Сушка и фракционирование песка для производства ССС

Введение

Подготовка песка является критически важным этапом производства сухих строительных смесей, определяющим качество конечной продукции. Технологический процесс включает последовательные операции сушки, классификации по фракциям, охлаждения и раздельного хранения, обеспечивающие получение материала с требуемыми физико-механическими характеристиками.

Природный песок, добываемый из карьеров или со дна водоемов, содержит значительное количество влаги. Карьерный песок имеет влажность 5-10% по массе, речной и морской песок характеризуются влажностью 15-25%. Такое содержание влаги недопустимо для производства сухих строительных смесей, поскольку приводит к комкованию компонентов, нарушению точности дозирования и ухудшению эксплуатационных свойств готовой продукции.

Требования к песку для производства ССС

Согласно требованиям технологии производства сухих строительных смесей и положениям ГОСТ 8736-2014, песок после подготовки должен соответствовать строгим параметрам по влажности и фракционному составу. Остаточная влажность высушенного песка не должна превышать 0,5% по массе, что обеспечивает стабильность свойств смеси при хранении и применении.

Сушильные барабаны для песка

Конструкция и принцип работы

Сушильный барабан представляет собой вращающуюся цилиндрическую печь прямого нагрева, в которой песок непосредственно контактирует с топочными газами. Основными конструктивными элементами являются корпус барабана, опорные и упорные станции, привод вращения, бандажи и зубчатый венец.

Корпус барабана выполняется из стальных обечаек, сваренных в цилиндр диаметром от 1,0 до 3,5 метров и длиной от 6 до 25 метров в зависимости от требуемой производительности. Барабан устанавливается под углом 1-5 градусов к горизонту, что обеспечивает продвижение материала от загрузочной камеры к разгрузочной за счет вращения и уклона.

Типы сушильных барабанов

Внутренние насадки барабана

Для интенсификации процесса сушки внутренняя поверхность барабана оснащается различными типами насадок, обеспечивающих рыхление и распределение песка в потоке газов. Применяются следующие типы насадок:

• Приемно-винтовые насадки - устанавливаются в начале барабана для захвата и равномерной подачи материала;
• Подъемно-лопастные насадки - размещаются в средней части барабана, обеспечивают подъем и свободное падение песка через поток газов;
• Секторные насадки - применяются в конечной части для окончательной досушки;
• Цепные насадки - используются для особо тонкого распределения материала в газовом потоке.

Режимы и параметры сушки

Температурные режимы

Температурный режим сушки песка определяется типом используемого оборудования и требованиями к качеству продукции. Различают высокотемпературную и низкотемпературную сушку.

Технологические параметры процесса

Эффективность сушки определяется совокупностью технологических параметров, которые должны поддерживаться в оптимальных диапазонах. Частота вращения барабана составляет 3-12 оборотов в минуту в зависимости от диаметра и длины. Скорость движения топочных газов поддерживается в пределах 2-5 метров в секунду.

Разрежение в барабане на стороне выхода газов должно составлять 30-50 Паскаль, что обеспечивает устойчивую работу топочного устройства и предотвращает выбивание газов через загрузочную камеру. Коэффициент заполнения барабана материалом поддерживается на уровне 8-15% от объема.

Контроль качества сушки

Качество сушки контролируется по нескольким параметрам. Остаточная влажность определяется весовым методом путем высушивания пробы при температуре 105-110 градусов Цельсия до постоянной массы согласно ГОСТ 8735-88. Температура высушенного песка измеряется контактными термометрами или бесконтактными инфракрасными датчиками.

Равномерность сушки оценивается по отклонению влажности в различных пробах, которое не должно превышать 0,1%. Цвет песка после сушки должен оставаться естественным без следов пережога или потемнения, что указывало бы на перегрев материала.

Классификация песка на грохотах

Типы грохотов для классификации песка

После сушки и охлаждения песок подается на грохочение для разделения на фракции с определенным размером зерен. Для классификации песка применяются вибрационные грохоты различных конструкций, обеспечивающие точное разделение материала.

Размеры ячеек сит для классификации

Для производства различных типов сухих строительных смесей песок разделяется на узкие фракции с использованием сит со стандартными размерами ячеек. Согласно ГОСТ 8736-2014, фракционированный песок может выпускаться следующих фракций: свыше 2,5 до 5 мм, свыше 1,25 до 2,5 мм, свыше 0,63 до 1,25 мм, свыше 0,315 до 0,63 мм, свыше 0,16 до 0,315 мм.

