CC BY
35Сиваченко Л.А., Кутынко Е.И., Сиваченко Т.Л. ГУВПО Белорусско-Российский университет Белгородский государственный технологический университет имени В.Г. Шухова
ДРОБИЛКИ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ РОТОРОМ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
зпасЬспко к l@mail.ru
Описана конструкция дробилок ударного действия, их технологические особенности и технические характеристики. Приведены результаты по переработке различных материалов, обобщен опыт промышленной эксплуатации. Дан прогноз дальнейшего развития и совершенствования.
Ключевые слова: строительные материал, роторные дробилки, грубый помол, мелкое дробление, технологические схемы. Силикатный кирпич, цемент, известняк.
Дробилки ударного действия с вертикальным ротором и многозвенными ударными элементами, созданные
первоначально как машины для селективного измельчения, проявили себя в различных областях перерабатывающей
промышленности [1].
Благодаря многочисленным исследованиям [1-3],эти дробилки усовершенствовались и сейчас способны не только производить мелкое и селективное измельчение с получением готового продукта заданного фракционного состава, но и добиваться помола аналогично стержневой мельнице, а также решать целый ряд особых задач современных производств [4]. Правильное включение дробилок в технологические линии многих производств способствует улучшению многих параметров. Это обусловлено рядом преимуществ таких машин:
- по показателям энергоемкости и металлоемкости дробилки ударного действия с вертикальным ротором превосходят все традиционные конструкции;
- имея, при достаточно большой производительности, малые габариты, дробилки могут использоваться в схемах с вертикальным движением материала, что значительно снижает энергетические затраты на его повторной подъем транспортные операции;
- широкий ряд типоразмеров дробилки и широкий спектр комплектуемого рабочего оборудования позволяют дробилкам перерабатывать материалы различной крупности, твердости, абразивности, влажности;
- дробилка ударного действия с вертикальным ротором может производить целенаправленную обработку материала и получать определенный гранулометрический состав, в зависимости от назначения;
- в технологических схемах с использование шаровых или стержневых мельниц, установка дробилки ударного действия вместе с грохотами способны не только значительно снизить суммарную энергоемкость процесса, но и увеличить производительность комплекса в целом.
Рисунок 1 - Дробилка ударнорного действия с вертикальным ротором и одноопорным валом.
На рисунке 1 изображена принципиальная схема усовершенствованной дробилки ударного действия с вертикальным ротором и одноопорным валом. Основные типы рабочих органов дробилки приведены в таблице 1.
Промышленные образцы дробилок ударного действия приведены в таблице 2.
Обобщенные технические характеристики базовых моделей дробилок ударного действия
приведены в таблице 3. В обозначениях цифры соответствуют диаметрам камер дробления [4].
Основные типы рабочих органов дробилок.
Таблица 1
ножевые била
цепь
сдвоенное било
прямоугольное било
стержневое било
Многопальцевое било
Из результатов промышленного
использования адаптивных дробилок ударного действия акцент будет сделан характеристиках дисперсного состава измельченного продукта.
Измельчению на этих дробилках повергался широкий спектр материалов: гранит, известняк, доломит, торф, зерна различных культур, клинкер, гравий, мрамор, уголь, руды цветных металлов, цеолиты различных видов,
передельные продукты металлургии, стеклобой, сырьевые компоненты и смеси производства строительных материалов, отходы абразивного производства, кварцевый песок, трава, шлаки, промышленные и бытовые отходы и т.д. При этом крупность кусков исходного материала составляла 5 - 100 мм, влажность 0 - 80 %, твердость по шкале Мооса - 1 - 8 единиц, прочность на сжатие - 5 - 200 МПа.
