энергию. Температура керамзитового песка на выходе из охладителя очень низкая, и его можно поднимать вручную.
8. Просеивание:
Керамзитовый песок на выходе из охладителя может напрямую транспортироваться на многоступенчатый вибрационный грохот и разделяться на несколько фракций по мере необходимости.
Топливо для вращающейся печи:
В качестве топлива для обжига во вращающейся печи может использоваться газ, мазут или твердое топливо.
Неоспоримые преимущества процесса производства керамзитового песка во вращающейся печи:
1. В топочном оборудовании используются энергосберегающие горелки для автоматического регулирования расхода воздуха и снижения потерь от неполного сгорания топлива.
2. Огнеупорный кирпич вращающейся печи изготовлен из композитного кирпича с лёгкой теплоизоляцией на внешнем слое и огнеупорным и износостойким внутренним слоем для снижения теплоотдачи наружной обшивки вращающейся печи.
3. В хвостовой части вращающейся печи установлен вертикальный подогреватель, который в полной мере использует высокотемпературные дымовые газы, образующиеся при сгорании вращающейся печи, для предварительного нагрева материалов в подогревателе, что приводит к их частичному разложению в подогревателе и увеличению производительности системы.
4. В головной части вращающейся печи установлен вертикальный охладитель, который в полной мере использует тепло, содержащееся в высокотемпературном обожжённом белом материале вращающейся печи, для предварительного нагрева вторичного воздуха до 600 ℃, что повышает тепловой КПД. Головка печи оснащена
5. Вертикальный охладитель и крышка головки печи спроектированы и изготовлены комплексно, что обеспечивает компактность и хорошую герметичность, а также эффективно предотвращает неорганизованный выброс горячих отходящих газов.
6. Эффективное пылеулавливание в хвостовой части печи обеспечивает эффективную защиту окружающей среды. Для вторичного удаления пыли используются циклонный пылеуловитель и импульсный рукавный пылеуловитель. Концентрация выбросов ниже национального стандарта.
7. Высокий уровень автоматизации: регулировка, контроль и сигнализация работы производственной системы централизованно контролируются ПЛК из главного пульта управления, что позволяет сократить число операторов на объекте и повысить производительность труда.
