«Производство строительного гипса»

Производство строительного гипса

Компания «Тобис» занимается разработкой и изго­товлением оборудования для производства строитель­ного гипса с 2005 г. Первая установка производства строительного гипса марок Г4-Г7 была запущена в Уль­яновской области осенью 2006 г. В дальнейшем техно­логическая схема установки и оборудование постоянно совершенствовалась и модернизировалась. Запуск уста­новки производства строительного гипса в Казахстане и в Новосибирске в 2007 г. показал, что направления, по которым проводилась модернизация, были выбраны правильно.

В декабре 2008 г. на ООО «Сандинский гипсоперера­батывающий комбинат» (ООО «СГПК») (Республика Башкортостан) введена в эксплуатацию новая установ­ка производства строительного гипса. Ее производи­тельность в периодическом режиме составляет 120 т/сут; в непрерывном режиме до 170 т/сут.

Компания ООО «САНДИН» с 2003 г. является од­ним из крупнейших поставщиков гипсового камня для предприятий строительной индустрии, цементной про­мышленности и сельского хозяйства. В 2007 г. было принято решение о необходимости запуска предприя­тия для производства гипсового порошка.

В декабре 2008 г. производство было запущено. В настоящее время объемы выпуска гипсового порошка на ООО «СГПК» растут, отрабатываются технологичес­кие режимы выпуска продукции для производителей су­хих строительных смесей, гипсокартона, пазогребневых блоков. В конце 2009 г. планируется запуск второй тех­нологической установки производства строительного

Технология производства

Технология производства строительного гипса на базе гипсоварочных котлов состоит из трех основных переделов: дробления исходного сырья; помола и суш­ки: варки гипсовой мучки в гипсоварочных котлах.

Технологический передел № 1

Гипсовый камень фракции 60-300 мм поступает с помощью фронтального (грейферного) погрузчика и транспортной системы, состоящей из питателей и транспортеров, в щековоую дробилку где дробится до фракции 20-60 мм. Размер фракции регулируется размерам выходной щели дробилки. Для изменения производительности питатель снабжен peгулируемым приводом и шиберной заслонкой.

Технологический передел № 2

Измельченный материал после прохождения железоотделителя подается в молотковоую аксиальную мельницу, предназначенную для тонкого помола и одновременного подсушивания гипсового щебня, так как в мельнице материал измельчается и нагревается.

Молотковые аксиальные мельницы относятся к группе быстроходных молотковых размольных машин и состоят из корпуса, ротора с билами, привода и встроен­ною сепаратора. Подача щебня в мельницу осуществля­ется по направлению вращения ротора. В результате ударов бил щебень измельчается в порошок. Тонкость помола материала зависит от скорости подачи, объема вентилирующего агента и угла установки лопаток встро­енного сепаратора.

В качестве теплоносителя и вентилирующего агента используются отходящие дымовые газы гипсоварочных котлов. Температура дымовых газов при входе в мельни­цу в зависимости от выбранного теплового режима об­жига гипса в котлах может колебаться от 200 до 500°С.

Измельченный, высушенный и отсепарированный до остатка не более 2-10% на сите № 02 гипсопорошок осаждения.

Технологический передел № 3

Варка гипсового порошка происходит в гипсоварочном котле топочными газами с температурой данным футеровкой котла и жаровым трубам. Теплоно­сителем в этих проходах служат продукты сгорания при­родного газа (жидкого светлого топлива) в специальной топке. Гипс в варочном котле непосредственно не со­прикасается с дымовыми газами, его температура состав­ляет 100-150°С. В процессе варки он интенсивно пере­мешивается и равномерно нагревается, что обеспечива­ет получение однородного продукта высокого качества.

Сжигание газообразного (жидкого) топлива проис­ходит в печи обогрева.

Гипсоварочный котел представляет собой вертикаль­ный стальной барабан, оборудованный мешалкой и за­крытый сверху крышкой, снабженный патрубками для загрузки порошка и отвода смеси пара с частицами гипса.

