книги / Обжиг в кипящем слое в производстве строительных материалов
..pdfДля |
размера зерен заполнителя |
5 - 4 0 |
мм |
(дЦ > - |
|||||||
=22,5 |
м м ) |
производительность |
сепаратора |
в |
соот |
||||||
ветствии с |
формулой ( 4 5 ) |
равна |
|
|
|
|
|
||||
Ц = 3 6 0 0 - 1 ,3 5 * 0 ,0 2 2 5 * 2 - 0 ,2 * 0 ,5 = |
2 0 |
м3 /ч. |
|||||||||
При использовании сепаратора для |
|
разделения |
|||||||||
только |
фракции |
1 0 - 2 0 |
мм |
производительность, со |
|||||||
ответствен н о, |
уменьш ается до |
1 3 |
м |
/ч. |
|
|
|
||||
Как показано ниже, подбором двух утяжелителей |
|||||||||||
(бинарной см еси ) можно создать |
псевдоожиженную |
||||||||||
среду любой плотности. В сепараторе |
промышлен |
||||||||||
ного |
типа выбирают один основной |
утяжелитель |
|||||||||
с некоторым |
запасом |
плотности |
(например, |
квар |
|||||||
цевый песок, который в чистом виде созjgper |
псев |
||||||||||
доожиженную среду плотностью |
1 ,2 |
г/см |
). |
|
Так |
||||||
как любой исходный материал, подаваемый |
|
для |
|||||||||
разделения |
по объемной |
м ассе, |
содержит |
|
некото |
||||||
рое количество |
мелочи |
(з а |
счет |
неточности |
|
раз |
|||||
деления |
на |
грохоте, измельчения при перегрузочных |
|||||||||
операциях и т .п .), то, учитывая определенную |
сте |
||||||||||
пень засорения ванн, след ует изменить |
|
плотность |
|||||||||
слоя |
|
до |
заданной величины. |
Величина |
|||||||
плотности |
слоя |
(утяж елителя с |
обогащаемым |
мате |
|||||||
риалом) определяется задачей, поставленной |
перед |
||||||||||
сепаратором: выделение |
легких |
фракций, |
выделение |
||||||||
зерен определенной прочности и т.п. |
|
|
|
|
|||||||
Равнокитш шми являются зерна с |
отношением |
||||||||||
диаметров |
обратно пропорциональных их |
плотности |
|||||||||
(для пористых |
материалов - |
объемной |
массе |
в |
куск е).
Плотность псевдоожиженного слоя />кс, состоя
щего из частиц основного утяжелителя |
с |
п ло т |
||
ностью |
и частиц сепарируемого |
материала с |
||
плотностью |
, будет равна: |
|
|
|
|
ю о |
О - * ) , |
( 4 6 ) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
где |
Л, - процентное содержание |
утяжелителя |
||
|
с плотностью J>%; |
|
|
|
|
1 0 0 - /7f - процентное |
содержание |
равнокипя- |
|||||||||||
|
|
|
щих |
частиц |
сепарируем ого |
мате |
||||||||
|
|
|
риала |
с |
плотностью |
(объем ной мао* |
||||||||
|
|
|
сой |
в |
куске) |
|
; |
|
|
|
|
|||
|
|
£ |
- порозность |
слоя . |
|
|
|
|
|
|||||
Если |
для |
определенной |
пробы |
|
керамзитового |
|||||||||
гравия будет |
задана^ плотность |
|
псевдоожиженного |
|||||||||||
слоя |
|
1 г/см |
, |
то все^ зерна |
с |
|
объемной |
|||||||
массой |
в куске |
*<1 |
г/см |
будут ^ш авать, |
а |
|||||||||
зерна |
с |
объемной |
м ассой |
|
> 1 |
|
г/ см - |
тонуть. |
||||||
В |
качестве примера |
прини ж ем , |
что |
|
плотность |
|||||||||
(объемная м асса) м елких |
частиц |
J?z = l t2 г/см |
,а |
|||||||||||
утяж елителя |
- кварцевого |
|
песка |
разм ером |
0 ,1 5 - |
|||||||||
0 ,0 3 |
мм |
2 ,6 |
г/см |
. И з |
уравнения |
|
(4 ) |
|||||||
мож ет быть найдена допускаемая степ ень |
засоре |
|||||||||||||
ния утяж елителя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 0 0 - « |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( A -а х 1 _ £ ) |
|
|
( 2 , 6 - 1 , 2 ) ( 1 - 0 , 5 ) |
|||||||||
X I0 0 |
= |
43% |
|
|
|
с |
кварцевым |
песком |
зер |
|||||
Равнокипяшие |
|
|
||||||||||||
на |
|
керамзитовой |
|
|
|
мелочц> g будут |
круп |
|||||||
нее |
сооответственно |
|
в |
|
|
"1^2™ |
= |
|
Ра“ |
|||||
за, т.е. эти зерна будут |
разм ером |
0 ,3 2 5 - 0 ,6 5 мм. |
||||||||||||
Если |
см есь |
основного |
утяж елителя |
и м елочи |
про |
|||||||||
пустить через грохот с сеткой, размер |
|
отверстий |
||||||||||||
которой 0 ,3 |
мм, то все равнокипящие зерна мелочи |
керамзита будут отделены о т зерен утяж елителя.
