Производство керамзита как бизнес: перечень оборудования, описание технологии изготовления

Производство керамзита как бизнес: перечень оборудования, описание технологии изготовления

Фото: Lucis / Wikimedia

Керамзит — это лёгкий пористый строительный материал, получаемый путём обжига глины или глинистого сланца. Керамзитовыми бывает гравий, имеющий овальную форму; щебень, отличающийся лишь тем, что его зёрна имеют в основном кубическую форму с острыми гранями и углами; песок.

В зависимости от режима обработки глины или сланца, на производстве можно получить керамзит различной насыпной плотности (объёмным весом) — от 350 до 600 кг/м³ и выше.

Этот строительный материал экологически чист, долговечен, прочен, стоек к перепадам температур, обладает небольшим весом, прекрасными шумо- и звукоизоляционными характеристиками. При этом стоимость керамзитного щебня и гравия невелика, что дает возможность широкого применения в строительной отрасли – как в чистом виде, так и для изготовления, например, керамзитобетонных блоков.

Область применения керамзита

Керамзит применяется в следующих случаях:

• при возведении керамзитобетонных стен и перекрытий;
• в качестве легкобетонного наполнителя;
• как теплоизоляционный элемент полов, крыши, стен;
• для утепления трубопроводов;
• при строительстве плотин, мостов, дорог и других объектов;
• в дренажных системах.

Причем это неполный перечень, для чего нужен керамзит. Ведь, помимо строительной отрасли, керамзит широко используется в растениеводстве – при смешивании с почвой он впитывает и сохраняет лишнюю влагу, которая в дальнейшем передается корням растений в случае ее недостатка.

Керамзит. Виды и производство. Плюсы и минусы. Применение

Керамзит – пористый строительный наполнитель, полученный путем обжига глины или глинистого сланца. Благодаря теплоизоляционным качествам и небольшой массе применяется при приготовлении легкого бетона, а также используется в качестве теплоизолятора.

Как производится керамзит

В качестве исходного сырья для производства керамзита применяется глина или глиняный сланец. От его качеств зависит дальнейший технический режим производства. При использовании глины сырье корректируется до уровня влажности 30%. Поскольку оно добывается открытым способом в карьере, то его влажность зависит от текущих погодных условий. В связи с этим глина увлажняется или разбавляется сухим ранее заготовленным материалом, хранимым в закрытом складе.

Материал проходит первичное измельчение и гранулируется, для полного разрушения комков. После этого цилиндрические гранулы повторно измельчаются и снова прессуются, но уже в шары. После этого заготовки подсушиваются путем обдува воздухом. Полученный полуфабрикат поддается обжигу в печи, имеющей форму трубы. Заготовки разогреваются до температуры +1200-1350°С. При этом они постоянно перекатываются, что обеспечивает равномерный прогрев и исключает слипание.

Длительность нагрева зависит от необходимой плотности, которую нужно получить. Обычно тепловая обработка гранул не превышает 30-60 мин. В результате нагрева глина вспучивается, приобретая внутреннюю пористую структуру и плотную керамическую корку. Чем дольше происходит обжиг, тем больше пор образовывается. Увеличение пористости снижает прочностные характеристики готового продукта.

Сфера применения

Благодаря обжигу материал приобретает ряд характеристик, которые обеспечивают ему широкую сферу применения. Он не размокает в воде, не боится нагрева и мороза, поэтому его используют в качестве:

• Наполнителя для легких бетонов.
• Насыпного теплоизолятора.
• Дренажного элемента.
• Биофильтра.
• Декоративного материала.

Наиболее массово керамзит используется при изготовлении легких бетонов. Его добавление вместо гравия позволит уменьшить фактическую массу раствора, а также увеличить ее теплоизоляционные качества. При этом прочность такого бетона не позволяет его использовать для строительства несущих сильно нагруженных конструкций.

Керамзитобетон не только заливается на стройплощадках, но и применяется для получения строительных блоков для кладки стен. Характеристики блоков, в частности уровень их теплоизоляции, зависят от массовой доли в них цемента. Они могут использоваться для кладки несущих стен малоэтажных зданий, а также для заборов, межкомнатных перегородок. Применение керамзита для наполнения легких бетонов позволяет максимально снизить себестоимость их производства.

Керамзитовый гравий является эффективным насыпным теплоизолятором. Его применяют для заполнения пустот в стенах при каркасной технологии строительства. Материал засыпают между лагами пола перед настилом досок. Также его используют в качестве выравнивающего и утепляющего подстила перед заливкой плотной бетонной стяжки. Это позволяет минимизировать нагрузку на перекрытие при многоэтажном строительстве.

