Основным сырьем для получения цементного клинкера являются карбонатные ( известняк, мел, известняк-ракушечник и др.) и глинистые ( глина, глинистый сланец, лесс и др.) породы. Их характеристика дана в разделе 2.1. Содержания карбонатных и глинистых пород в сырьевой смеси, как правило, — 75-80% и 20-25%. Однако заданное соотношение оксидов в двухкомпонентной сырьевой смеси удается получить только при особо благоприятном составе сырьевых материалов. В большинстве случаев применяют третий и даже четвертый компоненты — корректирующие добавки, содержащие значительное количество одного из недостающих оксидов. В качестве железосодержащей добавки обычно используют пиритные огарки с сернокислотных заводов, реже — колошниковую пыль доменных печей. В качестве глиноземистой добавки применяют богатые глиноземом маложелезистые глины или бокситы. Кремнеземистой добавкой служат кварцевые пески, опоки, трепел. Содержание оксидов в корректирующих добавках должно быть: для железистых Fe203 — не менее 40%, для кремнеземистых Si02- не менее 70%, для глиноземистых А1203 — не менее 30%. Большинство цементных заводов использует железистые добавки.
Корректирующие добавки, как правило, сырье привозное. Карбонатное и глинистое сырье в большинстве случаев заводы добывают на своих карьерах. Оптимальный вариант, когда глинистые породы составляют вскрышу карьера карбонатного сырья, что снижает общую стоимость сырьевой смеси.
Весьма перспективно использование в составе сырьевых смесей техногенного сырья (доменные шлаки, нефелиновый шлам и др.). Это позволяет не только утилизовать отходы других производств, но и снизить расход топлива на обжиг, так как техногенное сырье частично уже прошло тепловую обработку.
В цементной промышленности используют твердое, жидкое и газообразное топливо.
Предпочтительно применение твердого топлива с теплотой сгорания не ниже 20 МДж/кг, зольностью не выше 10—12%, с содержанием летучих 20—30%. В качестве твердого топлива используют каменные и бурые угли, коксовую мелочь, горючие сланцы. Для большинства обжиговых агрегатов необходима предварительная подготовка твердого топлива. С этой целью строят подготовительное отделение, в котором осуществляется сушка и помол угля. Тонкость помола должна составлять по остатку на сите 008-8-16%.
При сжигании в виде пыли уголь приобретает особые свойства. Газовые угли с повышенным содержанием летучих веществ воспламеняются на близком расстоянии от форсунки и образуют длинный факел. Тощие угли воспламеняются позднее, а сгорают быстрее, образуя при этом короткий факел. Подбор смеси газовых и тощих углей позволяет регулировать длину и форму факела в печи.
В качестве жидкого топлива применяют мазут — смесь углеводородов, испаряющихся и разлагающихся при высоких температурах. Зольность мазута должна быть не менее 0,15-0,2%, содержа ние воды — 1—2%, теплота сгорания — около 40 МДж/кг. Скоросп сгорания мазута и интенсивность излучения образующегося факела ниже, чем у твердого топлива, поэтому расход теплоты на обжш повышается примерно на 10%. Сократить расход теплоты можно за счет снижения вязкости мазута, путем его подогрева, увеличения давления распыления и уменьшением размеров каналов форсунки.
В качестве газообразного топлива применяют природный газ, смесь природного газа с газом подземной газификации, а также коксовый газ - продукт коксования каменных углей. Наибольшее распространение получили природные газы с теплотой сгорания 32—39 МДж/кг. В зависимости от месторождения газов содержание метана в них составляет 80—99%. Газ на заводы поступает из магистральных газопроводов, где поддерживается давление 0,6 МПа. В заводском газораспределительном пункте давление газа снижают до 0,25—0,3 МПа и транспортируют к местам потребления.
Posts Tagged ‘свойства’
Сырьевые материалы и топливо цементной промышленности
Суббота, ноября 7, 2009Комбинированный способ производства
Пятница, октября 23, 2009Комбинированный способ производства позволяет использовать преимущества подготовки сырьевой смеси по мокрому способу и одновременно снизить расход теплоты на обжиг. При этом способе примерно на 30% уменьшается расход топлива и примерно на 10% капитальные затраты по сравнению с мокрым способом, но на 15—20% повышается расход электроэнергии. Механическое удаление воды при фильтрации шламов значительно усложняет технологический процесс. В нашей стране этот способ пока не нашел широкого применения. Тем не менее это не умаляет перспективности его использования, так как это реальный путь экономии дефицитного топлива при использовании влажного сырья.