Этим способом производят регенерацию утяж елителя,
которая заключается в его непрерывной очистке |
от |
|||
равнокипящих зерен керамзитовой |
м елочи . |
|
||
Специальные исследования |
показали |
[ 9 2 ] , что в |
||
псевдоожиженном слое узкого |
класса м естны е |
ко |
||
лебания плотности больш е, чем в |
полидисперсном |
|||
материале. Созданием бинарной см еси с |
широким |
|||
диапазоном размеров частиц кварцевого песка |
и ме |
|||
лочи из разделяемого продукта обеспечивается |
бо |
|||
лее равномерное псевдоожижение слоя . |
|
|
На рис* |
5 9 показано два варианта технологичес |
|||
кой схемы |
установки сепаратора, предусматриваю |
|||
щие питание его |
исходным |
продуктом |
после отсева |
|
мелочи размером |
м енее 5 |
мм» |
|
|
1 вариант - материал, |
подлежащий |
сортировке, |
с величиной зерна более 5 мм весь разделяется по
объемной |
м ассе |
в сепараторе. Затем |
легкие |
марки |
|||||
сортируются на фракции в одном грохоте, а |
тяже |
||||||||
лые в другом . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П вариант - сортируемый материал с |
помощью |
||||||||
грохота разделяется на фракции менее 5 мм, |
5 - |
||||||||
10, 1 0 —2 0 и |
2 0 —4 0 мм. |
Некоторые |
|
фракции |
|||||
(определяемые |
заказчиком) |
в дальнейшем |
|
сорти |
|||||
руются отдельно |
(например, |
фракция |
5 - 1 0 |
и |
1 0 - |
||||
2 0 м м ) на двух |
сепараторах |
или на одном, |
по |
||||||
очереди. Продукты разделения выходят с |
противо |
||||||||
положных концов |
сепаратора. Ч асть |
|
утяжелителя |
||||||
сливается |
для |
регенерации |
на |
вспомогательный |
|||||
грохот в |
количестве, обеспечивающем |
постоянство |
|||||||
плотности |
псевдоожиженного слоя. |
|
|
|
|
||||
Точность разделения не зависит от |
количества |
||||||||
материала, подаваемого в сепаратор, но во |
|
избе |
|||||||
жание его перегрузки необходимо подачу |
|
мате |
|||||||
риала регулировать автоматически. |
Автоматически |
||||||||
должно также |
обеспечиваться |
постоянство |
|
подачи |
|||||
воздуха. Давление под плитой возрастает за |
счет |
||||||||
засорения и увеличения сопротивления плиты |
и |
||||||||
фильтра. Повышение давления |
больше |
|
допустимого, |
||||||
при котором снижается расход воздуха, |
|
показы |
|||||||
вает на необходимость чистки фильтра или |
|
плиты |
|||||||
сепаратора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С ледует поддерживать также постоянным |
уро |
||||||||
вень материала в ванне и плотность |
псевдоожижен |
||||||||
ного слоя. При понижении плотности слоя |
необхо |
||||||||
димо увеличивать количество утяж елителя, |