Таблица 2
Образцы дробилок различных типоразмерных рядов
I | * ВЯШ
и
ДУ-1000
ДУ-1200
ДУ-1500
Таблица 3
Обобщенные технические характеристики дробилок_
№ Показатели Типо] размер
Д-400* ДУ-750* ДУ-900* ДУ-1000* ДУ-1200* ДУ-1500*
1 Диаметр рабочей камеры, мм 400 750 900 1000 1200 1500
2 Производительность, т/час 1-5 5-20 10-50 20-100 30-120 50-150
3 Частота вращения ротора, мин-1 555 750-1470
4 Число ярусов бил 2-10 2-10 2-10 2-10 2-10 2-10
5 Число бил на ярусе 2-6 2-6 4-8 4-8 4-8 6-12
6 Линейная скорость ударных элементов, м/с 25-70
7 Максимальная крупность загружаемого материала, мм 20 50 50 60 80 100
8 Крупно частей готового продукта ТУ заказчика
9 Установленная мощность электродвигателя, кВт 7,5-10 18 55-90 30-55 110-200 150-280
10 Габариты ДхШхВ, мм 1000х600 х1600 1323х1115 х2037 1700х1300 х2000 2800х1400 х2850 1700х1800 х2500 1900х2000 х3200
11 Масса, т 0,18-0,25 0,4-0,6 0,5-0,9 0,6-1,0 1,8-2,5 2,9-4,0
* приведенный диапазон значений параметров дробилок учитывает свойства измельчаемого материалов и требования к их переработке. Эти параметры уточняются для каждого вида измельчаемого материала и условий его переработки.
Измельчение клинкера. Дробилка ударного действия с диаметром рабочей камеры 1500 мм и установленной мощностью двигателя 140 кВт измельчала материал исходной крупностью 10-20 мм. Технологические испытания показали, что однократный пропуск цементного клинкера через дробилку позволяет получать продукт с содержанием частиц менее 0,08 мм 30-50%, а частиц крупнее 1 мм не более
-0.05 -0.063 +0.05' -0.1 Ю.063 -0.16 +0.1 ■0.315 +0.16 -0.4 Ю.315 -0.63 +0.4 -1 +0.63 -1.6 +1 -2.5 +1.6 +2.5
Фракции, мы
5-6%. После прохождения его через шаровую мельницу получен цемент с удельной поверхностью 8 = 524 м2/кг. Штатный цемент на заводе имеет 8 = 300 м2/кг. Производительность комплекса - 50 т/ч, общие энергозатраты на помол цемента - 38 кВт*ч/т [5]. Процентное содержание гранулометрического состава продукта на выходе из дробилки представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 - Результаты по измельчению клинкера
Результат данного эксперимента дает веские основания для пересмотра аппаратного состава технологических линий по производству цемента и замены молотковых дробилок на подготовительном этапе, т.е. при предварительном измельчении глины, известняка, мергеля, мела и гипса.
Получение гравия. Исходная крупность измельчаемого в роторной
дробилке материала 10 - 20 мм. Процентное содержание гранулометрического состава представлено на рисунке 3.
Результат данного эксперимента показывает потенциальные возможности дробилки ударного действия в отношении с молотковыми дробилками традиционного исполнения.
Рисунок 3 - Результаты Измельчение доломита и песчано-гравийной смеси. Измельчение производилось с целью получения минеральных добавок в производстве асфальтобетонной смеси. Исходная крупность измельчаемого в роторной дробилке материала не превышала 40 мм. Результаты измельчения представлены на зисунках 4 и 5 [1]._
по измельчению гравия
Результаты испытания показали, что применение дробилки ударного действия с вертикальным ротором при дроблении доломита и ПГС в производстве минеральных вяжущих позволяет значительно снизить стоимость асфальтобетона.
60 50
10 0
1 1
-0,071 -0,315 -1.25
Остатки на ситах, мм Рисунок 4 - Результаты дробления доломита
Приготовление силикатной смеси вместе с красителем. Целью эксперимента являлось испытание дробилки ударного действия с вертикальным ротором в качестве основного смесителя в производстве окрашенного силикатного кирпича, т.к. лопастной смеситель не обеспечивал требуемого качества и окраска кирпича получалась неравномерной.
40
30 20 10
о
ш
0,071 -0,315 -1.25 -
0 +0,071 +0,315 +1.25
Остатки на ситах, мм Рисунок 5 - Результаты дробления песчано-
гравийной смеси Гранулометрический состав смеси, прошедшей через дробилку представлен на рисунке 6. На рисунке 7 изображены для сравнения срезы двух силикатных не окрашенных кирпичей, верхний из которых прошел изготовление с использованием традиционных двухвальных смесителей, нижний - с использование дробилки ударного
действия с вертикальным ротором.
□ Исходная смесь | Остатки на ситах, мм
Рисунок 6 - Результаты по измельчению силикатной смеси
Л I
I ■
Рисунок 7 - Срезы силикатного кирпича приготовленный без красителя сверху - в двухвальном смесителе, снизу - в вертикально-роторной дробилке
Анализируя рисунок, видим, что использование дробилок с вертикальным ротором в технологической линии производства силикатного кирпича если и не заменит, то разгрузит шаровую мельницу более чем на 70% [4].