Основными способами производства клинкера в мировой цементной промышленности остаются мокрый и сухой. Более распространен мокрый способ. На его основе выпускается около 70% общего производства клинкера в мире. Однако в связи с ростом цен на топливо в последние десятилетия постоянно возрастает доля производства клинкера по сухому способу. В цементной промышленности России 59 цементных предприятия, из них 52 — с полным циклом производства. Среди последних на 39 заводах реализуется мокрый способ (суммарная годовая мощность 67,2 млн. т), 11 заводов работают по сухому способу (суммарная годовая мощность 12,8 млн. тонн) и на 2-х заводах реализуется и тот, и другой способы.
Выбор способа приготовления сырьевой смеси при проектировании новых предприятий или реконструкции действующих определяется целым рядом факторов, связанных не только с технико-экономическими соображениями, но и со свойствами сырья, его однородностью и влажностью, наличием топливной и энергетической базы в зрне строительства.
Мокрый способ может оказаться более выгодным при мягких, пластичных, хорошо размучивающихся сырьевых материалах, обладающих обычно высокой влажностью (20—30% и более). Такое сырье легко диспергируется в водной среде в болтушках и мельницах-мешалках, в результате чего достигается экономия электроэнергии. Мокрый способ более целесообразен и при естественной влажности сырья более 12—15%, поскольку в этом случае при сухом способе требуются высокие затраты на предварительную подсушку сырьевых материалов.
При наличии твердых сырьевых компонентов умеренной влажности (известняка, глинистого мергеля), которые могут быть измельчены только в мельницах, производство портландцемента следует организовывать по сухому способу. Сухой способ целесообразен также при ограниченной топливной базе в районе завода и высокой стоимости топлива.
Производство строительного гипса
Суббота, сентября 19, 2009Строительный гипс получают с применением варочных котлов, вращающихся печей и установок совмещенного помола и обжига. Наиболее распространено производство строительного гипса с применением варочных котлов.
Полная технологическая схема производства строительного гипса в гипсоварочных котлах представлена на рис. 3.2. Гипсовый камень доставляют обычно с карьеров в кусках размером от 300 до 500 мм, дробят в щековых и молотковых дробилках, а затем размалывают с одновременной сушкой в шахтных мельницах.
Источником теплоты для сушки в большинстве случаев являются отработанные дымовые газы с температурой 100—500°С. Непрерывно поступая под ротор мельницы, они уносят с собой продукт помола в шахту над мельницей, где он подсушивается. При этом имеет место саморегулирование процесса — более крупные частицы выпадают из газового потока и снова поступают в мельницу, где подвергаются повторному измельчению, а мелкие частицы уносятся дымовыми газами в пылеулавливающие устройства.
Тонкомолотый гипс поступает для тепловой обработки в гип-соварочный котел. Широко распространено производство гипса в варочных котлах периодического действия большой емкости (12—15 м3). Гипсоварочный котел представляет собой цилиндр с вогнутым внутрь сферическим днищем, изготовленный из жароупорной стали и обмурованный кирпичной кладкой. Под котлом расположена топка, сводом которой служит днище котла. Внутри котла попарно друг над другом расположены четыре жаровые металлические трубы. Продукты сгорания топлива омывают днище котла, затем, проходя по кольцевым каналам, обогревают его боковые стенки. Далее газы попадают в жаровые трубы, нагревают их, а сами охлажденными удаляются через дымовую трубу. Это обеспечивает равномерный обогрев материала и полное использование теплоты дымовыми газами. Внутри котла расположено перемешивающее устройство — вертикальный вал с прикрепленными к нему верхней и нижней мешалками.
Продолжительность дегидратации гипсового камня в гипсоварочных котлах зависит от емкости котла, тонкости измельчения сырья и т.д. В среднем она колеблется от 50 мин до 2,5 ч. В первый период температура материала поднимается примерно до 120°С, а затем, несмотря на поступление теплоты, температура материала длительное время остается постоянной. Это соответствует периоду выделения из гипса кристаллизационной воды и превращения ее в пар — наблюдается бурное кипение материала, что требует значительных затрат теплоты. Постепенное повышение температуры в конце варки свидетельствует о том, что в массе порошка становится все меньше частиц двуводного гипса, и теплота начинает расходоваться не только на дегидратацию, но и на нагрев материала. Превышение температуры 120°С недопустимо, так как в этом случае начинают изменяться свойства гипсового вяжущего за счет развития процесса дегидратации, и это может привести к второму кипению.