подава |
||||||||
ем ого на регенерацию. При понижении уровня |
дол |
||||||||
жен автоматически добавляться утяж елитель |
из |
||||||||
запасного |
бункера. Р езульта ты промышленных ис- |
Исходный
Гро хаче чие |
|
Л е г |
Ш 1 |
ки е |
лы е |
0 -5 5-10 10-20 2040 5 -2 0 |
5 -20 |
Легкие тяжелыр 0-55-Ю10-205-1010-20Т
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
|
|
|
|
|
Рис. 5 9 . Технологическая |
схем а установки |
|
сепа |
|||||||
|
|
|
|
|
ратора |
|
|
|
|
|
а - вариант 1 ; б - вариант |
П |
|
|
|
||||||
пытаний сепаратора |
по разделению керам зита |
|
на |
|||||||
две марки |
приведены ниже. |
Гранулометрический |
||||||||
состав кварцевого песка, в %: |
м енее 0,15 м м |
- |
||||||||
10; 0,15-0,3 мм - |
85; более |
0,3 мм - |
5. |
Гра |
||||||
нулометрический |
состав продуктов засорения |
ван |
||||||||
ны, в %: менее 0Д5 мм |
- 1 ; |
0,15 - 0,3 м м |
- |
|||||||
2; 0,3 - 0,6 мм - |
60; |
более |
0,6 м м - 37. |
|
|
|||||
Содержание продуктов засорения 4 0% . |
|
|
g |
|||||||
Плотность |
псевдоожиженной среды - 1 ,0 5 |
г/ с м . |
||||||||
Насыпная масса |
исходного керамзита 6 0 0 кг/м . |
|||||||||
Продукты разделения; легкая |
марка 4 8 0 |
кг/м |
по |
|||||||
лучена в количестве 40% , а тяжелая |
|
марка |
||||||||
7 0 0 |
кг/м |
- |
в |
количестве 60% . |
|
|
|
|||
Прочное^» их соответственно составляла 2 ,5 |
и |
|||||||||
4,5 |
кгс/см . |
|
|
|
|
|
|
|
|
2.МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОДНОРОДНОСТИ ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ПО ОБЪЕМНОЙ
МАССЕ И ПРОЧНОСТИ
ВНИИСТРОМ ОМ |
разработана методика |
лабора |
|
торных |
испытаний однородности пористых |
запол |
|
нителей |
по объемной |
м ассе и прочности с |
исп оль- |
эованием |
псевдоожиженной среды |
из |
мелкозернис |
||||
того материала [ 1 0 5 ] . |
|
|
|
|
|||
Для разделения |
применяется |
цилиндрический |
|||||
сосуд диаметром |
3 5 0 и высотой |
3 0 0 |
мм (рис. 6 0 ). |
||||
Равномерное распределение воздуха обеспечивается |
|||||||
так же, как и в |
промышленном |
сепараторе, |
при |
||||
менением |
технического войлока |
(Г О С Т |
2 8 8 - 6 1 ) в |
||||
качестве |
дна сосуда. |
|
|
|
|
||
В сосуд через клапан подается воздух от напор |
|||||||
ного штуцера пы лесоса * Уралец* |
или другого |
ис |
|||||
точника воздуха, |
обеспечивающего |
величину расхо |
|||||
да до 5 0 |
м /ч и |
напора в 5 0 0 |
мм вод. ст. |
|
|||
Для извлечения |
плавающих фракций |
применяют |
|||||
сетчатый |
черпак, |
утонувшие зерна собираются |
в |
||||
установленном на |
дне бачка сетчатом цилиндре |
с |
величиной ячейки сетки 4 мм .