Процесс варки гипса сопровождается интенсивным выделением кристаллизационной воды. В этот периоднаблюдается кипение гипсового порошка. Из патрубка, расположенного на крышке котла, интенсивно выделя­ется смесь пара с частицами гипса. Дымовые газы с тем­пературой 200-500°С, не соприкасаясь с материалом, выносятся в молотковую мельницу. Разрежение в дымовых каналах котлов создается за счет дымососа, который одновременно является тяговым агрегатом молот­ковой сепараторной мельницы. Пары воды и частицы гипса, образованные при дегидратации гипса в котле, а также избыточная пылевоздушная смесь бункера томле­ния удаляются из котла. Полученный в гипсоварочном котле полуводный гипс выгружается в бункер томления.

печах, гипс после гипсоварочных котлов выхолит ста­бильного качества, с высокими прочностными характе­ристиками.

Физико-химические процессы твердения гипса согласно теории академика А.А. Байкова протекают следующим образом. Полуводный гипс, частично растворя­ясь в воде, переходит в менее растворимый двуводный гипс и создаст перенасыщенный раствор. Ввиду недо­статка воды весь гипс перейти в раствор не может и, гидратируясь, выделяется в виде мелкодисперсной массы, подобной коллоиду. Образовавшийся коллоид быстро кристаллизуется. Выделяющиеся игольчатые кристаллы двуводного гипса, переплетаясь между собой, образуют прочный кристаллический сросток. Процесс коллоидизации и кристаллизации продолжается до тех пор, пока весь полуводный гипс не перейдет в двуводный.

Нарастание прочности гипса происходит вследствие процесса сращивания кристаллов двуводного гипса. Происходящее при высыхании гипсового изделия вы­падение гипса, находящегося в растворе, способствует сращиванию игольчатых кристаллов двугидрата.

Принципиальная технологическая схема производ­ства строительного гипса с использованием гипсова­рочных котлов и молотковых мельниц не является но­вой, но компактная технологическая линия, снабжен­ная современной автоматизированной системой управления, позволяет обеспечить выпуск строительно­го гипса постоянной высокой марки, обеспечить кон­троль режимов варки и гибкое изменение параметров гипса в зависимости от требований.

Автоматизированная система управления установ­кой по производству строительного гипса (далее систе­ма) предназначена для обеспечения работы всех эле­ментов технологического оборудования в автомати­ческом и ручном режимах. Система представляет собой комплекс аппаратных и программных средств. совместно выполняющих задачу по управлению техно-бытъ условно разделена на три уровня.

Нижний (полевой) уровень представлен датчиками и исполнительными механизмами. В качестве датчиков в сигнализаторы уровня, приборы контроля тока двигателя и дополнительные контакты, сигнализирующие о состоянии и режиме работы двигателей.

Исполнительными механизмами системы являются двигатели с контакторами для прямого пуска, двигатели с переменной частотой вращения, управляемые частотно-регулируемыми приводами, и электромеханические по­зиционеры для управления дроссельными заслонками.

На среднем уровне система представлена программи­руемым логическим контроллером (ПЛК) с модулями ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов. ПЛК отвечает за прием сигналов от датчиков и выдачу управ­ляющих сигналов на исполнительные механизмы в со­ответствии с заложенной в него программой.

На верхнем уровне система представлена устройством человеко-машинного интерфейса. Это компьютер, со­единенный с контроллером промышленной сетью и с установленным на нем специализированным программ­ным обеспечением.

Практически все оборудование и ПО, применяемое для системы автоматизации, произведено компанией Siemens AG.

Компоновочные и технологические решения

Все технологическое оборудование смонтировано па металлической строительной этажерке, размеры кото­рой в плане составляют 15x10 м. Максимальная высота оборудования 16 м. Технологическая установка монтируется в крытом производственном помещении и не требует многоярусных железобетонных строительных конструкций.

