Промышленная переработка перлитового сырья

Дробление и фракционирование перлитового сырья осуществляют на карьере или в непосредственной близости от него. При этом в зависимости от годовой мощности предприятия (карьер, дробильно-сортировочный цех или дробильно-сортировочный завод) применяют различные дробильно-сортировочные агрегаты: передвижные и стационарные. Их устанавливают непосредственно на добычных участках или строят в виде дробильно-сортировочных цехов или заводов. Дробление и рассев производят на следующие фракции (мм): песка — 5−10; 2,5−5,0; 1,25−2,5; 0,63−1,25; 0,16−0,63 и менее 0,16; щебня — 10−20; 20−50.

Для приготовления щебня из массивных перлитов предусматривают трехстадийное дробление с замкнутым циклом во второй и третьей стадиях. Дробление осуществляют по следующей схеме. Исходный материал поступает в бункер, затем на передвижной пластинчатый питатель, затем в агрегат первичного дробления со щековой дробилкой, далее по транспортеру на грохот для промежуточной сортировки на фракции (мм): более 75; 40−70; 40−0. Перлит с размером кусков более 75 мм поступает на вторичное дробление в щековых дробилках.

Фракции 40−70 мм додрабливают в агрегате мелкого дробления с конусной дробилкой. Подрешеточный продукт сушат в бесконтактных барабанных сушилках с регулируемой тягой, позволяющей удалить мелкую фракцию, и затем сортируют на сортировочных агрегатах.

Для получения перлитового песка узких фракций обычно применяют валковые дробилки, а в отдельных случаях используют молотковые дробилки. Для тонкого измельчения вспученного перлита применяют двухроторные ударнопротивоточные мельницы.

Влажность дробленного перлита не должна превышать 1,5- 2,0%. Сырье транспортируют в крытых вагонах, исключающих его загрязнение или дополнительное увлажнение.

Принципиальная технологическая схема производства вспученного перлитового щебня и песка в общем виде включает следующие операции: заготовку сырой породы, дробление, рассев на фракции, складирование отдельных фракций в промежуточные бункеры, хранение в бункерах и последующую термическую обработку. Термическая обработка состоит из обжига со вспучиванием щебня и песка. Далее выполняют фракционирование, пылеосаждение в циклонах с водяной пленкой. Готовую продукцию складируют в бункерах и силосах.

Термическую обработку производят пофракционно. При одновременном производстве щебня и песка предусматривают для каждой фракции отдельную линию тепловых агрегатов.

Для получения прочного с низким водопоглощением заполнителя термическую обработку перлитов класса Б производят по двухстадийной схеме. При производстве вспученного песка из перлитов класса, А обжиг осуществляют в одну стадию. Термоподготовка перлита обеспечивает уменьшение растрескивания сырца при обжиге, улучшение вспучиваемости и структуры вспученного перлита, а также повышение прочности и понижение водопоглощения готового продукта. Оптимальное содержание структурной воды в перлитовом сырце после термической подготовки составляет 1−3% по массе. Для термоподготовки пригодны вращающиеся печи, а также печи кипящего слоя. Температура термоподготовки определяется как свойствами сырца, так и заданной характеристикой вспученного перлита. Для большинства перлитов класса Б она колеблется в интервале 300−600°С. Температура газов в зоне загрузки сырца должна быть порядка 200 °C.

В печах термоподготовки может быть использовано жидкое и газообразное топливо, в том числе отходящие газы обжиговой печи и воздух, нагретый этими газами в теплообменном устройстве.

Из печи термоподготовки нагретый материал самотеком или с помощью специальных приспособлений подают в обжиговую печь. Обжиг этого перлита производят в печах различных конструкций: горизонтальных, вращающихся, вертикальных (с кипящим слоем, без или с твердым теплоносителем).

Выбор конструкции печи определяется размером обжигаемых зерен, заданными свойствами готового продукта и запланированной производительностью. Мелкий перлитовый песок обжигают в печах всех названных конструкций, для обжига щебня и крупного песка применяют преимущественно вращающиеся печи, хотя можно использовать и печи кипящего слоя различных конструкций. В печах кипящего слоя можно также получить вспученный материал из обсидиана, содержащего не менее 0,3% воды.

В вертикальных печах обжигают песок крупностью до 2 мм, а в большинстве случаев менее 1,2 мм. В этих печах породу подвергают своеобразному тепловому удару: продолжительность обжига колеблется от долей секунды до нескольких секунд. Этим объясняется трещиноватость зерен вспученного песка, высокая открытая пористость, водопоглощение от 100 до 500% по массе, а также низкая прочность зерен.

Для одновременного вспучивания щебня и песка или только щебня применяют прямоточные вращающиеся печи, размеры, скорость вращения и угол наклона которых зависят от заданных продолжительности обжига и производительности агрегата.

Крупные фракции перлитовой породы (щебень и крупный песок) обжигают в подвижном слое на футеровке печи, мелкие вспучивают во взвешенном состоянии.

Работа печей кипящего слоя основана на использовании псевдоожиженного слоя. В этих печах целесообразно получать вспученный перлит с зернами размером до 10 мм, преимущественно песок крупностью до 5 мм.

Вспученный песок, получаемый обжигом в вертикальных печах, характеризуется значительно более низкой прочностью, более высокой открытой пористостью и дисперсионностью, по сравнению с материалом, полученным во вращающихся печах и печах кипящего слоя. Для вращающихся печей и печей кипящего слоя также характерен более стабильный зерновой состав вспученного перлита, который по соотношению фракций приближается к оптимальному для бетонных смесей.

Для термической обработки перлита применяют двухкамерные печи: в первой камере происходит предварительный нагрев, во второй — обжиг. При этом обеспечивают перепад температур, необходимый для обоих этапов термической обработки.

В печах кипящего слоя с твердым теплоносителем обжиг производят в среде псевдоожиженного твердого инертного дисперсионного материала, например, кварцевого песка. В подобных печах можно обжигать перлитовый сырец с размером зерен до 15 мм, а также получать вспученный щебень из перлитов класса 1.