Технология переработки сырьевых материалов для производства сухих строительных смесей

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ

Г.И. Стороженко

Н.А. Дворников

С.М. Горбовой

Современное производство сухих строительных смесей (ССС) требует глубокой переработки исходных сырьевых материалов, которая необходима для обеспечения высокого качества конечной продукции. Помимо задач по экономии энергии при сушке песка производители ССС часто сталкиваются с проблемами качественной переработки других сырьевых материалов.

Новосибирское научно-производственное предприятие ООО «НПП Баскей» имеет большой практический опыт по созданию измельчительно-сепарационных установок (ИСУ) для переработки различных видов минерального сырья [1-3]. Установки были разработаны и внедрены в процессах сушки, помола и обогащения мела, каолинов, вермикулитовой руды и кварцевого песка.

Основная технологическая идея, заложенная в конструкцию установки - совмещение процессов сушки, помола и классификации в одном аппарате. Исходное минеральное сырье одновременно сушится и измельчается в вихревой мельнице-сушилке, откуда поступает на классификацию в полочно-гравитационные классификаторы для разделения частиц в диапазоне 50- 5000 мкм. Более мелкие фракции улавливаются в аппаратах со встречными закрученными потоками (ВЗП), ультрадисперсные частицы - в рукавных фильтрах. Основные элементы измельчительно-сепарационной установки показаны на рис.1. строительный гравитационный сепарационный песок

Сочетание математического моделирования проектируемых установок с применением современных математических моделей, опыта их конструирования и промышленных испытаний для различных видов сырья, позволяет с уверенностью использовать основную идею, заложенную в конструкцию установки, для решения класса новых технологических задач.

В качестве примера рассмотрим результаты математического моделирования параметров работы ИСУ производительностью 10 тонн в час по сухому продукту в сравнении с промышленной проверкой найденных режимов. В качестве материала был взят песок Кичигинского месторождения со средним содержанием глинистых частиц (6-8%). Исходная влажность песка составляла 7,63%, конечная влажность высушенного песка должна быть 0,5%. Расход воздуха для сушки - 9 кг/сек, температура 120С. Целью расчетов был анализ полей скорости и параметров движения частиц в каждом из элементов установки. Расчет выполнен в трехмерной постановке, движение частиц песка моделировалось по модели Лагранжа.

Рис.1. Основные элементы измельчительно-сепарационной установки.

1- теплогенератор; 2 -вихревая мельница; 3 - сушилка; 4 - полочно-гравитационный классификатор; 6 - рукавный фильтр; 7 - вентилятор

Вихревая мельница-сушилка представляет собой вертикальную трубу диаметром 800 мм и высотой 5 м (рис. 1). Песок поступает в загрузочную трубу диаметром 500 мм и высотой 1 м, расположенную внутри сушилки и попадает в активационную камеру, куда тангенциально подается теплоноситель.

На рис. 2 показано поле аксиальной скорости в вертикальном сечении вихревой мельницы. Максимальные значения аксиальной скорости в пристенной области на выходе из аппарата достигают 20м/сек, что обеспечивает устойчивую транспортировку высушиваемого материала вверх по потоку. В верхней части трубы вблизи оси наблюдается возвратное течение.

Поле тангенциальной скорости в этом же сечении, рис.3, показывает, что максимальная закрутка потока имеет место в нижней части аппарата, ниже верхнего среза центральной загрузочной трубы. Соответственно и наиболее интенсивная сушка и оттирка песка должна происходить в этой зоне.

Рис. 2. Поле аксиальной компоненты скорости в м/сек

Рис. 3. Поле тангенциальной компоненты скорости в м/сек

На рис.4 показаны траектории частиц диаметром 800 мкм, окрашенные по массе частиц. Синий цвет соответствует сухим частицам. Видно, что частицы такого размера полностью высыхают в нижней части вихревой сушилки.

Было выполнено математическое моделирование конструкции полочно-гравитационных классификаторов для разделения различных фракций песка. На рис.5 показаны траектории частиц в расчетной области вдоль первой ступени классификатора. Видно, что частицы диаметром 100 мкм полностью уходят через выходное сечение во вторую ступень.

Рис.4. Траектории частиц песка диаметром 800мкм, окрашенные по массе высыхающей частицы

Рис. 5. Траектории частиц диаметром 100 мкм, окрашенные по времени пребывания в расчетной области вдоль первой ступени классификатора.

Промышленные испытания созданной на основе предварительных расчетов установки производительностью 4 тн/час подтвердили выводы, полученные на основе математической модели, как по сушке материала, так и по классификации и очистке песка от глинистых включений. В результате испытаний был получен песок более высокого класса, чем исходный (табл. 1).

Характеристики Кичигинского песка до и после обогащения

Таблица 1

Возможность перевода работы вихревой сушилки в режим "сушка-помол" позволяет решить вторую важную проблему, с которой сталкиваются производитель сухих строительных смесей, - это стабильное качество гипсового вяжущего, обеспечение высокой марочности и тонины помола. Всем известно, сколько неприятностей возникает, когда в отличной шпатлевке встречаются даже крупные единичные зерна.

На технологической линии ООО "Баскей" были выполнены работы по повышению качества гипса марки Г-5 (производитель ООО "Аракчинский гипс" Республика Татарстан). В таблицах 2-3 приведены результаты физико-механических испытаний исходного и активированного в результате сушки и помола гипса.

Таблица 2 Зерновой состав гипса

Таблица 3 Свойства гипса

Таким образом, при одновременной сушке и помоле гипса на технологической линии ООО "Баскей" его марка повышается с Г-5 до Г-7, причем эффект механической активации, обнаруживаемый в результате переработки, существенно улучшает качество сухих строительных смесей на его основе.

Список использованных источников

1. Стороженко Г.И., Дворников Н.А. и др. Принципы конструирования технологического оборудования для измельчения, сушки и классификации минерального сырья. //Строительные материалы.- №8, 2006, с 20.

2. Патент №2000130855/03(032775) (Российская Федерация) МПК 7 В02С 21/00. Измельчительно-сепарационная установка Опубл. в БИ №35 2002 г.

3. Стороженко Г.И., Пак Ю.А., Болдырев Г.В., Ярощук В.Г., Маценко В.И., Самура В.А., Дворников Н.А.. Новая технология сухого обогащения вермикулита. //Строительные материалы, №1, 2004, с. 20-21.

Размещено на Allbest.ru