По окончании варки материал выгружают в бункер выдерживания для постепенного охлаждения и выравнивания состава, где он находится 20—30 мин. Выравнивание состава продукта снижает его водопотребность и обеспечивает более высокие прочностные свойства.
Дегидротация гипсового камня
Суббота, сентября 19, 2009В основе получения всех гипсовых вяжущих лежит способность двуводного сульфата кальция дегидратироваться с изменением состава и структуры. В зависимости от степени нагрева получаемый продукт обладает различной растворимостью в воде, превращаясь в итоге в нерастворимое, «намертво обожженное» состояние. Регулируя температуру тепловой обработки, можно получить различные гипсовые вяжущие, отличающиеся строительно-техническими свойствами. Кроме того, степень дегидратации двуводного гипса зависит от длительности тепловой обработки и давления водяных паров (рис. 3.1).
При температуре 100—140°С двуводный гипс сравнительно быстро дегидратируется до полугидрата
CaS04? 2Н20-* CaSOA? 0,5#2О + \,5Н20
С повышением температуры до 200°С процесс обезвоживания ускоряется. Гипс постепенно переходит в безводную модификацию — обезвоженный полугидрат, который в свою очередь при дальнейшем повышении температуры превращается в растворимый ангидрит. При этом полуводный гипс, как и последующие две его безводные модификации, могут существовать в виде а- и р-моди-фикаций, отличающихся по структуре, а-полугидрат образуется при температуре чуть выше температуры кипения воды, но при повышенном давлении водяного пара. Отщепляемая вода удаляется из гипса в жидком состоянии и не вызывает разрыхления или разрушения зерен. Получаются плотные кристаллы полугидрата с гладкой поверхностью, р-полугидрат получают при атмосферном давлении, вода при дегидратации выходит в виде пара, что приводит к сильному механическому диспергированию зерен, образованию шероховатого «изъеденного» рельефа поверхности с большим количеством трещин и капилляров. Чем выше температура и ниже давление водяного пара, тем мельче получаемые кристаллы.
Структурные отличия определяют особенности свойств а- и р-модификаций полуводного гипса, р-полугидрат отличается повышенной растворимостью, большей скоростью гидратации, но для получения подвижного гипсового теста он требует большего количества воды ( 50—70% от массы гипса по сравнению с 30—45% для а-полугидрата) и соответственно имеет меньшую прочность.
Обезвоженные полугидраты по структуре близки к полугидратам, но отличаются несколько большей (на 5—6%) водопотребностью. Растворимые ангидриты требуют воды на 25—30% больше, чем полугидраты, и дают камень меньшей Прочности. Поэтому следует избегать образования растворимого ангидрита при тепловой обработке гипсового камня. Начиная с 350°С, растворимый ангидрит переходит в нерастворимый «намертво обоженный», который практически не взаимодействует с водой и не твердеет. При температурах более 800°С начинается частичная диссоциация сернокислого кальция
CaS04-> СаО + S03,
и в составе продукта обжига появляется свободная известь.
Производство гипсовых вяжущих материалов
Суббота, сентября 19, 2009Гипсовыми вяжущими материалами называют тонкоизмель-ченные продукты термической обработки естественных или искусственных разновидностей сульфата кальция, способные после зат-ворения водой схватываться, твердеть и превращаться в камень на воздухе.
Различают низкообжиговые и высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества. Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают при температурах 140—180°С. Они состоят в основном из полуводного гипса (CaSO40,5H2O) и быстро твердеют. К ним относятся строительный, высокопрочный, формовочный и медицинский гипс. Высокообжиговые гипсовые вяжущие получают при температурах 600—1000°С. Они состоят преимущественно из безводного сульфата кальция (ангидрита) и медленно твердеют. К ним относятся ангидритовый цемент и высокообжиговый эстрих-гипс. Гипсовые вяжущие также входят в состав многих смешанных вяжущих, в которых основой композиции является полуводный гипс, а вторым компонентом — известь, цемент, измельченные гранулированные доменные шлаки.