На рисунке 8 приведены срезы окрашенных кирпичей правый из которых приготовлен на стержневом смесителе Смоленского КСИ, левый - при помощи дробилки ударного действия с вертикальным ротором Могилевского КСИ.
На рисунке 9 приведена
Рисунок 8 - Срезы силикатного кирпича с красителем справа - в стержневом смесителе, слева -в вертикально-роторной дробилке
технологическая схема производства окрашенного силикатного кирпича. Исходя из промышленного опыта, можно только добавить, что дробилка позиции 4 применяемая в качестве основного смесителя обладает настолько компактными размерами, что способна внедриться непосредственно в конструкцию пресса. Опыт внедрения на могилевской КСИ показан на рисунке 10. Дробилка установлена на рельсах для использования пресса в производстве как окрашенного, так и белого кирпича.
Рисунок 9 - Технологическая схема производства
силикатного кирпича: 1 - силос (реактор); 2 -тарельчатые питатели; 3 - ленточный конвейер; 4 -роторная дробилка; 5 - пресс; 6 - автомат-укладчик; 7 - вагонетка; 8 - электропередаточная тележка; 9 -автоклав 5 Измельчение известняка. Сырьем для производства известняковой крупки является природный известняк Порховского известнякового карьера. Он характеризуется следующими показателями:
- прочность известняка на сжатие до 60мПа. Отличается значительной неоднородностью структуры и прочности.
- влажность 4,0 - 8,7%. Влажность значительно колеблется в зависимости от природно-климатических условий и особенностей добычи в карьере. В зимний период наблюдается значительное смерзание и образование крупных негабаритов.
Рисунок 10 - Дробилка ударного действия в линии по производству окрашенного силикатного кирпича
-1 -2,5(1 -4(2,5 -4
Фрнгп (пи. мы
Рисунок 11 - Результаты по получению крупки известняковой
Рисунок 12 - Схема технологическая производства известняковой крупки: 1 - экскаватор; 2 - бункер исходного материала; 3 - шнековый питатель; 4 - пружинный грохот; 5 - дробилка ударного действия; 6 - конвейер ленточный; 7 - бункер; 8 - шнековый питатель; 9 - полочная сушилка; 10 -газовая горелка; 11 - циклон; 12 - бункер известняковой муки; 13 - дымосос; 14 - вертикальный ковшовый подъемник; 15 - вибрационный пружинный грохот-измельчитель; 17 - бункер известняковой крупки; 18 -
конвейер готовой крупки
На рисунках 13-15 приведены технологические схемы процессов в которых задействованы дробилки ударного действия с вертикальным ротором. Приведенные схемы
3 4 5 6
1_
2
Пояснений требует на наш взгляд только промышленная установка криогенного
измельчения полимеров (рис. 15) (материал подготовлен В.А. Шуляком, д.т.н., проф.).
Установка работает в следующей последовательности: исходный
гранулированный полимер загружается в бункер 1 через сито с размером ячейки в 1,5-2 раза
скомпонованы под определенные
производственные комплексы и отвечают всем требованиям производства.
превышающего размер гранул. При этом отделяются длинноволокнистые включения. Бункер имеет теплоизолированный
герметичный корпус с полным контролем сварочных швов. Одновременно с загрузкой гранул в бункер 1 подается сжиженный азот или воздух..
Рисунок 13 - Схема производства торфа: 1 - приемный бункер; 2 - питатель; 3 - ленточный конвейер; 4 - грохоты; 5 - дробилка; 6 - конвейер скребковый; 7 - сушилка; 8 и 9 - циклоны; 10 - скруббер; 11 - вентилятор; 12 - циклон; 13 - конвейер скребковый распределительный; 14 - пресс; 15 - склад готовой продукции; 16 - котельная.
