Сушка та збагачення піску АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЙ
Сушіння та збагачення піску є однією з найважливіших технологічних операцій при приготуванні сухих будівельних сумішей.
Вихідний пісок може надходити на виробництво з вологістю до 12% і містити як домішки глинисті, пилуваті частинки і крупнозернисті включення. До збагаченого піску пред'являються особливі вимоги. Він повинен бути сухим, без сторонніх домішок (глинистих, пилуватих), мати певний гранулометричний склад та ін. Наприклад, для піску, що використовується в ССС, необхідно враховувати такі технологічні особливості:
• вологість піску – 0,5%;
• температура піску - не більше 50°С, інакше сушарка має бути забезпечена холодильником для охолодження піску;
• оскільки при виробництві ССС пред'являються дуже жорсткі вимоги до фракційного складу піску, сушарки необхідно обладнати системою барабанних сит або використовувати вібраційний гуркіт.
• Схема 1 - використання традиційних теплових агрегатів для сушіння та їх суміщення з холодильниками та обладнанням за класифікацією та збагаченням сухого піску;
• Схема 2 - використання нових установок, на яких можна одночасно сушити, охолоджувати та збагачувати пісок без грохочення та додаткових пересипок.
Апаратурне забезпечення технологічної схеми 1 складається з сушильної установки (киплячого шару, віброкиплячого шару, сушильного барабана, що обертається), теплогенератора з системами підготовки і подачі теплоносія, охолоджувача піску, системи знепилювання і очищення відхідних газів. Для збагачення (класифікації) сухого піску використовують традиційний вібраційний гуркіт або системи плоских або барабанних сит. Технологічна схема виробництва виглядає таким чином (див. схему1).
Схема 1. Технологічна схема виробництва сухого збагаченого піску.
Достої схеми: сушарки киплячого шару і - особливо - сушарки віброкиплячого шару мають досить високу теплову ефективність, забезпечують вологоз'єм 150-200 кг/м3•годину установки. Питома витрата тепла в таких установках - у межах 5000-6500 кДж на кг випареної вологи, а установки віброкиплячого шару дозволяють досягати питомої витрати тепла в межах 4000-5000 кДж на кг випареної вологи, що можна порівняти з витратами тепла в сушильних барабанах. До переваг використання сушильного барабана можна віднести високу надійність при безперервній роботі з випуском десятків тонн сухого піску на добу.
Недоліки пов'язані з великою кількістю пересипок і транспортуючих пристроїв, необхідністю використання додаткових агрегатів для охолодження піску та його класифікації, а також з конструктивними та технологічними особливостями сушильних апаратів, що використовуються у схемі. Недоліком установок киплячого шару є підвищена витрата електроенергії, необхідна для створення киплячого шару при продуктивності понад 1-2 тонни на годину, а також складність підтримки режиму кипіння при поліфракційному складі піску. Те саме відноситься до установок віброкиплячого шару. Переважними для сушіння піску в кількості понад 2 тонни на годину є барабанні сушарки, проте об'ємна напруга по волозі сушильних барабанів невелика - 50-100 кг/м3 годину. Тому конструкторські розробки останнім часом спрямовані на підвищення інтенсивності сушіння за рахунок використання вбудованих насадок та надання матеріалу водоспадного режиму руху шляхом забезпечення швидкості обертання барабана, наближеного до критичної. У цьому випадку можнадосягти вологознімання на рівні 300-500 кг води з кубічного метра барабана на годину.
Однією з найпоширеніших проблем традиційного грохочення, що використовується у схемі 1 є проблема забивання сіток. Це призводить до низької ефективності процесу, невиправданих і дуже великих втрат матеріалу у відвали, низької якості кінцевого продукту.
Для усунення зазначених недоліків були створені агрегати, здатні виконувати кілька функцій, на кшталт "два в одному", "три в одному" і т. д. До таких машин можна віднести млини-сушарки закордонних та українських фірм, таких як "Novorotor" ( Німеччина), "Finpulva" (Фінляндія), "Титан" та "Баскей" (Україна), нові зневоднюючі гуркіт фірми "Kroosh Technologies Ltd." (Ізраїль) та ін. На основі використання багатофункціонального обладнання та була розроблена технологічна схема збагачення піску, показана на схемі 2.
Схема 2. Технологічна схема виробництва сухого збагаченого піску
Основна технологічна ідея переробки сировини за другою схемою полягає в його сушінні, помелі та поділу частинок за щільністю, крупністю або електромагнітним властивостями в одному агрегаті. Універсальність обладнання дозволяє для піску організувати процес без помелу, а лише за схемою "сушіння - збагачення".
Достої схеми: сушіння матеріалу здійснюється у вихровому потоці теплоносія, де матеріал знаходиться у зваженому стані, при цьому кожна частинка рухається окремо від інших, грудки (агломерати) відсутні. Це призводить до обдування частинок піску з усіх боків і віднесення молекул води (подолання сил поверхневого натягу) з меншими витратами, ніж у традиційній сушарці. Питома витрата тепла у таких установках становить 2800-4000 кДж на кг випареної вологи.при теоретично необхідному (мольна ентальпія випаровування) 2259 кДж/кг вологи. При такому характері тепломасообміну частинки піску висушуються за 0,3-0,5 сек., що зумовлює високу напруженість сушил по волозі, що досягає 1000 кг/м3 годину.
Оскільки при збагаченні піску за другою схемою його класифікація здійснюється в поличних класифікаторах аспіраційної системи (віддув пилуватих частинок холодним повітрям), то температура піску на виході становить менше 50 ° С, отже, відпадає необхідність встановлення додатково барабанного холодильника.
Недоліки : підвищена витрата електроенергії, необхідна для створення пневмотранспорту висушеного матеріалу за аспіраційною системою, де здійснюється його класифікація.
Основні показники роботи технологічних ліній за двома вищеописаними схемами наведені в таблиці 1.
Табл. 1. Техніко-економічні показники технологічних ліній зі збагачення піску.
(Продуктивність ліній - 10 тн/год для піску вологістю 10%).