Основным технологическим узлом завода по производству сухих строительных смесей является смесительная башня. В верхней части башни размещаются силосы сырьевых компонентов, под силосами - технологическое оборудование для дозирования, смешения, упаковки. При загрузке в силосы сырьевые материалы транспортируются вверх только один раз. По мере прохождения всех технологических операций материалы двигаются вниз. В этом заключается принцип так называемой классической вертикальной схемы завода сухих смесей.
Главным сырьевым компонентом сухих строительных смесей является песок. Песок не может содержать глинистых и других примесей, должен быть классифицирован по фракциям и высушен до уровня остаточной влажности около 0,1 %.
При производстве простых смесей затраты на песок, напротив, являются главным фактором, от которого зависит экономическая эффективность. В то время, как при производстве модифицированных смесей на долю песка в общем составе затрат приходится всего около 5%, в этой связи его стоимость существенной роли не играет.
Максимальный размер частиц заполнителя зависит от назначения смеси:
§ смесь бетонная для торкретирования - 8 мм
§ смесь кладочная и штукатурная - 2,5 мм
§ смесь штукатурная, верхний слой - 1,2 мм
§ смесь шпаклевочная - 0,5 мм.
Гидравлические вяжущие - порландцемент, известь, гипс, глиноземистый цемент, белый цемент - могут быть использованы в качестве основных компонентов или добавок. Как основные компоненты они поступают на завод преимущественно навалом и подаются в технологический процесс через силосы и весы для вяжущих; в качестве добавок поступают в упаковке и подаются через весы добавок.
К малым добавкам относят вещества, вводимые в количестве 0,05-8%. Среди них химические добавки, пигменты, короткие армирующие волокна. По назначению химические добавки разделяют на несколько групп: редиспергируемые порошки (водорастворимые полимеры, используемые в качестве второго связующего), водоудерживающие, платифицирующие, гидрофобизирующие добавки, порообразователи, регуляторы сроков схватывания и другие.
Распределение сырьевых компонентов в восьми силосах:
силос 1 - портландцемент,
силос 2 - белый цемент,
силос 3 - известняковая мука,
силос 4 - известь или гипс,
силос 5 - песок фракции <0,3 мм,
силос 6 - песок фракции 0,3-0,5 мм,
силос 7 - песок фракции 0,5-1,2 мм
силос 8 - песок фракции 1,2-2,5 мм.
Емкость одного силоса может составлять 30-150 м3. Объем пневматически заполняемого силоса должен превышать объем автоцистерны в 1,5-2 раза.
При сушке и фракционировании песка заполнение силосов происходит с разной скоростью. Скорость заполнения каждого силоса пропорциональна содержанию в песке фракции данного размера.
Скорость опорожнения силосов также неодинакова и зависит от рецептуры. Чтобы сбалансировать поступление и расход разных фракций, нужно следить за уровнем песка в силосах и чередовать подачу песка с разным модулем крупности, завозимого из разных карьеров. Чем меньше объем силосов, тем труднее поддерживать баланс и тем чаще может возникать необходимость сброса "лишней" фракции.
Для доставки вяжущих и тонкодисперсных заполнителей пригодны любые типы автоцистерн, Для доставки сухого песка используют автоцистерны с конусной разгрузкой или оснащенные механизмом подъема. Модели с аэродорожкой не пригодны, поскольку песок не аэрируется.
Силосы, заполняемые пневматически, оборудуют напорными рукавными фильтрами. Улавливаемая пыль возвращается обратно в силос, поэтому не возникает необходимость в ее утилизации. С линии сушки песок подается механическим транспортером, и фильтры не требуются.
Во избежание переполнения силосы оборудуют сигнализатором верхнего уровня. Если уровень в силосе достигает верхней отметки, останавливается линия подготовки песка или перекрывается клапан на тракте пневматической подачи. Для контроля уровня продукта в силосах песка, поступающего с линии сушки, используют непрерывные индикаторы уровня. Пневматически заполняемые силосы достаточно оборудовать сигнализатором нижнего уровня, поскольку текущее значение легко определяется расчетным путем (компьютером).
