CC BY
36УДК 666.91
Х. ВЕТЕГРОВЕ, руководитель гипсовых технологий компании Claudius Peters Projects GmbH (Германия)
Гомогенизатор Claudius Peters - гипсовая технология для снижения затрат и повышения качества
Компания Claudius Peters известна во всем мире как поставщик технологий для производства гипсовых вяжущих от складской техники для сырья до всемирно известных кальцинирующих мельниц типа ЕМ, а также оборудования в области пневмотранспорта, силосов, смешивания, упаковочных и отгрузочных систем. Поставка может осуществляться в виде как отдельных элементов, так и проектов «под ключ».
Claudius Peters предлагает различную технику для гипсовой промышленности любой производительности и ассортимента продукции:
• штабелеукладчики и штабелеразборщики для усреднения исходного сырья;
• вертикальные тарельчато-шаровые мельницы Claudius Peters для одновременного помола, сушки, кальцинации и сепарации гипса;
• гомогенизаторы Claudius Peters;
• гипсоварочные котлы;
• кальцинаторы высокотемпературного обжига для получения многофазного гипса;
• горизонтальные ударные мельницы для деагломе-рации и кальцинации синтетического гипса;
• охладители гипса (барабанного и пневматического типов);
• силосное и отгрузочное оборудование навального гипса;
• пневмотранспорт (пневмовинтовые и камерные насосы, аэролифты, струйные насосы, аэрожелоба);
• оборудование сухого смешивания для производства сухих смесей;
• системы упаковки гипса в мешки и укладки мешков на паллеты
Производство гипсового вяжущего на основе вертикальной тарельчато-шаровой мельницы ЕМ
Из бункера сырьевой гипсовый камень поступает в цепной скребковый питатель Claudius Peters или на ленточные весы, позволяющие равномерно подавать материал в систему помола и кальцинации (рис. 1, 2). Равномерная непрерывная подача необходима для
строгого контроля параметров системы и производства гипса однородного качества. Под действием центробежной силы гипс равномерно распределяется под мелющими шарами и выводится из зоны помола через внешний край нижней мелющей тарелки, где вовлекается в поток горячего газа, поступающий из генератора горячего газа с температурой до 620°C и поднимающийся снизу вверх к сепаратору. Равномерное распределение материала по периметру нижнего мелющего кольца, а также оптимальное распределение горячего газа благодаря особому способу подачи воздуха в сопло обеспечивает равномерную сушку и обжиг гипса.
До поступления в сепаратор частицы крупных размеров оседают в зоне помола благодаря гравитационной силе. Оставшиеся частицы поступают в сепаратор (статический или динамический), где происходит процесс разделения материала. Материал, измельченный до заданной тонкости помола, выносится из мельницы с потоком горячего газа. Конечный продукт отделяется от газового потока в пылеуловителе. Система работает в замкнутом контуре, т. е. значительная часть горячего воздуха, использованного для кальцинации, очищается и повторно подается вместе с горячими газами газогенератора в мельницу.
Гипсовое вяжущее, осажденное в пылеуловителе, поступает в гомогенизатор или направляется в систему охлаждения.
Преимущества технологии помола и кальцинации гипса с использованием вертикальной тарельчато-шаровой мельницы Claudius Peters
Расход тепловой энергии в процессе помола и кальцинации гипса в тарельчато-шаровых мельницах ниже, поскольку при варке в котлах температура отходящих газов более высокая. Расход электроэнергии также меньше. В технологии варки гипса в котлах много дополнительных промежуточных транспортеров. При одновременном помоле и кальцинации в мельницах Claudius Peters энергии затрачивается меньше.
