Керамические изделия (плитки для стен и пола, санитарная керамика, трубы, теплоизоляционные штучные и сыпучие материалы) изготовляют на высокомеханизированных предприятиях из различных глин или других неорганических, неметаллических сырьевых материалов (песок, трепел, шлаки и др.). Основные этапы производства этих изделий (подготовка шихты, формование, сушка, обжиг) являются общими для всех видов керамических изделий. Однако сырьевые материалы, оборудование и технологические режимы по отдельным видам изделий зачастую существенно различаются.

Основные процессы в производстве керамики:

1) подготовка многокомпонентной шихты полусухим или пластическим способом; в первом случае сырьевые материалы сушат и измельчают в тонкий порошок, перемешивая его с добавками, а во втором – материалы дробят, разминают и перемешивают с водой;

2) формование сырца путем прессования увлажненного (до влагосодержания 8-10%) порошка на гидравлических или механических прессах либо путем формования тестообразной (влажность 20-25%) пластичной массы на различных по принципу действия и мощности ленточных прессах;

3) сушка – удаление влаги в процессе нагрева сырца газами или другим теплоносителем;

4) обжиг – завершающий, наиболее сложный процесс, разделяющийся на досушку сырца, подогрев, взвар с выдержкой и остывание изделий; этот процесс протекает при различных температурах (900-1600 °С).

Большое значение на предприятиях керамической промышленности имеет проблема борьбы с запыленностью в цехах, создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда и защиты окружающей' среды. Керамические заводы оснащены специальными пылеуловителями. Однако эффективность их недостаточна, и запыленность воздуха в производственных помещениях, а также в прилежащей местности превышает иногда допустимые концентрации. Это, кроме того, является следствием недостаточной герметизации помольно-дробильного и транспортирующего оборудования, а также отклонений технологических режимов (повышенное давление в камерах и т.п.) и бездействия местной вентиляции и др.

Высоким пылеобразованием сопровождаются процессы дробления, помола, просеивания и смешивания материалов, а также сушки и обжига изделий. Обжиг глины и каолина во вращающихся печах при температуре около 1500-1600 °С сопровождается обычно уносом от 8 до 25% этих материалов в зависимости от принятого режима. При обжиге доломита вынос пыли достигает 20-25%, а при обжиге магнезита – 15-35%. При шликерном способе получения пресс-порошка обезвоживание шихты, поступающей в виде керамической суспензии, осуществляется в распылительных сушилках при 1100-1250 °С. Башенная сушилка состоит из сушильной камеры, устройств для подачи и распыления суспензии, газооборудования, устройства для сжигания газа, системы регулирования и КИП, а также аспирационно-обеспыливающей системы. Температура отходящих из этих сушилок газов колеблется в пределах 80-120 °С и выше при влагосодержании 160-190 г/м³, а температура отходящих газов вращающихся печей и сушильных барабанов - от 150 до 200 °С при влагосодержании 120-150 г/м³.

Данные о дисперсном составе твердых частиц, содержащихся в аэрозолях керамического производства при различных процессах, приводятся в табл. 3. Наиболее тонкодисперсной является пыль каолина и глины; масса частиц размером менее 5 мкм от общей массы пыли составляет от 20 до 50%. Плотность частиц осажденной пыли (кг/м³): глина 2600-2700, каолин 2500-2600, шамот 2700- 2800, пресс-порошок 2600-2700. Насыпная масса осажденной пыли (в неуплотненном состоянии) составляет (кг/м³): каолин 400, глина 900, шамот 1100, а пресс-порошок 1000.

Таблица 3. Дисперсный состав твердых частиц, содержащихся в газах

Твердые частицы, содержащиеся в аэрозолях керамических производств, отличаются не только вещественным составом, но также высокой дисперсностью, смачиваемостью, слипаемостью, электрическим сопротивлением, отсутствием вяжущих свойств и др. Эти особенности следует учитывать при проектировании и эксплуатации пылеулавливающих систем.

Система очистки дымовых газов в линии подготовки пресс-порошка ШЛ-310

Подготовка пресс-порошка для полусухого прессования керамических изделий невозможна без значительного пылеобразования, поэтому пылегазоочистка и утилизация пыли являются актуальными задачами. Требуют очистки также и печные дымовые газы, содержащие вредные примеси. Эти задачи решаются применением циклона ШЛ-310.06 и скруббера ШЛ-315. От печи обжига кирпича-сырца дымовые газы забираются вентилятором 1 и для разбавления теплоносителя подаются в топку 3 агрегата подготовки сырья 4. Глинистые частицы, через которые проходит теплоноситель, абсорбируют часть вредных примесей, содержащихся в дымовых газах. Вместе с тем образуется большое количество пыли.

Улавливание пыли в скруббере основано:

- на соударении пылевидных частиц с каплями и струйками воды, имеющими различные с частицами пыли скорости по величине и направлению;

- на отбросе частиц пыли под действием центробежных сил на смоченные водой поверхности вентилятора и скруббера.

Этим достигается высокая степень очистки отходящих газов от пыли. Так, например, степень очистки воздуха от размолотой глины, содержащей 49 мас. % частиц, скорость витания которых ниже 1 см/с, составляет 94%.

