книги / Обжиг в кипящем слое в производстве строительных материалов

нологии, подтверждают возмож ность и

целесооб­

разность их сортировки (обогащ ения) по

объем­

ной м ассе.

обогатимы м" материалам. П оэтом у

применение

пневматической отсадки или других

способов,

например разделение в струе воздуха, не

может

быть эффективным. Применение мокрых

способов

так как при заполнении пор водой разделение

про­

изойдет не

по фактической объемной м ассе;

кроме

того, большая часть пористых заполнителей

легче

воды.

Во ВН И И СТРО М Е разработан способ

разделе­

ния пористых заполнителей на условные

марки

тяж елая"и ^легкая9 в

псевдоожиженном

слое из

специально

подобранного

по крупности и

плотности

дисперсного

материала, называемого в

дальнейшем

"утяж елителем "

Гидравлические свойства псевдоожиженного

слоя

и капельной жидкости во многом аналогичны,

а

именно: псевдоожиженный

слой представляет

собой

легкоподвижную м ассу, оказывающую

небольшое

сопротивление погруженному и движущемуся в

нем

телу; свободная поверхность слоя мелкозернистого

материала с переходом в

псевдоожиженное

состо­

яние в поле

сил тяжести

устанавливается

гори­

ке течет как капельная жидкость; истечение

псев­

доожиженного слоя из отверстия

в сосуде зависит

от высоты слоя £ 3 4 ].

Если псевдоожиженный слой создается из

час­

тиц "равнокипящих*, т.е. без сепарации их по

вы­

соте слоя, то, как показали специальные

иссле­

дования £ 1 0 4 ], плотность слоя в

основной

м ассе

постоянна. Отклонение от этой закономерности

на­

блюдается только в придонной и в верхней

частях

слоя. В псевдоожиженном слое из

равнокипящих

частиц для

тела,

погруж енного в

слой ,

действует

закон Архимеда*

Указанны е

особенности

псевдоожиженного

слоя

позволяю т

использовать

его

для разделения

по

за­

данной

объемной

м ассе

кускового

и

гранулирован­

ного материала (крупностью более 5

м м )»

Для

это го должна бы ть использована

промежуточная

псевдоожиженная

среда

из легк и х

частиц

с о

специ­

ально подобранной плотностью .

Исследования

процесса

разделения

в

псевдо­

ожиженной среде

различных м атериалов

(пористы х

заполнителей,

у гля ,

руды

и

т .п .)

[9 3 ]

позволили

запроектировать

сепаратор для промышленной

сор­

тировки пористых заполнителей на две марки»

Эффективность предложенного м етода видна

на

примере сортировки керам зита на различных

заво­

дах керамзитового

гравия.

Путем

подбора

плотности

псевдоожиженной

сре­

ды м огут

быть

решены различные задачи

разде­

ления,

например

обеспечение

выхода

по

5 0 %

л е р -

кой и

тяжелой марки

(т а б л .

2 3 ) .

П осле

разделения

керам зит отли чается по

на­

сыпной м ассе

примерно на одну

марку. В табл. 2 4

приведены

результаты

разделения,

которое

произ­

водилось с целью выделения керамзита

проч­

ностью, на 40% большей, чем исходный гравий»

Применение

сепаратора

для разделения

керам­

зита по насыпной м ассе

обеспечивает

повышение

однородности материала,

полученного

в

течение

суток» Временные

отклонения показателей

свойств

полученного керамзита исключатся е го

сортиров­

кой по насыпной м ассе»

Исследование сепарации

пористых

заполнителей,

проведенное во В Н И И С ТРО М Е, позволило

созда ть

конструкцию

сепаратора

С К С -2 0

(сепаратор

кипя­

щ его

слоя

производительностью

2 0

м /ч)

для

сортировки

пористых заполнителей

фракции

5 -

4 0 мм.