Рис. 1. Вертикальная тарель-чато-шаровая мельница ЕМ Claudius Peters
Рис. 2. Технологическая схема цеха кальцинации гипса на основе мельницы ЕМ Claudius Peters
Рис. 3. Технологическая схема кальцинации гипса с гомогенизатором Claudius Peters
Рис. 4. Гомогенизатор Claudius Peters
Гу научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Ы -- - ® июль 2010 7
Рис. 5. Слева - внутренний вид гомогенизатора (аэрационное днище и центральный трубопровод); справа - внешний вид гомогенизатора
Показатель Кальцинированный гипс от десульфу-ризации дымовых газов после гомогенизатора Кальцинирован-ный фос-фогипс после го-могени-затора Кальцинированный фосфогипс после гомогенизатора с турбосме-сителем
Удельная поверхность по Блейну, см2/г 4500 3600 8000
Удельная поверхность по BET, м2/г 10 8 7
Водогипсовое отношение < 0,7 < 1,3 < 0,8
Прочность при сжатии, Н/мм2 > 14 > 2 > 10
Прочность при изгибе, Н/мм2 > 4 > 1 > 4
6,5 6
Я 5,5
4
14 13 12 11 10 9 8 7 6
Рис. 6. Эффект искусственного старения: а - преобразование растворимого ангидрита AIII за счет увеличения содержания связанной воды в гомогенизаторе Claudius Peters за время обработки; б - суммарная площадь поверхности материала, определенное как значение BET м2/г; в - коэффициент водопотребления кальцинированного гипса, ось Х - время обработки в гомогенизаторе
применяются молотковые мельницы, в которых чаще должны заменяться мелющие тела, сита и др. При определенных характеристиках гипсового камня замена молотков требуется еженедельно. Котлы имеют различные узлы, подверженные износу. Главным образом это цепи мешалки, облицовка и днище котла. Обновление днища котла требует значительных затрат, так как является труднодоступным.
Гомогенизатор Claudius Peters
За более 100 лет эксплуатации вертикальных та-рельчато-шаровых мельниц и более 70 лет термической и механической обработки гипса компания Claudius Peters всегда стремилась к снижению эксплуатационных и энергетических затрат, повышению надежности технологии и качества продукции. Новой разработкой на этом пути стал гомогенизатор Claudius Peters как расширение системы кальцинации гипса, при помощи которого обеспечивается улучшенное качество продукции и сокращение издержек производства.
В стандартной системе кальцинации Claudius Peters гипсовое вяжущее производится за счет быстрой кальцинации непосредственно в мельнице Claudius Peters. Конечный продукт отделяется от газового потока в пылеуловителе и, как правило, сразу же охлаждается до температуры последующей технологической обработки.
Благодаря малой продолжительности процесса гипс, получаемый при данном способе кальцинации, имеет короткие сроки схватывания, что идеально подходит для производства гипсокартонных листов. Частицы гипса имеют мелкие внутренние трещины в результате термического напряжения во время почти мгновенного процесса кальцинации. Также в продукте содержится определенное количество сверхкальцинированного гипса в форме растворимого ангидрита (AIII). Для производства стандартных гипсокартонных листов эти факторы обеспечивают требуемое качество гипса. Хранение гипса та-
Рис. 7. Кальцинированный фосфогипс после гомогенизатора Claudius Peters: а - без турбосмесителя; б - с турбосмесителем
Удобство в обслуживании и эксплуатации. В мельницах Claudius Peters измельчение, сушка, сепарация и кальцинирование осуществляются в одном агрегате. Та-рельчато-шаровая мельница как центр установки почти не нуждается в техобслуживании, что подтверждает опыт эксплуатации на многих заводах. Проводятся только редкие внутренние профилактические осмотры с заменой масла редуктора.
Мелющие тела имеют срок службы восемь лет и более, после чего заменяются с небольшими монтажными затратами. Тонину помола можно изменять с помощью простой регулировки сепаратора. Производительность установки остается постоянной в течение всего срока службы мелющих элементов, так как площадь помола остается постоянной независимо от износа мелющих тел. Система кальцинации гипса на основе мельницы Claudius Peters позволяет производить гипс с качеством, идеально подходящим для производства гипсокартонных листов.
