Добыча и обжиг гажи

Способ добычи гажевого материала зависит от способа обжига. Обжиг гажевого материала производится двумя способами: кустарным и заводским.

Кустарным способом обжиг, в большинстве случаев, осуществляется на карьерам гажевого материала. Заводским способом гажу обжигают и на карьерах и в отдалении от них.

Добыча гажевого материала для кустарного обжига включает в себя разработку карьера, то есть очистку гажевого слоя от кровли бульдозером или вручную, срезку мягкой гажевой породы вручную или механизированным способом (экскаватор и др.) и укладку срезанных блоков в штабели (см. рис. 12 в, г). Кладка штабеля ведется с перевязкой швов и оставлением в нижней части нескольких тоннелей-ульев для сжигания топлива.

Обжиг кустарным способом осуществляется газовым, жидким или твердым толливом (дрова, газ, мазут, топочное масло и др.)

При обжиге дровами тоннели бывают больших размеров по сравнению с тоннелями, предназначенными для обжига жидким и другим топливом. Тоннели имеют форму треугольной призмы, лежащей на земле (отверстие, куда кладут дрова или сопло форсунки). Размеры гажевых блоков по мере возведения штабеля постепенно уменьшаются для того, чтобы уравнять степень обжига. С целью сохранения тепловой энергии иногда штабель ограждают щитами из кровельной стали (особенно при ветрах).

Обжиг дровами предпочтительнее, так как при этом происходит более равномерный прогрев всей массы сырца.

Высокая стоимость и большой расход твердого топлива обусловили его замену более дешевым.

Обжиг форсункой сокращает сроки обжига и транспортные расходы (на перевозку дров) для получения готового материала — обожженной гажи.

В среднем 10 м3 дров заменяют 1,1 т мазута. Теплотворная способность двор составляет 3100 кал., а нефтеостатков — 10000 кал.

При кустарном способе обжита гажи как дровами, так и другим толливом, получается пережог и недожог гажи, что безусловно снижает активность гажи.

При просеивании кустарно обожженной гажи через сито проходит нормально обожженная и пережженная гажа (они сами дробятся), а непросеянная гажа (необожженная) остается в виде кусков.

Перемешанная с нормально обожженной пережженная гажа представляет собой как бы естественную примесь, которая медленнее схватывается, не изменяет объема при твердении и проявляет большую эластичность. Нередки случаи, когда с целью улучшения качества к гаже, обожженной механическим путем, добавляют кустарную, которая медленно схватывается и не меняет объема при высыхании.

Некоторые исследователи утверждают, что при кустарном обжиге нужно дробить и необожженную гажу и перемешивать с общей массой. Это нельзя считать рациональным, так как потеря гажи при этом составляет 30—40% (необожженная гажа), она не схватывается, не поглощает воду, а при высыхании трескается и ухудшает качество штукатурки и изделий.

Кустарный обжиг нужно осуществлять такой технологией, при которой гажевый материал будет обжигаться нормально без пережога или недожога. При таком обжиге можно сберечь гажевый материал до 30%.

Более экономичным и совершенным является механизированный способ, который заключается в термическом обжиге в варочных котлах (периодичного и непрерывного действия), сушильных барабанах (вращающихся печах), жаровых печах, шахтных печах и др.

Рассмотрим конкретные примеры механического обжига.

Обжиг в жаровых печах включает в себя: загрузку сырья, топку печей, перемешивание, выгрузку обожженной гажи из печей. Обжиг производится в надтопочной части печи, в остальной части происходит подогрев и просушка. При обжиге гажу все время перемешивают. Температуру обжига доводят до 170—180°С и сохраняют ее в течении 5 минут. Затем гажу снимают с надтопочной части печи, а ее место занимает гажа, находящаяся на просушке. В освобожденную часть печи загружают новую партию сырья. После обжига гажу просеивают через сито с отверстиями 5x5 мм, а оставшуюся часть вторично обжигают.

Обжиг в шахтной печи заключается в следующем: через загрузочное отверстие гажевый сырец попадает на первый железный конус, который распределяет его на первую горизонтальную площадку, имеющую отверстие. Гажа перемешивается лопастями, расположенными на вертикально вращающемся металлическом валу. Отсюда гажа попадает на второй конус, отбрасывается им на вторую горизонтальную площадку, расположенную на стенке шахты и дальше процесс повторяется аналогично вышесказанному. Обжигаемая гажа перемещается все ниже и ниже, поступает к выгрузочному отверстию, а оттуда — в вагонетку.