Керамзитовые гранулы популярный дренажный материал для горшечного выращивания декоративных растений. Они стоят недорого, и при этом не меняют химический состав грунта. Гранулы засыпаются на дно горшка перед слоем почвы. Это исключает закисание грунта, обеспечивает воздушную вентиляцию корневой системы.

Керамзитовый гравий широко применяется в качестве наполнителя для промышленных биофильтров. На поверхности гранул заселяются полезные бактерии, поглощающие из сточных вод опасные соединения, такие как нитрит, нитрат, аммиак.

Также он используется в качестве декоративного материала для оформления ландшафтного дизайна. Особой популярностью пользуются окрашенные гранулы. Они применяются для мульчирования почвы под деревьями и кустарниками. Мульча предотвращает проникновение к почве солнечного света, что исключает разрастание сорняков. Также из цветного керамзита выкладывают на клумбах различные изображения. Цветные гранулы под стволом дерева препятствуют не только разрастанию сорняков, но и замедляют испарение влаги. Они препятствуют перегреву корневой системы.

Фасовка материала

Керамзит для строительных нужд, в частности приготовления керамзитобетона, продается насыпью. При продаже навалом его измеряют кубическими метрами, а не тоннами.

В строительных гипермаркетах материал предлагается в мешках объемом 30, 50 и 60 л. В фасованном виде его стоимость выше, поэтому при использовании больших объемов гранулы выгодней закупать насыпью. Материал для обустройства дренажа в цветочных горшках можно встретить в пакетах объемом 0,5, 1, 2, 5 л.

Формы гранул и фракция

В зависимости от производственного оборудования возможно получение керамзита различных форм. Геометрия готового материала влияет на его технические параметры.

Существуют 3 вида керамзита по форме:

1. Песок.
2. Гравий.
3. Щебень.

Керамзитовым песком называют мелкие гранулы фракцией до 5 мм. Они являются наиболее удачным решением для изготовления керамзитобетона, поскольку обеспечивают его высокую прочность. Обычно песок выступает побочным продуктом при производстве гравия или щебня. Он отделается при делении материала по фракции.

Гравием называют гранулы керамзита округлой формы. Это наиболее распространенная разновидность материала, полученная на производстве оборудованном грануляторами. Его фракция может составлять 5-40 мм. Гравий может использоваться как дренаж, теплоизолятор, а также наполнитель для легкого бетона.

Керамзитовый щебень отличается от гравия угловатой произвольной формой. Благодаря этому он более плотно удерживается в массе бетона, хотя этот показатель не слишком отличается от гравия, поэтому им обычно пренебрегают.

Маркировка материала

Керамзит, как и все стройматериалы, отличается между собой по маркам. Ориентируясь по маркировке можно подобрать оптимальный материал для той или иной цели.

В частности осуществляется маркировка керамзита по критериям:

• Насыпной плотности.
• Прочности.

Марка насыпной плотности отображает фактическую массу материала в 1 м³. В продаже встречаются марки 250-600. Также керамзит может иметь марки 700 и 800, но материал такой плотности изготовляться на заказ. Насыпная плотность определяется путем заполнения мерного сосуда. Стоит учитывать, что маркировка высчитывается именно по насыпной, а не истинной плотности. Истинная в 1,5-2 разы выше, поскольку высчитывается без воздушных промежутков между гранулами.

Марки керамзита по прочности присваиваются при проверке устойчивости материала к сдавливанию. Всего существует 13 марок прочности. Их применение регулируется нормами ГОСТ 9757-90, принятого еще в СССР и действующего до сих пор практически во всех странах СНГ.

Технические характеристики

Керамзит имеет очень высокие технические показатели для его применения в качестве теплоизолятора:

• Теплопроводность от 0,10 до 0,18 Вт/(м·K).
• Водопоглощение 8-20 %.

Показатель теплопроводности материала зависит от количества и размера присутствующих в нем пор. Чем их меньше, тем лучше передача тепла. Однако с увеличением пор снижаются прочностные показатели. Все же теплоизоляционные качества керамзита нельзя переоценивать. Он действительно эффективный, но только при укладке толстым слоем. Он не даст результат, если его уложить под стяжку пластом в 1-2 см.

Уровень водопоглощения зависит от качества обжига и все тех же пор. У плотного материала он не превышает 8%. Однако в отдельных случаях более высокий уровень водопоглощения может быть полезным. В частности при использовании керамзита в качестве дренажа для растений. Он впитывает воду при ее избытке, а потом возвращает в почву при ее пересыхании.