С осуд устанавливают под зонтом с вентиляцион
ной |
вытяжкой ( рис* |
6 1 ) . |
|
|
|
|
|||
Для |
создания псевдоожиженного слоя плотностью |
||||||||
от 0 ,4 |
до |
2 г/см |
рекомендуются утяжелители |
с |
|||||
размером |
зерен (в |
м м ): |
|
|
|
|
|||
керамзитовый |
песок - 0 ,3 - 0 ,6 ; |
|
|
|
|||||
кварцевый песок |
- 0 ,1 5 -0 ,3 $ |
|
|
|
|||||
гем атит, магнетит, барит |
и т.п. - |
0 ,1 - 0 ,1 5 . |
|||||||
М о гут |
быть использованы |
и другие |
материалы с |
||||||
разной плотностью и соответственно иным |
разме |
||||||||
рам |
зерна. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Д ля создания псевдоожиженного слоя |
эквива |
||||||||
лентной жидкости различной плотности в табл. |
25 |
||||||||
даны ориентировочные смеси утяжелителя. |
|
|
|||||||
В |
специальных |
случаях gnn создания |
среды |
||||||
плотностью |
менее |
0 ,4 г/см |
рекомендуется приме |
||||||
нять вспученный перлит с размером зерен |
0 ,3 - |
||||||||
0 ,6 |
мм |
в смеси с |
керамзитовым песком с |
разме |
|||||
ром |
зерен |
0 ,1 5 - 0 ,3 |
мм. Для |
получения |
псевдо |
||||
ожиженной |
среды плотностью |
более 2 |
г/см э |
к |
ге |
||||
матиту |
или |
м агнетиту рекомендуется |
добавлять |
ферросилиций с размером зерен 0 ,0 5 - 0 ,1 5 мм. Для
Т а б л и ц а |
2 5 , Ориентировочные |
составы |
||||
|
см есей |
утяж елителя |
|
|||
Т ребу- |
Первый утяж елитель |
В т о р о й V I 'яж елитель |
||||
емая |
наимено |
количество |
наимено |
количество |
||
плот |
вание утя |
утяж елите |
вание |
утяж ели |
||
ность |
желителя |
ля, % |
по |
утяжели |
теля , % по |
|
псевдо |
|
м ассе |
|
теля |
м ассе |
|
ожижен |
|
|
|
|
|
|
ного |
|
|
|
|
|
|
слоя. |
|
|
|
|
|
|
г / ~ |
|
|
|
|
|
|
0 .4 |
Керамзит |
1 0 0 |
|
— |
|
~ |
|
молотый |
|
|
|
|
|
0 ,5 |
Т о же |
5 8 |
|
Кирпич |
4 2 |
|
|
|
|
|
молотый |
|
|
0 ,6 |
— ,<г— |
3 8 |
|
Т о |
же |
6 7 |
0 ,7 |
|
6 |
|
— ®г— |
9 4 |
|
0 ,8 |
Кирпич |
1 0 0 |
|
|
|
- |
|
молотый |
|
|
|
|
|
0 ,9 |
То же |
7 4 |
|
Песок |
2 6 |
|
1 |
— |
6 4 |
|
речной |
|
|
1 |
|
6 4 |
|
Т о |
же |
4 6 |
1 .2 |
Песок |
1 0 0 |
|
Т о |
же |
- |
|
речной |
|
|
|
|
|
1 .4 |
Т о же |
7 5 |
|
Гематит, |
2 5 |
|
|
|
|
|
магнетит, |
|
|
|
|
|
|
барит или |
|
|
|
|
|
|
др. |
|
|
1 ,6 |
— |
6 0 |
|
Т о |
же |
4 0 |
1 ,8 |
Гематит, |
1 0 0 |
|
|
|
|
|
барит |
|
|
|
|
|
или м аг нетит
Рис. 6 0 , |
Бачок для |
определения однородности |
по |
||||
ристого заполнителя по объемной массе |
|
||||||
1 — цилиндр; 2 - |
фетр |
</*=16 |
мм, |
^ 4 1 6 |
мм; |
||
3 - кран |
4 - |
коробка; 5 - |
сетка |
|
круглая |
||
J2f416 м м; 6 - корзинка из сетки; 7 |
— |
черпак |
|||||
контроля |
плотности |
псевдоожиженного слоя |
приме |
||||
няют шаровые целлулоидные |
ареометры, |
|
которые |
заполняют сыпучим материалом в количестве, обес
печивающем получение различной объемной массы. Проверка плотности приготовленной псевдожидкости
производится путем опускания в кипящий слой конт
рольных шаров с объемной массой, близкой к за
данной плотности разделения. П лотность среды при
нимается как среднеарифметическая |
между |
объ |
емной массой двух ближайших по величине |
утонув |
|
ших и всплывших шаров. Контрольные |
шары |
отли |
чаются друг от друга на объемную м ассу 0 ,0 2 г/см.