7
6
Рисунок 14 - Технологическая схема переработки трепела: 1 - питающий конвейер; 2, 7, 10 - бункер; 3, 8 - шнековый дозатор; 4 - дробилка крупного дробления; 5 система подачи, рециркуляции и утилизации тепла; 6 - пружинный грохот; 9 - мельница
Рисунок 15 - Промышленная установка для криогенного измельчения гранулированных
полимеров: 1 - бункер, 2 - питатель 2, 3 - дробилка, 4 -напорный трубопровод, 5 - циклон, 6 - бункер, 7 -транспортер, 8 - просеиватель, 9 - всасывающий трубопровод, 10 - вентилятор, 11 - фильтр, 12,13 -выхлопные трубопроводы, 14 - рециркуляционный трубопровод
При пуске установки время выдержки гранул должно составлять не менее 10 минут. Уровень сжиженных газов в бункере 1 контролируется поплавковым уровнемером. В зависимости от доли кристалличности полимера уровень может уменьшаться или повышаться при рабочем режиме. При выходе на устойчивый режим работы расход сжиженных газов должен оставаться на одном уровне. После включения привода дробилки 3, включается вентилятор 10 и в робочую полость начинают поступать пары азота для предварительного охлаждения корпуса дробилки. Выдержка может составлять 10-15 минут, после чего дробилка готова к работе. Включается привод питателя 2 и в рабочую полость дробилки 3 начиниет поступать гранулированный полимер с частью сжиженных газов. За счет удара и истирания полимер измельчается до требуемой дисперсности и вместе с парами холодильного агента выностится по трубопроводу 4 в циклон 5 на разделение. Измельченный материал собирается в бункере готового продукта 6, а отработанные газы отсасываются вентилятором 10 по трубопроводу 9.
Попоркообразный полимер из бункера 6 транспортером 7 подается на просеивание в бурат-просеиватель 8, одновременно с поверхности частиц полимера снимается электростатический заряд с помощью газоразрядных трубок. В просеивателе
полимерный порошок разделяется на три фракции с размерами частиц 0-80 мкм, 80-200 мкм и сход > 200 микрометров. Сход с барабанного сита возвращается в бункер 1, а затем на домол.
Отработанные газы частично возвращаются на рециркуляцию по трубопроводу 14, а частично выбрасываются в атмосферу по трубопроводам 12,13. Перед этим газы подвергаются санитарной очистке в фильтре 11 от мельчайших частиц полимера не уловоенных циклоном 5.
Приведенные технологические комплексы на основе дробилок ударного действия с вертикальным ротором позволяют судить о их высокой технологической эффективности при переработке различных видов строительных материалов. Особенность их рабочего процесса состоит, прежде всего, в свободном движении материала в зонах разрушения, что упрощает организацию транспорта продукта.
Минимизация взаимодействия материала с корпусом рабочей камеры снижает энергоемкость и позволяет обрабатывать более влажные продукты.
Широкое использование технологий на основе проходных аппаратов с вертикальным ротором сдерживается недостаточной изученностью их рабочих процессов и сравнительно невысокой наработкой на отказ элементов ударной системы при переработке крупнокусковых и высокообразивных материалов.
Анализ развития дробилок ударного действия с вертикальным ротором позволяет прогнозировать их широкое промышленное использование в режиме тонкого и сверхтонкого дробления, грубого помола, селективного измельчения, качественного смешивания, механоактивации, предварительной подсушки и совмещения в одном цикле ряда перечисленных операций. Они способны работать на материалах малой и средней прочности твердостью до 6 - 7 единиц по шкале Мооса при крупности питания до 100мм и повышенной влажности в сравнении с аппаратами аналогичного назначения с
производительностью 0,5 - 250, тонн в час.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Сиваченко, Л.А. Технологические аппараты адаптивного действия / Л. А. Сиваченко, В. А. Шуляк, М.В. Богатырев, О.В. Голушкова, М.А. Киркор // Минск: Изд. БГУ, 2008-375.
2. Сиваченко, Л.А. К расчету основных параметров вертикальных дробилок ударного действия / Л.А. Сиваченко, Е.И. Кутынко // Научно-
теоретический журнал. Вестник БГТУ, - 2005. -№11. - С. 217-222.
3. Кутынко, Е.И. Технологические возможности дробилок ударного действия с вертикальным ротором / Е.И. Кутынко, Л.А. Сиваченко Материалы межвузовского сборника статей, БГТУ им В.Г. Шухова, / Белгород, 2008. С. 83-88.
4. Сиваченко, Л.А. К созданию силикатных заводов нового поколения / Матер. Международной научно - технической конференции. «Современные технологии, материалы и оборудование»/ Могилев, 2002. С: 468 - 469.
