опыт реализации вермикулита

Керамзит - это пористый гранулированный материал, получаемый при ускоренном обжиге...

Вермикулит - это природный минерал, относящийся к группе гидрослюд, обладающий очень...

02.07.2008 Новая концепция печей для обжига вермикулитовых концентратов А.И. Нижегородов, г. Иркутск Традиционная технология обжига вермикулита основывается на огневых печах, работающих на углеводородном топливе. Электрические модульно-спусковые печи не имеют свойственных им недостатков и отличаются тем, что не загрязняют вспучиваемый материал и окружающую среду продуктами горения, безопасны в эксплуатации, характеризуются простой конструкцией, высокой ремонтопригодностью, низкой стоимостью и сами являются экономичными: доля энергии в себестоимости 1 м 3 - 50-60 руб. Поэтому в условиях возрастающего дефицита и стоимости углеводородных энергоносителей, перевод рассматриваемой технологии на электрическую энергию является актуальным. Конструкция печи представляет собой сопряжение трех (по количеству фаз) наклонных модулей [1], выполненных из рамы, крышки и штучного огнеупорного материала. Модули работают как гравитационные спуски, только здесь вспучиваемый материал движется в температурном поле, создаваемом мощным тепловым излучением полосовых нагревателей. Температура в пространстве обжига модулей, в зависимости от вида концентрата и его размерности, составляет от 950 до 1180 0 С при токовой нагрузке печи 155-180 А. Динамика механического движения вспучиваемого материала такова, что с учетом переменной массы, встречного потока воздуха и активного массообмена за счет пекулярных движений частиц в потоке материала, время нахождения каждой частицы в температурном поле (постоянная времени печи) составляет 3-3,5 сек., в зависимости от выбранного типоразмера модуля. Для трехмодульной печи с длиной спуска 1,05 м., постоянная времени равна: Т = 3,098 с , а средняя скорость потока зерен вермикулита составляет: V ср = ( 3 l + 2 ) / Т = 1,0186 м/с, где l - длина спуска (м), - длина зоны пересыпания (м). На фото 1 показан технологический комплекс, включающий приемный бункер сырья, ленточный элеватор, бункер промежуточного накопления и подогрева сырья, печь в защитном кожухе и бункер готовой продукции - вспученного вермикулита. На фото 2 показаны - узел крепления нагревателей (а) и пространство обжига в модуле (б) в процессе разогрева печи. В процессе экспериментов на двух опытно-промышленных печах первого и второго поколения установлено, что эффективность вспучивания вермикулитовых концентратов зависит от степени реализации факторов теплоусвоения в конструкции печного агрегата. К таким факторам относятся: - размеры зерен. Так как первыми вспучиваются поверхностные слои зерен, то сами зерна создают себе термоизоляцию, затрудняя нагрев глубинных слоев. Поэтому, чем меньше зерно, тем скорее оно прогревается во всем объеме и вспучивается; - время обжига. Требуется больше времени для полной дегидратации и вспучивания для более крупных концентратов и для большего объема материала, проходящего через сечение пространства обжига модулей в единицу времени; - поверхностная плотность энергии нагревателей - е s . Чем больше энергии приходится на единицу площади поверхности нагревателя, тем мощнее излучение и температура в камерах пространства обжига; - объемная плотность энергии - е w . Чем больше энергии приходится на единицу объема в камерном пространстве (между нагревателями), тем быстрее дегидратируют и вспучиваются зерна материала; - объем пространства обжига - W , заключенного между основанием модуля и его крышкой. Чем меньше пространство обжига, тем эффективнее процесс теплоусвоения; - концентрация материала в единице объема - к w , заключенного между нагревателями. Чем меньше концентрация, тем эффективнее теплоусвоение, так как чем больше материала, тем большее количество вермикулита попадает в тень соседних зерен, дольше оставаясь затененными и термоизолированными. - термоизоляция модульных спусков. Увеличение термоизоляции модулей повышает эффективность усвоения тепла вермикулитовыми зернами. Для комплексной оценки качества процесса теплоусвоения можно использовать коэффициент теплоусвоения, равный отношению: К ту = Е под / Е всп , где Е под - суммарная энергия печного агрегата, приведенная к 1 м 3 вспученного материала на выходе из печи (кДж/м 3 ), Е всп - удельная энергия вспучивания вермикулитового концентрата до объема 1 м 3 (кДж/м 3 ). Значения Е под , найденные как достаточные уровни для каждой размерной группы и вида концентрата, являются константами печного агрегата. Значения Е всп , являются усредненными термодинамическими константами для самих концентратов. Удельные энергии вспучивания 1 м 3 материала определены с учетом справочных [2,3] и экспериментальных данных для концентратов Ковдорского месторождения КВК-4, КВК-2 и КВК-1 и равны (кДж/м 3 ): Е всп- 4 = 86621,6; Е всп-2 = 106787,9; Е всп-1 = 136771 Таким образом, коэффициент теплоусвоения показывает, во сколько раз подводимая энергия должна превышать энергию, необходимую для полной дегидратации и вспучивания материала в процессе обжига. Очевидно, что чем больше К ту , тем эффективнее процесс, но при условии, что коэффициент полезного действия печи при этом максимален. На рис. 1 приведен график зависимости коэффициента теплоусвоения от размерной группы вермикулитового концентрата, построенный по экспериментальным данным, полученным на второй опытно-промышленной печи. Подводимая на 1 куб.м. вспученного материала энергия определяется по формуле: Е под = 3 I па U ф 3600 / П ф , где I па - токовая нагрузка печи (А), U ф - фазное напряжение питающей сети (В), П ф - фактическая производительность печи (м 3 /час). В настоящее время автором проводится работа по совершенствованию конструкции печей, повышению их производительности и к.п.д. Однако, концептуально, модульно-спусковые печи можно считать уже отработанными и проверенными. Опыт, накопленный за четыре года промышленной эксплуатации двух опытно-промышленных печей, позволяет сделать вывод, что у модульно-спусковых печей есть перспектива широкого использования в условиях не больших производственных или многопрофильных предприятий: они просты по конструкции, надежны и ремонтопригодны в эксплуатации, экономичны, не требуют высокой квалификации персонала и, самое главное, могут быть изготовлены собственными силами из доступных материалов. 1. Нижегородов А.И. Технологический комплекс и печь для обжига вермикулита. Патент РФ 47082 // Опубл. 10.08.2005 Б.И. 22 2. Методические рекомендации по применению Классификации запасов к месторождениям слюды. Министерство природных ресурсов РФ. - М.: 2005. 41 с. 3. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. Под ред. Д.И. Сахарова. - М.: ФИЗМАТГИЗ. 1960. 208 с. Статья опубликована в 10 журнала Строительные и дорожные машины, г. Москва, 2007 г.

2010 ООО Квалитет Тел.: (3952) 610-594 Электронная почта: nastromo_irkutsk@mail.ru

source