Для уменьшения мест погрузки и зависания гипсового материала компоновка технологической установки выполнена таким образом, чтобы количество и длина транспортеров и подъемников были минимальны. В качестве транспортеров используются винтовые кон­вейеры длиной не более 5 м и один ленточный элеватор. Для уменьшения мест отложения гипсового продукта внутри газоходов и воздуховодов длина, количество и число поворотов выбрано минимальным.

В качестве основного агрегата обжига в технологи­ческой установке используется жаротрубный гипсова­рочный котел. Жаровые трубы расположены в три яруса по две на каждом ярусе. Полный объем котла 25 м3, ра­бочий объем 20 м3. Скорость вращения мешалки 20 об/мин. Увеличенный объем котла по сравнению с применяемыми па многих российских предприятиях обжиговыми агрегатами позволяет увеличить произво­дительность установки, производить варку гипсового продукта как в периодическом, так и в непрерывном ре-Гипсоварочный котел монтируется на строительной этажерке за верхнюю часть. Он не опирается дни­щем на металлические опоры и футеровку котла, что позволяет облегчить обслуживание днища и футеровки.

Для помола гипсовой щебенки применяется молотковая мельница с диаметром ротора 1300 мм и длиной 1300 мм. Для улучшения вентиляции мельницы и соот­ветственно увеличения ее производительности по гип­совому продукту топочные газы подводятся к мельнице с боковых сторон аксиально сверху вниз. Гипсовая щебенка подается тангенциально.

Для аспирации мельницы применяется двухступен­чатая система очистки - с помощью циклонов и рукав­ных фильтров. Пары гипса, образованные при его де­гидратации в гипсоварочном котле, не направляются в общую аспирационную систему, а удаляются собственным вентилятором после обеспыливания в рукавном фильтре. Парогазовый факт выполняется коротким, не более 2 м, для уменьшения возможности отложения ма­териала на входе в рукавный фильтр. Регенерация ру­кавного фильтра осуществляется с помощью обратной продувки сжатым воздухом при отключении системой дух перед подачей в рукавный фильтр подогревается.

Для сжигания топлива используется горелка немец­кой фирмы WETSHAUPT. Горелка имеет ряд преиму­ществ: компактна, надежна в эксплуатации, имеет свою систему управления, которую можно связать с контрол­лером системы автоматизации гипсоварочной линии. Это позволяет регулировать температуру топочных га­зов непосредственно с операторской стойки.

С 2007 г. большой опыт по варке гипса был накоплен ТОО «Гипсо Газ Синтез» (г. Текели, Республика Казах­стан). За это время на комбинате перерабатывался гипс различных месторождений, в том числе синтетический, полученный при нейтрализации серной кислоты извест­няком.

За период промышленного освоения и эксплуатации на заводе перерабатывался: гипсовый камень месторож­дения Бурултау Жамбыльской области с содержанием основного вещества 72—76 мас. %; синтетический бри­кетированный гипс с содержанием основного вещества 76-82 мас. %; гипсовый камень одного из месторожде­ний Узбекистана с содержанием основного вещества 90-96 мас. %.

Цикл дробления и измельчения обеспечил получе­ние гипсовой муки около 70 % с остатком на сите № 02 не более 2%, около 30 % с остатком на сите № 02 не бо­лее 8 %. Варка производилась в периодическом режиме, время варки для всех сырьевых материалов в среднем составляло около 2 ч 15 мин со средней производитель­ностью 6 т/ч, или 144 т/сут. Средняя температура выг­рузки материала из гипсоварочного котла для жамбыльского гипса 125-135°С, для узбекского гипса 140-155°С, для синтетического гипса 135—145°С.

За время эксплуатации в среднем выпускался гипс марки Г5- 80%; ниже Г5 - 10%; выше Г5 - 10%.