Основное сырье для производства гипсовых вяжущих — природный гипсовый камень (CaSO^ 2Н20). Также могут быть использованы природный ангидрит (CaS04) и отходы химического производства — фосфогипс и борогипс. Необходимо иметь в виду, что использование в качестве сырья фосфо- и борогипса осложнено наличием в них загрязняющих примесей (оксидов алюминия, фосфора, фторидов и др.), которые могут негативно сказаться на свойствах вяжущего. В частности, при высоком содержании в фосфо-гипсе Р205 после тепловой обработки получается либо вообще не-твердеющий материал, либо низкопрочное вяжущее. Поэтому такой фосфогипс перед применением необходимо отмывать от примесей.
Вяжущие материалы в современной индустрии
Суббота, сентября 19, 2009Современная строительная индустрия предъявляет к вяжущим материалам новые требования. Для производства железобетона нужен быстротвердеющий портландцемент, для сооружения бетонных дорог — цемент, обладающий повышенной деформатив-ной устойчивостью, морозостойкостью, малой истираемостью, для декоративных целей необходимы белые и цветные цементы, а для ремонтных работ — быстротвердеющие и расширяющиеся цементы. В соответствии с требованиями строителей разработаны технологии производства соответствующих специальных цементов. Их ассортимент постоянно расширяется, сейчас в стране выпускается около 30 различных видов цемента. Одновременно повышается качество цемента, растет его средняя марка. Сбывается предсказание Д.И. Менделеева, сказавшего в 1891 году, что цемент «составляющий одно из важнейших приобретений между приложениями химии и потребностями жизни, есть строительный материал будущего».
Индустрия вяжущих материалов играет важную роль в современном общественном и экономическом развитии, так как во многом определяет потенциал промышленного и жилищного строительства. Чтобы построить 1 м2 жилой площади, в среднем нужно израсходовать примерно 300 кг вяжущих материалов. От темпов роста выпуска вяжущих материалов зависят масштабы капитального строительства, его экономичность и технический уровень. Цементы принадлежат к немногим важнейшим видам продукции, объем выпуска которых определяет экономический потенциал страны и уровень технического прогресса. При этом каждый вид вяжущего в соответствии с особенностями их свойств имеет свое назначение.
В основу классификации современной широкой палитры вяжущих веществ, как правило, положены условия, в которых они проявляют свои вяжущие свойства. С этой точки зрения вяжущие можно разделить на 4 группы: воздушные, гидравлические, автоклавные, термотвердеющие.
Воздушные вяжущие вещества при затворении водой схватываются, твердеют и превращаются в камень только на воздухе. Образовавшийся камень длительно сохраняет прочность также только в воздушной среде. Такие материалы применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды и в основном для внутренних помещений. К этой группе относятся строительная воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие материалы.
Гидравлические вяжущие вещества (цементы) способны при затворении водой после предварительного затвердевания на воздухе продолжать твердеть в воде, сохраняя и наращивая свою прочность. К ним относятся портландцемент, глиноземистый цемент, шлакопортландцемент и др.
Автоклавные вяжущие материалы превращаются в камень лишь при гидротермальной обработке в среде насыщенного водяного пара при температурах 150—200"С и давлении 0,9—1,3 МПа, то есть в автоклаве. Это известково-кремнеземистые вяжущие, на основе которых получают силикатный кирпич и силикатные бетоны.
Термотвердеющие вяжущие вещества твердеют только при термообработке при температурах выше 20°С, как правило, до 400°С, например, фосфатные цементы.
История вяжущих материалов
Суббота, сентября 19, 2009Первое вяжущее вещество, которое использовал человек, была природная необожженная глина. Однако со временем из-за ее слабых вяжущих свойств и малой стойкости во влажных условиях она перестала удовлетворять требованиям строителей. Первые способы получения искусственных вяжущих (гипсовых и известковых) были изобретены уже за 2500—3000 лет до н.э. Они заключались в обжиге и последующем тонком измельчении продуктов обжига некоторых горных пород — гипсового камня и известняка.
Со временем научились повышать водостойкость известковых растворов, вводя в них тонкомолотые обожженную глину, бой кирпича или вулканические породы, известные под общим названием «пуццоланы». Так их называли древние римляне по месту залежей близь города Поццуоли.