|
|
Р и с. 6 1 . |
Установка |
бачка |
||
|
|
под зонтом с вентиляцион |
|
|||
|
|
ной вытяжкой |
|
|
||
М етод |
лабораторного анализа |
пористых |
|
запол |
||
нителей в |
псевдоожиженной среде |
для |
определе |
|||
ния однородности их состава по объемной |
м ассе |
и |
||||
прочности |
подобен |
так называемому 'м е т о д у |
фрак |
|||
ционного |
анали за' |
различного зернистого |
|
м ате |
||
риала в жидкостях |
разной плотности (например, |
в |
угольной промышленности по ГО С Т 4 7 9 0 - 5 8 |
'К а |
||
менные угли и антрациты. М етод |
фракционного |
||
а н а ли за '). |
|
|
|
После разделения исследуемой пробы в |
псевдо |
||
жидкостях и определения объемной м ассы , |
|
проч |
|
ности, выхода всплывших и утонувших зер ен |
строят |
||
кривые однородности по объемной м ассе и |
|
проч |
|
ности (рис. 6 2 ), по которым можно |
установить |
||
выход, объемную м ассу и прочность каждой |
|
из |
|
всплывших и утонувших фракций при |
разделении |
||
продукта на две части. Кроме известной |
|
оценки |
|
однородности пористых заполнителей |
м етодом |
ма |
тематической статистики по коэффициенту вариации
или путем определения объемной м ассы |
каж дого |
зерна в отдельности во ВН И И СТРО М Е |
предложено |
оценку производить по отношению крайних |
|
показа |
||||||||
телей исследуемой пробы, расчет которых |
не пред |
|||||||||
ставляет трудности. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Чтобы исключить случайные величины (например, |
||||||||||
при измерении каждого |
зерна |
в отдельности), |
от |
|||||||
ношение крайних показателей (по объемной |
массе |
|||||||||
или прочности) предложено принимать для 10% |
вы |
|||||||||
хода тяжелых и легких зерен. |
|
|
|
|
|
|
||||
По кривым на |
рис. 6 2 , задаваясь, |
|
например, |
|||||||
выходом легкой марки в 45 % |
(пунктирная |
прямая), |
||||||||
можно определить насыпную м ассу этой марки |
- |
|||||||||
3 0 0 кг/м |
, выход тяжелой марки - |
55% |
с |
насып |
||||||
ной массой |
4 0 0 |
к г/ м э, |
необходимую |
|
плотность |
|||||
разделения |
0,66 |
г/см 5 прочность ^егкой |
марки |
- |
||||||
2 6 кгс/см |
, тяжелой - |
5 5 кгс/см |
; |
коэффициент |
||||||
однородности по объемной м ассе составляет |
2 ,4 6 , |
|||||||||
а по прочности - |
4 ,8 3 |
[ 1 0 5 ] . |
|
|
|
|
|
|||
Указанный м етод можно применять в |
|
заводс |
||||||||
ких лабораториях |
и при специальных |
исследованиях |
||||||||
в научно-исследовательских институтах. |
|
|
|
|
||||||
|
3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕСКА ПО КРУПНОСТИ |
|
||||||||
Для |
легк ого материала, состоящ его |
из |
|
частиц |
||||||
разного |
размера, |
м огут |
быть |
найдены |
|
|
опти |
мальные режимы псевдоожижения, при которых про
исходит либо его перемешивание, либо разделение |
|
по крупности. Экспериментально установлено, |
что |
наилучшие р езультаты классификации соответствую т |
|
режиму псевдоожижения, при котором мелкий |
класс |
находится в стадии начала псевдоожижения, а более
крупный - еще |
только в |
стадии фильтрации. |
При |
||
этом удаление |
верхнего |
псевдоожиженного |
слоя |
||
производится путем простого слива через |
соот |
||||
ветствую щ ее отверстие |
(щ ель, л о т о к ), а для |
уда |
|||
ления нижней части необходимо применение |
меха |
||||
нических средств, |
обеспечивающих |
передвижение |
|||
м ассы о т м еста |
подачи |
до м еста |
выхода. |
|
а ) |
Плотность кипящего слоя,; |
1 2 1 1 Ю 0 9 0 В 0 7 0 6 0 5 0 b
Сз
£
3
со
4
Насыпная м а с с а , НГ/с м ъ
Плотность кипящего спая, Уем*
# 1 1 1 0 0 ? 0 8 0 7 0 6 0 5 Qb
НОВО 70ВОЭй Прочность у КГС/с м 2
Рис, |
6 2 , |
Пример построения |
кривых |
однородности керамзитового |
гравия |
||
а |
- по |
насыпной м ассе; б |
- по |
|
|
прочности |
|