Преимущества материала

Керамзит помимо теплоизоляционных качеств имеет и другие достоинства:

• Экологическая безопасность.
• Низкая стоимость.
• Небольшая масса.
• Химическая инертность.
• Огнеупорность.
• Морозостойкость.

Материал может эксплуатироваться в любых погодных условиях. При этом для него не является критичной высокая влажность. Он абсолютно инертный, поэтому не вступает в химическую реакцию с кислотами, цементом, водой. Его применение не нарушает состав почвы.

Гранулы керамзита служат в качестве теплоизолятора практически неограниченный срок. Это делает их более предпочтительными, чем пенопласт и минеральная вата. Они не боятся ультрафиолета, грызунов.

Недостатки керамзита

Безусловно, материал имеет больше достоинств, чем недостатков. К его слабым сторонам можно отнести всего 3 свойства:

1. Склонность к образованию пыли.
2. Имеет легкий запах.
3. Долгое высыхание.

При работе с керамзитом образовывается много пыли. Поэтому при его укладке в помещении лучше применять респиратор. Считается, что керамзит не имеет запаха, но это не так. Поскольку он укрыт глиняной пылью, которая легко поднимается в воздух, то вызывает ощущение характерного запаха шлака. Если же смыть с гранул пыль, то его не будет.

Поскольку материал долго отдает поглощенную влагу, то при его использовании в качестве наполнителя для бетона долго держит сырость. По этой причине стяжку в помещении из керамзитобетона лучше делать летом, когда можно обеспечить хорошую вентиляцию.

Оборудование для производства керамзита

По сравнению с большинством отраслей производства строительных материалов, керамзит не требует внушительного списка техники. С другой стороны, хотя оборудования требуется не так много, стоит оно довольно дорого. В перечень техники, которую используют при производстве керамзита входят:

• печь для обжига частиц;
• промышленные станки для рыхления глины (если предприниматель планирует производить керамзит из сырой глины);
• охлаждающие камеры;
• грузовые транспортёры;
• сопутствующее оборудование и техника — конвейеры, лотки, банки.

Печи для обжига

Главным механизмом, который используют производители керамзита, является специальная печь с вращающимся барабаном (одним или несколькими). Стоимость такой техники зависит от объёма и характеристик мощности. Цена начинается от 400 тысяч рублей, но лучше заложить на эту цель гораздо больше средств — около 1 миллиона рублей. Аппарат одновременно обеспечивает вращение и обжиг.

Печи бывают двух видов: с одним барабаном и с двумя. Для хорошего сырья достаточно одного барабана, для менее качественного требуются два. В двухбарабанных печах плоскости барабанов отделены друг от друга специальными перегородками и вращаются с отличающимися скоростями. Такой способ обработки позволяет получать на выходе керамзит, ни чем не уступающий по качественным характеристикам, даже если изначально сырьё было плохим.

Дополнительное оборудование: охладитель

Вторым пунктом списка по важности после печи с вращающимися барабанами идёт охладитель. Обойтись без охлаждающей камеры не получится. Остывать внутри барабана керамзит не может, равно как и охлаждаться при комнатной температуре. Частицам необходимо постепенное остывание в определённых условиях, которые в полной мере обеспечит только такой аппарат. Его стоимость — около 2 миллионов рублей.

На рынке представлены самые разные производители — российские, европейские, китайские. Последние считаются самыми ненадёжными, поэтому если предприниматель планирует приобрести какую-либо технику из Китая, ему следует изучить отзывы о ней и быть готовым к гораздо более короткому сроку эксплуатации.

Готовые комплекты оборудования

Очень удобным вариантом закупки оборудования является приобретение готового комплекта. Многие производители берут часть работы предпринимателя на себя: продают не отдельную технику, а её комплекты, сформированные для совместного производства.

Такой подход решает сразу несколько проблем. Во-первых, не нужно отдельно выбирать, заказывать и доставлять технику из разных мест. Готовый комплект доставляется до цеха и в большинстве случаев устанавливается на месте представителями фирмы.

Во-вторых, готовый комплект дешевле отдельных закупок и даже может включать бесплатную доставку. Вместе с комплектом производители предлагают подробные инструкции, справочные материалы и рекомендации по работе.

Всё это незаменимо для начинающих предпринимателей. Стоимость среднего комплекта составляет 1-2 миллиона рублей. Мини-заводы можно и вовсе купить за 200 тысяч рублей (но их мощность и объём производства будут очень скромными).