Необходимое

качество

псевдоожиженной

среды,

используемой для

разделения по насыпной

м ассе

погружаемых в

нее

зерен,

определяется

числом

го агента, высотой слоя и дефектами слоя.

От

числа псевдоожижения и вы соты слоя зависят

раз­

мер и число пузырей, проскакивающих

через слой*

Воздушные пузыри, поднимающиеся

через

слой,

как правило, при числе псевдоожижения более

1 ,3 ,

сталкиваются с погруженными зернами и

задер­

живают процесс разделения. Обычно число

псевдо­

ожижения для сепараторов

принимается

порядка

1 ,5 -2 *

Локальные дефекты слоя

создаются

крупными

тяжелыми зернами, погружающимися на дно

ван­

внутри слоя, которые нарушают равномерную

подачу

воздуха.

Псевдоожиженный слой по высоте имеет

три

зоны с разной плотностью* Верхняя зона,

высота

которой равна диаметру выходящего пузыря,

явля­

ется не рабочей. Придонная зона высотой

4 0 -

ный слой является сжимаемой средой: при

меха­

ническом сжатии

такая среда сжимается до сопри­

косновения частиц и при этом слой теряет

свой­

ство

жидкости.

Перечисленные основные

особен­

ности

псевдоожиженной среды позволяют

выдви­

нуть

следующие

технические условия для

констру­

Сепаратор

должен проектироваться с неглубокой

ванной, чтобы

уменьшить

влияние крупных

пузы­

рей на время

разделения

исходного материала. Оп­

М в

+ 3 ^ Ma.icc. + О ц

,

( 43 )

где

высота придонного

слоя,

м м ;

Z U

-

максимальный размер куска,

мм;

O ni bi-

выходной диаметр пузыря, мм.

Транспортирующее устройство

всплывших

и

утонувших фракций разделяемого

материала,

дол­

жно выполняться

с учетом

следующих требований:

а ) глубину

погружения

скребков

определяю т

по

формуле

“"^пьых"*" 0»^53^ма»сс .

(44)

При большей глубине погружения скребков,

со­

ответственно,

увеличивается время

разделения;

б) утонувшую часть разделяемого материала не­

обходимо в кратчайший срок удалять из

ванны

сепаратора;

в) при выгрузке продуктов разделения из ванны

сепаратора следует избегать сгребания

утяжели­

теля в одну сторону (например, в сторону

вы­

грузки);

г ) обеспечить циркуляцию слоя внутри ванны.

Наиболее

простым конструктивным

решением,

отвечающим всем

перечисленным

требованиям,

яв­

ляется противоточная разгрузка

продуктов

разде­

ления, при которой крупные зерна ср азу

выводятся

из ванны сепаратора нижним (придонным)

конвей­

ером. Если применять конвейеры для удаления

л е г ­

ких и тяжелых фракций с противоположным

на­

правлением движения, то выполняются

требования

пунктов " б " ,

"в *,

" г " .

Исходный

материал должен подаваться

плавно,

зерно, обладая большой кинетической энергией,

то­

нет, и необходимо дополнительное время для

его

Для разработки оптимальной

схемы сепаратора

с кипящим слоем был выполнен

анализ схем

су­

ществующих

сепараторов с водоминеральной

сус­

пензией.

Из всех

известных гидросуспензионных

сепара­

пред"являемым к конструированию сепараторов

с

псевдоожиженным

слоем ,

является

так

называемая

"м елкогребковая"

схем а, имеющая

наибольшее

рас­

пространение. На основе этой схемы была

разра­

ботана первая конструкция сепаратора с

кипящим

слоем , которая отличается от мелкогребкового

се­

паратора с

гидросуспензией наличием

пористого

дна, через которое поступает воздух,

применением

аэросуспензии, вм есто гидросуспензии,

нижнего кон­

вейера с сеткой и противоточной разгрузкой

про­

дуктов разделения с помощью верхнего

скребко­

вого конвейера [ 9 4 ] . Схема сепаратора

С К С -2 0

показана на рис.

5 8 .