Шахтная печь Гаярда оборудована выносной топкой с камерой смещения. Горячие газы .поступают в верхнюю часть шахтной печи и направляются в нижнюю часть под действием эксгаустера, а отсюда через циклон выбрасываются в атмосферу.

Газы поступают в первую верхнюю камеру шахтной печи с температурой 650—700°С. Печь представляет собой неусовершенствованное устройство, в которой невозможно получить равномерно обожженный продукт, т.к. в зоне обжига всегда будут участки с различной температурой.

Ввиду сложности конструкции и неполноценности обжига гажи целесообразно вместо печи Гаярда для обжига гажи использовать другие установки.

Обжиг в варочных котлах осуществляется двумя циклами — выпариванием и частичным удалением кристаллизационной влаги (см. рис. 13). Гажа из загрузочных бункеров самотеком поступает в варочные котлы. Процесс варки происходит при непрерывной работе мешалки с плотно закрытой крышкой котла и открытыми вентиляционными трубами. Продолжительность варки в зависимости от влажности гажи составляет 2—4 часа при температуре 250°С.

При температуре 104—105°С начинается кипение гажи. Наиболее интенсивное кипение происходит при температуре 105—200°С, при температуре 250°С кипение прекращается и вся масса буреет.

Оптимальные условия обжига создаются при температуре 250°С в течение 2 часов. Пренебрежение этими параметрами ухудшает качество гажи. Обжит в варочных котлал обеспечивает получение хорошего качества гажи.

Обжиг во вращающихся котлах является более рациональным. С этой целью рассмотрим обжиг гажи на Тбилисском гажевом заводе (в Орхеви, см. рис. 14).

Добыча сырья на карьере производится экскаватором, затем сырье автосамосвалами транспортируется в оклад (навес размером 25x12x25), находящийся в цехе обжига завода.

Обжиг (механическим способом). Сырье с помощью ленточных транспортеров (длина 35 м, шир. 50 см, скорость движения ленты 1,2 м/сек) подастся на грохот барабанного типа, оставшаяся часть отсеивается на отвал, прошедшее через отверстия грохота сырье попадает в бункер, откуда попадает в сушильный барабан. После этого готовая гажа ковшевым элеватором поступает на струнное сито, где еще раз производится отсев в отвал не прошедших через сито примесей (расстояние между струнами 5 мм). Часть гажи, просеянной через струнное сито, шнековым транспортером (длина 16 м, ширина корыта 40 см, диаметр винта 30 см, шаг винта 25 см, число оборотов винта 45 об/мин. производительность 8—10 м3/час) подается в бункер готовой продукции (3 шт. — емкость каждого 60 м3). Во время обжига гажи при повышенных температурах происходит быстрое удаление 1,5 молекулы гидратной влаги. Потеря влаги зависит от времени и температуры обжига. Гидратную влагу из двуводного гипса можно удалить уже при температуре 100°С, но для этого требуется продолжительный обжиг. Чем выше температура, тем меньше время обжига — 40—45 минут при температуре 400°С, 30—35 минут при 500°С и 20 минут при 600°С. Кустарным способом (в штабелях) гажа обжигается при температуре 200—250°С в течение 5 часов.

В настоящее время обжиг гажи осуществляется при более высоких температурах, что нельзя считать удовлетворительным, так как при этом имеет место потеря тепловой энергии и понижение качества гажи. При таком обжиге пережог и недожог гажи наблюдается чаще, в результате чего, после ее затворения водой, раствор дает большую усадку и трескается, вместе с этим быстро схватывается, обработка затрудняется и понижается производительность труда. Наиболее приемлемым нужно считать умеренный обжиг в течении 1—6 часов при 130—300°С. При таких параметрах гажа полностью обжигается, отсутствует пережог и недожог, раствор при твердении увеличивается в объеме, схватывание задерживается, но быстро заканчивается, легко обрабатывается и имеет высокие физико-механические показатели.

Замечено также, что обжиг в газовых плитах значительно повышает качество гажи.