На Руси развитие производства вяжущих материалов связано со строительством древних городов — Киева, Новгорода, Ростова, Владимира, Москвы. Эти материалы использовали при возведении крепостных стен, башен, соборов. Древнейшее сооружение, построенное на извести — Десятинная церковь в Киеве (990 г). На извести же были сложены в 1485—1495 гг. стены Московского Кремля. В 1584 г. в Москве был учрежден «Каменный приказ», который наряду с заготовкой строительного камня и выпуском кирпича ведал также производством извести.
Несколько тысячелетий гипс и воздушная известь были единственными искусственно получаемыми вяжущими материалами. Основным их недостатком является низкая водостойкость. Развитие мореплавания в XVII—XVIII веках потребовало для строительства портовых сооружений создания новых вяжущих, устойчивых к действию воды. В 1756 г. англичанин Д. Смитон обжигом известняка с примесями глины получил водостойкое вяжущее, названное гидравлической известью. В 1796 г. англичанином Д. Паркером был запатентован романцемент, способный твердеть как на воздухе, так и в воде. Его получали из мергелей, содержащих более 25% глинистого компонента. По сравнению с гипсом и воздушной известью эти строительные материалы обладали несомненным преимуществом — водостойкостью. Поэтому они быстро вошли в строительную практику и до второй половины XIX в. являлись основными вяжущими веществами для гидротехнических сооружений.
После Отечественной войны 1812 г. в Москве развернулись масштабные строительные работы. Начальник военно-рабочей бригады мастерских команд, производивших строительные работы в Кремле, Е.Г. Челиев обобщил накопленный опыт и описал способ производства гидравлического вяжущего. В 1825 г. была издана его книга «Полное наставление как изготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений, как-то: каналов, мостов, бассейнов, плотин, подвалов, погребов и штукатурки каменных и деревянных строений».
В Англии в этом же направлении работал Д. Аспдин. В 1824 г. он получил патент на «Усовершенствованный способ производства искусственного камня». Из-за своего сходства с портланд-ским камнем, добываемым вблизи г. Портленда, вяжущее было названо портландцементом. Хотя это название сохранилось и поныне, полученное ДАспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова. Оно представляло собой разновидность романцемента с несколько повышенной температурой обжига. Гидравлическое вяжущее, описанное Е. Челиевым, ближе по свойствам современному портландцементу и по качеству превосходило портландцемент Д. Аспдина.
Со второй половины XIX в. портландцемент прочно вошел в строительную практику. В России над его совершенствованием много работал А.Р. Шуляченко, которого называют «отцом» русского цементного производства. В 1856 г. был пущен в действие первый русский завод по выпуску портландцемента в г. Гроздец, затем были построены заводы в Риге (1866 г.), Щурове (1870 г.), Пунане-Кунда (1871 г.), Подольске (1874 г.), Новороссийске (1882 г.). К началу первой мировой войны в России работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн. т цемента. Одновременно росло производство извести и гипса.
В 1880 г. немецким ученым Михаэлисом был предложен способ приготовления силикатного кирпича с применением автоклавной обработки сырца. Древнейший строительный материал — известь — получил новое применение: Россия в конце XIX в. одной из первых стран в мире начала массовый выпуск силикатного кирпича.
Аутогезионный контакт
Суббота, сентября 19, 2009Аутогезионный контакт формируется под действием внешних сил, величина и происхождение которых может быть различной. В зависимости от условий сближения частиц (усилие поджима, температура, вид среды и т.д.) возникают как «слабые» контакты с прочностью, обусловленной ван-дер-ваальсовыми силами, так и развитые фазовые (когезионные) контакты с прочностью, обусловленной валентными силами.
Прочность дисперсных структур, формирующихся в порошках, зависит от размера частиц (чем дисперсность выше, тем сильнее взаимодействие), их формы (угловатая форма способствует повышению прочности структуры), шероховатости и природы материала, а также от условий хранения-(увеличение высоты столба порошка и его влажности ведет к усилению контактов). Аутогези-онные свойства порошков особенно наглядно проявляются при длительном их хранении.