Осевшие частицы пыли в нижнем конусе скруббера насосом 9 откачиваются в виде шликера в стержневой смеситель ШЛ-313 для увлажнения активированной пыли, подаваемой из планетарной мельницы ШЛ-312, и сырья, поступающего из агрегата ШЛ-302.

После остановки системы очистки дымовых газов возможно осаждение частиц пыли в нижнем конусе скруббера. Для размыва осадка в нижнем конусе скруббера предусмотрен барботаж струями воды, подаваемыми насосом через трехходовой кран с электроприводом. При сушке сырья в агрегате ШЛ-302 из глины испаряется до 15% влаги и уносится с дымом. Часть влаги конденсируется в дымососе и остается в скруббере. Рабочий уровень воды в скруббере поддерживается благодаря переливной трубе 10, через которую излишки воды сливаются.

Технические характеристики скруббера ШЛ-316

Применение циклона ШЛ-З10.06 и скруббера ШЛ-315 в технологической линии подготовки пресс-порошка ШЛ-310 комплекса ШЛ-300 позволяет не только использовать бросовые, с традиционной точки зрения, отходы производства кирпича методом полусухого прессования с повышением его прочности, но и повысить экологическую безопасность кирпичного производства, так как двукратная очистка дымовых газов в сочетании с мокрой очисткой обеспечивает снижение вредных, выбросов почти в 100 раз и получение степени очистки газов не менее 99% [4].

Глава 4. Современные способы борьбы с пылеобразованием

4.1 Технологические мероприятия по уменьшению пылеобразования

К мероприятиям, обеспечивающим требования, предъявляемые к состоянию воздуха рабочей зоны производственных помещений, производственному оборудованию и производственным процессам, относятся следующие:

- максимально возможная герметизация пылящего технологического и транспортного оборудования и устройство специальных укрытий у всех мест пылеобразования;

-  увлажнение измельченных материалов до поступления в производство и на каждой стадии переработки в пределах, допускаемых технологическим процессом;

- устройство аспирации;

- эффективная очистка воздуха аспирационными системами перед выбросом в атмосферу;

- блокировка аспирационных систем с технологическим оборудованием и автоматизация устройств по увлажнению материала и гидрообеспыливанию;

- устройство приточной вентиляции с продуманным воздухораспределением;

- применение регулярной беспыльной уборки помещений и оборудования от осевшей пыли;

- строгий контроль за состоянием воздуха в цехах и выполнением всех указанных выше мероприятий.

Интенсивность пылевыделения, а, следовательно, и величина запыленности воздуха в рабочей зоне в первую очередь определяются технологическими процессами. Мероприятия, предотвращающие или существенно снижающие пылевыделение, должны предусматриваться в период проектирования производства. После монтажа и ввода объекта в эксплуатацию технологические мероприятия трудно осуществимы, а нередко и невыполнимы.

Наиболее эффективным способом борьбы с пылевыделением является процесс переработки пылящих материалов мокрым способом. При замене «сухих» технологических процессов «мокрыми» пылевыделение устраняется без применения каких-либо дополнительных мер.

В технологической схеме производственного процесса необходимо предусматривать следующее:

- возможно меньшее число промежуточных узлов и мест перегрузок материала;

- сокращение до минимума числа перемещений материалов по горизонтали, применение герметичного дробильно-помольного и рассевного оборудования;

- применение пневматического или других видов закрытого транспорта (шнеки, виброконвейеры, полностью укрытые конвейеры и др.);

минимальную высоту перепадов в местах перегрузок материала (при высоких перепадах необходимо предусматривать специальные устройства по гашению кинетической энергии падающих материалов);

- предварительную мойку измельченных материалов и их увлажнение, где это допустимо; мокрый помол кварцитов и др.

Бункера следует оборудовать устройствами, исключающими их переполнение и полное опорожнение. Остаточный слой материала в бункере должен составлять по высоте не менее 1/3 нижней сужающейся части бункера для предотвращения поступления запыленного воздуха в помещение через питатели или при загрузке бункера.

Уменьшению выделения пыли в производственные помещения способствует автоматизация технологического процесса. При частичной или полной автоматизации работы дробильно-помольного оборудования наряду с улучшением технологического процесса уменьшается число людей, работающих в запыленной атмосфере. При автоматической загрузке все оборудование работает более ритмично, благодаря чему значительно уменьшается возможность пылеобразования [7].

Наибольшая эффективность работы обеспыливающей вентиляции (аспирации) достигается в том случае, когда пыль удаляется в месте образования. Это может быть обеспечено при устройстве у пылящего оборудования укрытий. Правильно сконструированное и выполненное укрытие является важнейшим элементом аспирационной системы. Укрытия должны быть неотъемлемой частью машин и изготовляться заводами - поставщиками оборудования.

При разработке конструкций укрытий и аспирационных систем необходимо особое внимание уделять вопросам уменьшения уноса пыли в вентиляционную сеть. Чем меньше пыли увлекается удаляемым воздухом, тем меньше теряется ценного материала и тем меньше затраты на очистку воздуха.

Отсасывающие воронки на укрытии надо располагать таким образом, чтобы отсос материала был минимальным. Это достигается путем отдаления мест установки отсоса от мест поступления материала в укрытие, устройства укрытий с двойными стенками и установки отбойных щитков.