Чтобы исключить возможность случайной загрузки в один силос двух разных компонентов, наполнительную трубу каждого силоса запирают на замок.
Основные компоненты дозируют по массе, для чего используют бункерные весы. Верхний предел взвешивания весов выбирается исходя из максимальной загрузки смесителя: для песка соответствует 100% загрузки, для вяжущих компонентов - 50%.
Из силосов компоненты поступают на весы последовательно один за другим. Цикл дозирования каждого компонента включает три стадии: подача с высокой скоростью, подача с низкой скоростью, пауза для успокоения и проверки фактической массы. В течение одного цикла смешения на одних бункерных весах последовательно взвешивается 10 и более компонентов.
Для обеспечения надежной разгрузки тонкодисперсных компонентов, коническую часть силоса оборудуют системой аэрации. Сжатый воздух подают только в момент выгрузки продукта, давление его должно регулироваться. В силосах песка полная выгрузка достигается благодаря правильному выбору угла наклона стенок в конической части и происходит без побудителей выгрузки.
Вяжущие и тонкодисперсные заполнители подают на весы с помощью двухскоростных шнеков. Для изменения скорости вращения используют частотные преобразователи. Для прерывания подачи продукта на весы в конце цикла дозирования используют дисковые затворы с пневмоприводами.
Песок, особенно крупнозернистый, обладает высокой абразивностью. Шнеки для его подачи изготавливают из специальных материалов или же вообще отказываются от шнековой подачи в пользу гравитационной, при этом песок подают на весы самотеком по наклонным течкам, а дозирование осуществляется с помощью трехпозиционных шиберных затворов с пневмоприводами. Скорость подачи компонента на весы изменяется в зависимости от величины открытия шибера. По сравнению со шнеками, точность дозирования шиберами меньше.
Для поочередной подачи взвешенных компонентов от одних весов к двум разным смесителям используют двухходовые распределители. При этом весодозирующая электроника должна быть рассчитана на режим чередования рецептур в каждом цикле дозирования. Важно также правильно рассчитать временные ресурсы, поскольку нагрузка на дозатор удваивается.
Бункерные весы, также как и все тракты подачи компонентов, изготовляются в закрытом исполнении.
Очистка воздуха, вытесняемого при заполнении бункерных весов, осуществляется системой аспирации или автономными фильтрами. Использование автономного напорного фильтра площадью 1-2 м2 предпочтительнее, поскольку улавливаемая пыль возвращается обратно в процесс.
Легкие заполнители, такие как перлит или вспененный полистирол, имеют очень малый и нестабильный насыпной вес, поэтому весовое оборудование не применяется. Если ассортимент продукции завода будет включать теплоизоляционные составы со вспененными заполнителями, то для их дозирования необходимо предусмотреть объемный дозатор.
Добавки дозируют по массе. Возможны три варианта: автоматическая система весового дозирования добавок, весовое дозирование премиксов, ручной ввод добавок.
Система автоматического дозирования добавок аналогична системе дозирования основных компонентов и включает бункера для складирования добавок, дозирующие шнеки и бункерные весы. Бункеры могут иметь объем 1,5-2,5 м3, а число их может составлять 8-16 штук. Добавки загружают из мешков вручную. Углы наклона стенок и размеры выпускных отверстий выбирают из расчета работы с плохо истекающими продуктами, кроме того, бункеры часто оборудуют дополнительными побудителями -колотушками, аэрацией, рыхлителями. Дозирующие шнеки и весы принципиально не отличаются от шнеков и весов, используемых для вяжущих компонентов.
Компьютерная система управления заводом обычно имеет двухуровневую структуру. Верхний уровень, реализуемый на базе персонального компьютера, предназначается для создания баз данных по рецептурам и компонентам, формирования отчетов о выработке продукции и расходовании компонентов, отображения на мониторе пневмосхемы, вывода сообщений о сбоях в работе и их квитирования, настройки параметров технологического процесса. Нижний уровень, реализуемый на базе программируемых контроллеров, предназначается для опроса датчиков и выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства. Важнейшая функция системы управления - дозирование, может быть реализована как на уровне контроллера, так и на уровне компьютера.