Образование пористых дисперсных структур при аутогезион-ном взаимодействии порошкообразных материалов вызывает ряд осложнений в ходе технологических процессов. Усложняется выгрузка силосов (цемента, сырьевых смесей) вследствие сводообра-зования и зависания материала на стенках. Пылеулавливающие аппараты забиваются пылью, трудности ее удаления заставляют при проектировании пылеулавливающих систем усложнять их конструкцию, повышать расход энергии на очистку. Поэтому необходимо предотвращать образование аутогезионных контактов и разрушать их в случае возникновения. Решается эта задача в основном аэрацией порошков.
Управление процессами структурообразования особенно важно, поскольку получение любого материала — это непрерывный процесс структурообразования, конечная цель которого формирование в изделии плотной однородной бездефектной структуры, а основа достижения этой цели закладывается уже при измельчении и перемешивании сырьевых шихт.
Структура и технологические свойства сырьевых шихт
Суббота, сентября 19, 2009Сырьевые шихты получают в виде сухих порошков, пластичных масс или жидких суспензий (шламов или шликеров). При значительном разнообразии их химического состава и количества присутствующей жидкой фазы сырьевые шихты имеют ряд общих признаков, определяющих в свою очередь общность их свойств и поведения в ходе дальнейшей переработки. Все они тонкодисперсные системы, близкие к коллоидным — термодинамически активным агрегативно неустойчивые, способные к саморегулированию свойств и чувствительные к внешнему воздействию. Эти системы обладают высокой поверхностной энергией.
По законам термодинамики
F= ст • 5-> min,
где F— величина силы, действующей на межфазной границе, ст — удельное поверхностное натяжение на границе фаз, S— величина межфазной поверхности.
В системе «твердое вещество — газовая фаза» <т практически не меняется, остается один путь S-+ min, а это возможно за счет укрупнения размера частиц, агломерации их в более крупные агрегаты. Поэтому все сырьевые шихты склонны к структурообразо-ванию и обладают определенной структурой.
Сырьевые цементные шламы и глиняные шликера — полидисперсные и полиминеральные суспензии, в которых твердая фаза представлена частичками известняка, глины, кварца и других минералов, а жидкая — водой (иногда раствором электролитов — для глиняных шликеров). Размер твердых частиц колеблется в широких пределах — от тысяч нанометров до сотен микрометров и более. Крупные фракции представлены в основном непластичными минералами (кварцем, известняком, полевым шпатом), а мелкие — глинистыми минералами, аморфной кремнекислотой, гадроксидами железа, алюминия.
Структура шламов и шликеров представляется в виде пространственной сетки — каркаса, образованной молекулярным сцеплением друг с другом атомов, ионов, молекул коллоидных и дисперсных частиц. Такая система способна после разрыва связей под действием внешней приложенной силы снова восстанавливать свою структуру. Это свойство называется тиксотропностью и объясняется оно тем, что шлам структурирован. Частицы, образующие такие структуры, связаны между собой слабыми ван-дер-ваальсовыми силами через тонкие прослойки жидкой среды, которые дают возможность восстанавливать контакты в результате благоприятных соударений при броуновском движении. Такая структура, с одной стороны, обеспечивает текучесть шламов и шликеров, возможность их перемешивания (гомогенизации), а с другой — предотвращает расслаивание, способствует обеспечению их гомогенности.
Шламы и шликера имеют мицеллярное строение. Можно выделить три типа находящейся в них воды:
• прочно связанная в сольватных оболочках минеральных частиц, когда диполи воды имеют определенную устойчивую ориентацию, а толщина оболочек составляет сотни нм;
• вода, входящая в рыхлосвязанный диффузионный слой, находящийся за сольватной оболочкой, в которой степень упорядоченности диполей воды уже существенно ниже. При этом степень ориентации обратно пропорциональна расстоянию от этой поверхности;
• свободная вода — это вода, находящаяся в пространстве между частицами и не входящая ни в сольватный, ни в диффузионный слой.
В состояния покоя большинство гидратированых частиц шлама (шликера) имеет поверхности контакта, что делает систему структурированной и вязкой. Если на систему воздействовать механическим путем, то диффузные оболочки в мицеллах сжимаются за счет перевода части воды из диффузной области в разряд свободной, располагающейся в прослойках. Эти прослойки позволяют агрегатам скользить по поверхности подобных себе частиц, при этом текучесть повышается. Таким образом, для разрушения структуры шлама или шликера и увеличения его текучести требуется его интенсивная механическая обработка.
