Элементы и системы технологических комплексов для переработки вермикулитовых концентратов

ЭЛЕМЕНТЫ И СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ВЕРМИКУЛИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Нижегородов А.И. (ООО «Квалитет», г.Иркутск, РФ)

Elements and systems of technological complexes for presentation burning of vermiculite in depending of their technological possibilities are discussing in presentation

В России, производство вермикулита и строительных материалов на его основе, находится на этапе становления. В отличие от базовых отраслей экономики, движущей силой в развитии переработки вермикулита, являются предприятия малого бизнеса, поэтому сопутствующие технологии, должны соответствовать их производственным масштабам, быть энергосберегающими, а оборудование - эффективным, простым, технологичным в изготовлении, удобным в эксплуатации, и не дорогим.

Новая концепция электрических модульно-спусковых печей [1,2,3] дает возможность создания на их основе различных технологических комплексов для промышленности строительных материалов.

На рис. 1 показаны последние разработки - шестимодульные печи с последовательным (а) и с последовательно-параллельным сопряжением (б), в период их испытаний (без ограждающего кожуха).

а)

б)

Рисунок 1- Шестимодульные печи с последовательным (а) и с последовательно-параллельным сопряжением спусковых модулей (б)

Механика печей основана на принципе действия гравитационных спусков, применяемых для перемещения сыпучих материалов под уклон.

Поверхности модулей выполнены их огнеупорного материала, а на них продольно установлены электрические нагреватели.

Вермикулитовый концентрат (слюда), пересыпаясь по модулям сверху вниз, под действием температурного излучения вспучивается, претерпевая механическую трансформацию и обращаясь в зерна слоистой структуры. Этим достигаются высокая пористость и теплотехнические свойства материала.

Технологические комплексы на основе таких печей состоят из унифицированных элементов и систем, набором которых определяется их технологические возможности. На рис. 2 показаны технологические схемы комплексов, предназначенных для вспучивания хорошо обогащенного вермикулита, как засыпного теплоизоляционного материала (а) и пористого наполнителя (б) для приготовления легких строительных смесей.

Рисунок 2 – Принципиальные схемы технологических комплексов

Основной термодинамической системой комплексов являются печи 1, снабженные тепловой рубашкой 2 и дозатором 3. В состав комплекса входит элеватор 4 с бункером 5, в который концентрат (К) подается из мягких контейнеров 7. На рис. 2.а комплекс снабжен приемным бункером вспученного материала 6, а на рис. 2.б - комплекс дополнен реверсивным конвейером 6, подающим вспученный вермикулит (В) в мерные емкости 7 и 8, которые затем поступают на участок приготовления вермикулитовых смесей.

К.п.д процесса обжига составляет около 17,5 %: такова термодинамика вермикулита [2]. Именно эта часть энергии совершает механическую работу вспучивания, остальное тепло рассеивается. Такие потери не могут быть оправданы и поэтому конструкция печей обеспечивает возможность использовать избыточное тепло. Поток теплоносителя (Т), поступающий из тепловой рубашки 2 с температурой 280-300 С⁰, может направляться в камеры тепловой обработки, использоваться для сушильных процессов, отопления и т.д. Кроме того, горячий воздух из системы аспирации (рис. 3.а), также может использоваться в технологических процессах.

На рис. 2.в показан комплекс, включающий систему дополнительного фракционирования концентратов, благодаря которой, за счет более высокой гранулометрической однородности, достигается увеличение объема вспученного материала, наилучшие теплотехнические свойства и дополнительное энергосбережение в процессе обжига [1,2].

Здесь концентрат поступает в бункер барабанного сита 8, где дополнительно разделяется на две или три размерные группы. Бункеры 9 служат для накопления более мелких фракций, которые впоследствии так же подаются на обжиг в печь 1 через элеватор 4.

Наш опыт работы показал высокую экономическую эффективность дополнительного фракционирования: суммарный объем раздельно вспученных фракций повышается на 6-8% [1,2].

Рисунок 3 – Схемы комплексов с системой аспирации (а) и дообогащения (б)

Процесс обжига сопровождается значительным выделением особо мелких (ОМ) и мелкодисперсных (МВ) фракций, которые являются ценным побочным продуктом, поэтому целесообразно выделять их из общего массива вспучиваемого материала.

На рис. 3.а показан комплекс, с системой выделения и накопления указанных материалов. При обжиге в рабочем пространстве печи 1 образуется тепловая тяга, выбрасывающая наиболее мелкие частицы, оседающие в бункере 8 и поступающие затем на вибросито 9 для калибровки размеров зерен.

Если печь 1 снабжена системой аспирации, содержащей бункер-осадитель 10 и вытяжной вентилятор 11, то комплекс обеспечивает сбор значительной части мелкодисперсного вермикулита, который может использоваться в качестве наполнителя для огнезащитных мастик и красок.

Кроме того, выделение особо мелких и мелкодисперсных фракций, повышает качество основного продукта, собираемого в бункере 6.

Суточные объемы побочных продуктов приведены в таблице.

Таблица

Концентрат (мм)	Суточный объем побочного продукта, м³	Суточный объем основного продукта, м³	Вес побочного продукта (кг) приходящийся на 1 м³основного
КВК-1	0,81	31,44	6,64
КВК-2	0,495	34,56	3,69
КВК-4	0,36	36,86	2,51

При обогащении концентратов Ковдорского месторождения, образуются так называемые «хвосты». Анализ «хвостов» на массовое содержание вермикулита показывает, что его доля в разных пробах колеблется от 27 до 52%, поэтому такой материал является ценным продуктом.

Кроме того, в некоторых партиях типовых концентратов КВК-1 и КВК-2 весовая доля песка также достигает высокого уровня 4-7%. И хотя после вспучивания, доля песка в объемном выражении становится не значительной, плотность готового продукта возрастает, что сказывается на его качестве. При этом в бункере вспученного материала, из-за разных плотностей, песок скапливаются в нижней центральной части бункера, поэтому при фасовочных операциях первые порции отличаются еще более высоким объемным весом.

Фактор различия плотностей и коэффициентов формы положен в основу дообогащения Ковдорских концентратов при обжиге на специализированном технологическом комплексе, показанном на рис. 3.б. Он дополнительно содержит приемную воронку 8, куда поступает основная масса песка и частично вермикулит и специальное пневморазделительное устройство 9, соединенное с бункером-осадителем 10. Благодаря разряжению, создаваемому вентилятором 11, здесь происходит окончательное выделение вермикулита. Такой комплекс обеспечивает и переработку «хвостов», которые поставляются производителем концентратов (ОАО «Ковдорслюда») под марками КВП.

Рассмотренные технологические комплексы, построенные на основе модульно-спусковых печей и унифицированных элементов, являются многофункциональными системами, просты по конструкции, малогабаритны и не дороги в изготовлении.

В настоящее время подобные комплексы работают в ООО «Квалитет» (г. Иркутск), ООО «СТС» (г. Красноярск) и ООО «Рубеж» (п. Куда Иркутской области).

Литература

1. Нижегородов А.И. Новая концепция печей для обжига вермикулитовых концентратов. //Строительные и дорожные машины. -2007.- №10. -Москва.- с.19-20.

2. Нижегородов А.И. Некоторые аспекты технологии подготовки и обжига вермикулитовых концентратов в электрических печах// Строительные материалы: technology.- 2007.-№10.-Москва. –с.16-17.

3. Нижегородов А.И. Третье поколение электрических модульно-спусковых печей для обжига вермикулитовых концентратов серии ПЭМС// Строительные материалы: technology. -2008.- №10.- Москва. –с.84-85.