Оборудование для производства керамзита

Из чего делают керамзит, мы выяснили. Остается разобраться, как устроена производственная линия по изготовлению этого строительного материала. В нее входят следующие агрегаты и приспособления:

• устройства для рыхления;
• дырчатые вальцы;
• глиносмесители;
• барабаны для сушки;
• печи, в которых выполняется обжиг;
• бункеры;
• пневматические транспортеры, ленточные и другие конвейеры;
• лотки;
• сортировщики для гравия.

Для производств керамзита требуется глиномеситель

На первичной обработке исходного материала применяется специальная дробильная установка. Состоит она из узла измельчения, в который входят:

• валы лопастного типа, способные совершать вращательные движения по направлению друг к другу;
• жесткая рама;
• зубчатый привод;
• приемочный бункер.

Как только валы начинают свое вращение, сырье измельчается до необходимых размеров. Специальные добавки вводятся через смесительную установку.

Сырье обжигается в печных устройствах с вращающимися барабанами, имеющими цилиндрические корпуса из стального материала. Конструктивно печь состоит из следующих элементов:

• головки для загрузки сырья и выгрузки материала;
• опорной станции;
• приводов;
• уплотнения концов;
• кожуха венцовой пары и т. д.

Печь устанавливается на фундаментной площадке. Опорой служит сварная рама и ролики, регулирующие ее положение.

Технология производства керамзита — оптимальный режим термообработки.

Чтобы обеспечить оптимальный режим термообработки, зону вспучивания печи, непосредственно примыкающую к форсунке, иногда отделяют от остальной части (зоны подготовки) кольцевым порогом. Применяют также двухбарабанные печи, в которых зоны подготовки и вспучивания представлены двумя сопряженными барабанами, вращающимися с разными скоростями.

В двухбарабанной печи удается создать оптимальный для каждого вида сырья режим термообработки.

Изготовление керамзита в домашних условиях

Хозяйственные люди часто задаются вопросом: а возможно ли производство керамзита в домашних условиях? Это будет достаточно сложно, но такая возможность действительно существует. Благодаря мини заводам с печкой и сушилкой можно самостоятельно получать фракции с размерами до 5 мм. Работают такие заводы на газовом или угольном топливе.

Часто в дополнение к таким установкам приобретаются небольшие дробильные установки, которые помогают получать однородную массу без крупных камней. В целом, при наличии желания и необходимых чертежей, все оборудование можно сделать самостоятельно.

Домашние заводы производят керамзитовый песок из материала низкого качества. Из золы от угля также можно получить керамзит с определенными свойствами. При этом есть возможность значительно сэкономить, уменьшив при этом количество отходов от деятельности.

По итогу, энергетические и денежные затраты на производство керамзита могут показаться слишком высокими по сравнению с полученным результатом. Однако все окупится, так как наполнитель используется в разных сферах жизни и особенно в строительстве.

Этапы производства керамзита

Изготовление строительного материала включает следующие этапы:

• добычу сырья. Россия является одним из мировых лидеров по добыче и переработке глины. Итоговая стоимость керамзита во многом зависит от глубины залегания сырья, сложности горно-геологических условий, обводненности месторождения, близости или удаленности альтернативных источников аналогичных пород. Полученная глина хранится в запаснике;
• измельчение. Порода дробится на куски, истирается в порошок или смешивается с водой. Большинство методов обработки сырья допускает добавление компонентов, улучшающих свойства будущего продукта;
• изготовление сырцов. Из смеси глины и дополнительных компонентов формируются гранулы различных размеров;
• термообработка. В процессе обжига в печи сырцовые гранулы принимают округлую форму и обретают необходимую пористость. Также термообработка увеличивает прочность заготовок;
• фасовка. Керамзитные гранулы делятся на фракции в соответствии с размером. Готовый продукт фасуется и подготавливается к отправке будущим заказчикам.

Для чего используется керамзит в строительстве

Область применения материала очень широка. Она включает в себя несколько направлений:

Наполнитель для легких и сверхлегких бетонов

Они незаменимы для заливки черновых стяжек и возведения монолитных стен. Особенно в тех случаях, когда излишняя нагрузка на конструкции недопустима или нежелательна. Использование керамического наполнителя позволяет значительно снизить вес систем и при этом не влияет на степень ее прочности.

Утеплитель

Оптимально использовать высокопористые разновидности. Они отличаются максимальными изолирующими характеристиками. Их засыпают на перекрытия, под пол, в стены и т.п. Чтобы получить хороший результат, необходимо провести расчеты, чтобы точно определить высоту утепляющего слоя.