Шахтная и струйная мельницы
Суббота, сентября 19, 2009Шахтная мельница состоит из размольной камеры и быстро вращающегося ротора с дисками, на которых шарнирно укреплены молотки. Над мельницей расположена прямоугольная металлическая шахта высотой 9—14 м. На высоте 1 м от размольной камеры находится течка, через которую в мельницу поступает предварительно раздробленное сырье. Попадая во вращающийся ротор, оно измельчается. Источником теплоты для сушки в большинстве случаев являются отработанные дымовые газы с температурой 380-500°С и выше. Непрерывно поступая под ротор мельницы, они уносят с собой продукт помола в шахту, где он подсушивается. В результате этого более крупные частицы выпадают из газового потока и снова поступают в мельницу, где подвергаются повторному помолу, мелкие же частицы уносятся с дымовыми газами в пылеулавливающие устройства. При уменьшении скорости газового потока в шахте помол становится более тонким, при увеличении — более грубым.
Струйные мельницы применяют для сверхтонкого измельчения материала в основном в керамике, в последние годы проводятся работы по внедрению их в цементное производство. В струйной мельнице измельчение происходит без участия мелющих тел. Материал захватывается струей сжатого воздуха или перегретого пара, проходящей с большой скоростью. На пути движения взвешенных частиц устанавливают перегородки, увеличивающие число ударов частиц, т.е. измельчение происходит в результате соударений частиц друг с другом, либо удара их о перегородки. За внешней простотой устройства струйных мельниц скрывается сложное компрессорное хозяйство или котельное отделение для подготовки газа или пара. Энергетическое хозяйство струйных мельниц усложняет систему, удорожает активацию измельчением и увеличивает эксплуатационные расходы. Однако струйные мельницы обладают одним неоспоримым преимуществом — работа в них осуществляется во встречных потоках, активация происходит почти без износа рабочих органов и не сопровождается загрязнением размалываемого материала (например, отсутствует намол железа). Основным преимуществом струйных мельниц является более высокая удельная энергонапряженность, что позволяет не только существенно снизить их массу и габариты, но создает благоприятные условия для химической активации размалываемых материалов. Бесшумность работы и отсутствие пылевыделения в рабочем помещении улучшают экологические условия работы.
Сырье, перерабатываемое в силикатной промышленности, разнообразно не'только по составу, физическим свойствам, но и по своей естественной влажности, что обуславливает выбор различных способов его измельчения. Существуют два основных варианта измельчения — сухое и в водной среде.
Сухое измельчение применяется для продуктов обжига (цементный клинкер, известь, шамот и пр.), а также в тех случаях, когда сырьевая шихта должна представлять собой сухой порошок (стекольные, керамические, цементные сырьевые шихты). Оно может производиться во всех рассмотренных выше типах измельчителей. Однако, каждый измельчитель имеет свои ограничения по влажности перерабатываемого сырья: шаровая мельница — Wuq более 0,5% (при более высокой влажности мельница замазывается); дезинтегратор — Whq более 13%. Поскольку природное сырье, как правило, имеет более высокую влажность, в каждом конкретном случае должен быть решен вопрос о целесообразности предварительной сушки исходного сырья в отдельном аппарате либо о совмещении процессов сушки и помола, например в шахтной, аэро-бильной или шаровой мельницах. В последнем случае упрощается технологическая схема, сушка идет наиболее интенсивно. Как правило, аппараты совмещенного помола и сушки могут использоваться, если влажность сырья не превышает 10 %. При более высокой влажности необходима предварительная сушка сырья, что усложняет технологическую схему.
Сухой помол происходит особенно трудно. По мере роста удельной поверхности порошка возрастает и его поверхностная энергия, следовательно, усиливается процесс агломерации. Для успешной работы мельниц сухого помола необходимо осуществлять аспирацию — вентилировать мельничное пространство, просасывая через него воздух. Большие объемы холодного воздуха охлаждают футеровку корпуса, мелющие тела и сам материал. Кроме того, воздушный поток, проходя через мельницу, увлекает мельчайшие частицы, которые отделяются в пылеочистительных устройствах. Тем самым повышается эффективность помола и предотвращается агломерация мелких частиц. Благодаря аспирации производительность мельницы повышается на 20—25%, уменьшается пылевыде-ление, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.