Сепаратор представляет собой

прямоугольную

ванну 1 с

дном из

технического войлока

(ГО С Т

2 8 3 - 6 1 ),

толщиной

1 6

мм, покрытым

для

жест­

кости сверху сеткой 2 с величиной ячеек

2 5

мм.

Под пористым

дном установлена

воздухораспре­

делительная коробка 1 1 ,

в которую

подают

воздух

от

вентилятора высокого

давления

(В В Д - 5 ).

Ван­

ну

на вы соту слоя 3 0 0

мм засыпают утяжелителем.

ром.

Исходный материал подается по ж елобу 6

на

конвейером 3 и направляются по наклонной

течке

7 , а утонувшая фракция собирается на

нижнем

Рис*

5 8 *

Конструктивная

схем а сепаратора

С К С -

2 0 с

кипящим слоем для

сортировки

пористых

за­

полнителей по объемной

м ассе

1 - патрубок для отсева воздуха; 2 -

ж елоб

для исходного материала; 3 - кожух; 4

-

верхний

конвейер; 5 - нижний конвейер с сеткой; 6 -

вы­

ход

тяжелого сорта; 7

-

желоб легк ого

сорта;

8 - ванна; 9 - воздухораспределительная

короб­

ка; 1 0 -

воронка для

сбора

утяж елителя;

11

-

пористое

дно

сетчатом конвейере 4 , движущемся у дна, и

вы­

ходит по течке 8 в противоположную сторону.

Движение нижнего

конвейера в

направлении!

противоположном движению

верхнего

конвейера,

обеспечивает быстрый вывод из ванны

тяжелых

крупных

гранул, тонущих вблизи м еста

подачи

ис­

ходного

материала; с

ними

выходит также

неко­

торое количество утяж елителя.

Для создания равномерного распределения

в о з ­

духа в кипящем слое сопротивление решетки

дол­

жно равняться, например, половине полного

сопро­

тивления

слоя, равного

1 0 0 0 р] КСтН

мм

вод.

ст .

По мере засорения утяж елителя мелкими

фрак­

циями продукта разделения (осколки гран ул,

слу ­

чайная м елочь и т,п .)

его

в некотором

количе­

стве выгружают из ванны на регенеративный

гро­

хот 1 1 , задача которого удалить эти мелкие

зер­

верхнему разм еру утяж елителя. Воздух,

посту­

пающий под пористую плиту, доожен быть

чистым

для предотвращения забивания пылью фетра»

Рядом организаций были разработаны

различ­

других конструктивных схем

. Эти сепараторы

были

разработаны, изготовлены и

испытаны без

учета

в ряде конструкций не были учтены самые

эле­

ментарные основы псевдоожижения.

Так была изготовлена конструкция с прямоточ­

ной разгрузкой (сепаратор А С С -1 )

£ 2 0 ]. В ней

утяж елитель сгребался в одну сторону, в

резуль­

здавая локальные дефекты в слое по всей

длине

ванны, нарушая этим процесс разделения.

Т о т же

недостаток отмечен

при работе

на

дру­

гом типе -

барабанном

сепараторе:

утяжелитель

также сгребался в сторону вращения барабана

и

псевдоожижение слоя прекращалось.

Первый

опытно-промышленный сепаратор,

раз­

работанный на основе описанных выше

положе­

ний [9 1 , 9 2 » 9 4 ] , для

разделения по

объемной

м ассе угля

был запроектирован

институтом

гК а -

раганда-Гипрошахт* в 1 9 5 7 г .,

а для

сортировки

пористых заполнителей -

институтом

Киевгипро-

стройиндустрия в 1 9 6 4

г . Последний был

исполь­

зован для разделения шлаковой пемзы,

получаемой

в опрокидном бассейне в Липецке. В связи с

тем ,

что получаемая шлаковая пемза

содержала

круп­

что

приводило к искажению величин объемной мас­

сы

зерен и из ванны вм есте с ними

выносилась