По опыту работы установки производства строи­тельного гипса на ООО «СГПК» можно отметить, что установка позволяет гибко регулировать технологию и получать на выходе продукт с нужными физико-химическими свойствами.При отработке технологического режима на уста­новке был внедрен ряд инженерно-технических реше­ний, который позволил оптимизировать затраты тепла и электроэнергии и уменьшить количество обслуживаю­щего персонала. Специалистами ООО «СГПК» предло­жены определенные технологические решения, что должно привести к увеличению производительности в периодическом режиме до 150 т/сут.

Современные теплоизоляционные материалы, сис­тема аэрации помогают управлять точкой росы, что по­могает избегать появления гидратированных комочков.

На установке ООО «СГПК» был опробован и запу­щен скребковый тарельчатый конвейер. Транспорти­ровка готового продукта из-под бункера томления скребковым тарельчатым конвейером вместо пневмо­транспорта дала экономию электроэнергии, а также, из­бежав соприкосновения горячего гипса с большим объ­емом воздуха, удалось повысить прочностные качества продукта.

При отладке системы автоматизации были определе­ны оптимальные места установки всех датчиков (темпе­ратуры, уровня, давления). Оператор руководствуется более точными данными, что позволяет своевременно реагировать на изменения в технологическом процессе.

Температурные показания в гипсоварочном котле снимаются трехзонным датчиком, в связи с чем точ­ность данных колеблется в пределах ±1°. На данном этапе ведутся совместные работы конструкторов ООО «Тобис» и инженеров ООО «СГПК» над системой помола гипсового камня с целью увеличения производительности помола гипсового кам­ня на мельнице до 12 т/ч.

Система фильтрации гипсоварочного котла очищает отходящие пары от пыли до требуемого уровня по сущест­вующим санитарным нормам, а уловленная пыль возв­ращается обратно в технологический процесс, благода­ря чему практически нет выбросов в окружающую среду и технологических потерь материала.

На основании вышеизложенного можно сделать вы­вод, что данная производственная линия более совер­шенна по сравнению с другими аналогичными установ­ками по производству гипсового вяжущего. Дальнейшее совершенствование автоматизации линии и постоянная модернизация технологических узлов оборудования позволит еще более оптимизировать данное производ­ство.

Планы дальнейшего производства

Как уже отмечалось выше, запуск второй технологи­ческой установки на ООО «СГПК» запланирован в кон­це 2009 г. В настоящий момент специалисты ООО «СГПК» ведут строительные работы для подготовки площадки под монтаж оборудования. Поставка техно­логического оборудования для второй очереди намече­на на август 2009 г.

В 2008 г. ООО «Тобис» принимало участие в расши­рении завода «Майкопгипсстрой». Совместно со специ­алистами ООО «Майкопгипсстрой» решались вопросы подбора оборудования для модернизации действующе­го производства. В 2010 г. предполагается ввод в эксплуа­тацию новых производственных мощностей. Основное технологическое оборудования для новой установки уже поставлено.

В стадии изготовления находятся две технологичес­кие линии производства строительного гипса для ООО «Планета Гипс» (Майкоп, Республика Адыгея). Эти линии будут работать на гипсовом камне Шушукских месторождений с высоким содержанием CaSO4 . 2H2O (более 95%), что соответствует 1 сорту.

Фирма «Тобис» совместно с украинской компанией ООО «Строительное управление 77» планировали за­пуск в 2009 г. на Украине установки производства стро­ительного гипса из отхода промышленного производ­ства - фосфогипса. Украинские партнеры на техноло­гической установке производительностью до 1 т/ч добились получения гипсового продукта из фосфогип­са, удовлетворяющего технологическим требованиям и санитарным нормам к строительному гипсу. Поставка основного технологического оборудования промыш­ленной установки получения строительного гипса из фосфогипса была осуществлена ООО «Тобис» летом 2008 г., но из-за сложных экономических условий мон­таж и запуск технологического производства отклады­ваются. Несмотря на это, планируется в 2009-2010 гг. изготовить полупромышленную установку малой про­изводительности; на собственных производственных площадях произвести подбор оборудования и отрабо­тать технологический режим производства гипса строи­тельного из фосфогипса.