Параметры эффективного грохочения

Эффективность классификации песка на грохотах зависит от правильного выбора режимных параметров. Амплитуда колебаний сита должна составлять 3-8 мм для круглых грохотов и 5-12 мм для прямоугольных. Угол наклона деки устанавливается в диапазоне 5-15 градусов в зависимости от типа грохота и свойств материала.

Загрузка сита должна быть равномерной по всей ширине и не должна превышать оптимальные значения, установленные производителем оборудования. Натяжение сетки грохота регулируется для обеспечения оптимальной упругости и предотвращения провисания или чрезмерного натяжения.

Охлаждение высушенного песка

Необходимость охлаждения

После выхода из сушильного барабана температура песка составляет 90-120 градусов Цельсия при высокотемпературной сушке и 50-70 градусов Цельсия при низкотемпературной. Использование горячего песка в производстве сухих строительных смесей недопустимо по нескольким причинам: высокая температура вызывает преждевременную дегидратацию гипсовых и цементных вяжущих, нарушает точность весового дозирования из-за конвективных потоков, приводит к разложению некоторых полимерных добавок.

Способы охлаждения песка

Режимы охлаждения

Скорость охлаждения песка должна обеспечивать постепенное снижение температуры без образования конденсата влаги на поверхности зерен. Резкое охлаждение может привести к растрескиванию зерен песка и образованию пылевых фракций. Продолжительность охлаждения в барабанном холодильнике составляет 5-12 минут в зависимости от начальной температуры и требуемой конечной температуры.

Расход воздуха для охлаждения определяется из теплового баланса и составляет 800-1200 кубических метров на тонну охлаждаемого песка. Воздух для охлаждения должен быть сухим с относительной влажностью не более 60-70%, что предотвращает увлажнение песка в процессе охлаждения.

Раздельное хранение фракций

Системы хранения песка

После охлаждения каждая фракция песка подается на раздельное хранение в отдельные емкости. Раздельное хранение фракций критически важно для обеспечения точности дозирования при приготовлении сухих строительных смесей различного назначения. Применяются два основных типа систем хранения: силосное и бункерное.

Силосы для хранения песка

Силосы представляют собой вертикальные цилиндрические емкости с коническим или плоским днищем, предназначенные для длительного хранения больших объемов песка. Соотношение высоты к диаметру силоса составляет более 1,5. Вместимость силосов для песка варьируется от 20 до 500 кубических метров в зависимости от масштабов производства.

Конструктивные элементы силосов

Корпус силоса изготавливается из стальных листов толщиной 4-8 мм в зависимости от объема и типа хранимого материала. Песок обладает высокой абразивностью, поэтому в зонах интенсивного трения стенки усиливаются или применяется износостойкая сталь. Крыша силоса оснащается предохранительным клапаном для сброса избыточного давления при загрузке и пылевым фильтром для очистки выходящего воздуха.

Загрузка силоса осуществляется через верхний патрубок с помощью ленточного конвейера, норийного элеватора или пневмотранспорта. Внутри загрузочного патрубка устанавливается рассекатель для предотвращения сегрегации материала и обеспечения равномерного заполнения емкости.

Бункеры накопительные

Бункеры отличаются от силосов меньшим объемом и соотношением высоты к диаметру менее 1,5. Они предназначены для кратковременного накопления материала и дозированной подачи в технологическую линию. Вместимость бункеров обычно составляет 2-20 кубических метров, что обеспечивает запас материала на 1-4 часа работы линии.

Бункеры оснащаются датчиками уровня заполнения, которые управляют работой транспортных устройств. Нижняя часть бункера имеет выгрузной патрубок с шиберным или дисковым затвором для регулирования расхода материала. Для предотвращения зависания песка применяются вибраторы или системы аэрации днища.

Условия хранения фракций песка

При хранении на открытых площадках силосы оборудуются системой обогрева узлов выгрузки для предотвращения смерзания песка в зимний период. Система вентиляции силосов обеспечивает воздухообмен 0,5-1 объем в час для поддержания оптимальной влажности материала.

Часто задаваемые вопросы