Системы кальцинации на основе гипсоварочных котлов или вращающихся печей состоят из существенно большего числа отдельных агрегатов, что повышает затраты на техобслуживание. Обычно для измельчения
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал fö
8 июль 2010 ШГ^ШЫ *
ш « i
•«■я»
MB у
Рис. 8. Раствор кальцинированного фосфогипса: а -турбосмесителя
без применения турбосмесителя; б -
кого качества продолжительное время приводит к старению, т. е. к реакции растворимого ангидрита AIII с водой (его превращению в полугидрат гипса), а также к увеличению сроков схватывания.
Компания Claudius Peters использует этот эффект старения в своем гомогенизаторе, который устанавливается непосредственно в нисходящем потоке продукта под пылесборником (рис. 3).
Гомогенизатор Claudius Peters позволяет увеличить продолжительность термической обработки. Гипс поступает сверху в гомогенизатор при температуре кальцинации и выдерживается некоторое время в этом вертикальном технологическом сосуде в псевдоожиженном состоянии (рис. 4, 5). Гомогенизатор оснащен плоским аэрируемым днищем, которое позволяет псевдоожи-жать загружаемый материал. Внутренняя циркуляция осуществляется благодаря установленной по центру трубы, через которую гипс поднимается вверх в результате более интенсивной аэрации центральной части днища сосуда. Гомогенизатор работает в непрерывном режиме.
Благодаря внутренней циркуляции происходит равномерная гомогенизация гипса и обеспечивается постоянство качества продукта. Псевдоожижение осуществляется отходящими газами от системы кальцинации. То есть энергия газа используется для дальнейшей кальцинации, позволяя осуществлять полную кальцинацию оставшегося в материале двуводного гипса. Кроме того, газ содержит много водяного пара, который вступает во взаимодействие с растворимым ангидритом, превращая его в полугидрат. В результате этих мер удается достигнуть максимально возможного количества полугидрата гипса в конечном продукте. Этот процесс способствует искусственному старению гипса, оптимизируя при этом не только фазовый состав, но и свойства частиц. Эффект от искусственного старения показан на рис. 6.
Использование гомогенизатора при кальцинации синтетического гипса, полученного при улавливании оксидов серы из дымовых газов (FGD) в горизонтальной ударной мельнице (специальное исполнение мельницы ЕМ с использованием дезагломератора вместо мелющих шаров), позволило получить продукт, качество которого приемлемо для изготовления гипсокартонных листов. При использовании в качестве сырья фосфогипса в гомогенизаторе требуется установить турбосмесители. Это связано с тем, что фосфогипс имеет обычно игольчатую кристаллическую форму, которая обусловливает высокое водопотреб-ление и низкую прочность. При использовании турбосме-сителей в гомогенизаторе эта игольчатая кристаллическая форма разрушается и может быть получен гипсовый раствор с приемлемым водопотреблением (рис. 7, 8).
В таблице приведен эффект от применения турбосмесителя. В то время как площадь поверхности BET
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Рис. 9. Количество воды, выпариваемой при сушке: 1 - до применения с применением гомогенизатора; 2 - после применения гомогенизатора
(суммарная площадь поверхности, включая площадь поверхностей трещин и отверстий) немного снизилась, число Блейна (площадь внешней поверхности) значительно увеличилось. Частицы, содержащие трещины после термической обработки, были измельчены при помощи турбосмесителей, при этом создалась дополнительная полезная площадь поверхности и разрушилась игольчатая форма кристаллической структуры. В результате из полученного гипса могут быть произведены такие виды продукции, как пазогребневые плиты (ПГП) и гипсокартонные листы (ГКЛ).
Внедрение гомогенизатора Claudius Peters в систему кальцинации позволяет не только осуществить гомогенизацию и улучшить качество гипса, но и снизить расход тепловой энергии для кальцинации. Как было показано выше, гомогенизатор позволяет снизить содержание остаточного двуводного гипса в кальцинированном гипсе. Использование эффекта остаточной кальцинации в гомогенизаторе позволяет снизить температуру в главном контуре кальцинации, что впоследствии снижает температуру отходящих в атмосферу газов и тем самым повышает эффективность использование тепла и топлива во всей системе в целом.
Снижение водопотребления гипсового вяжущего также приводит к снижению затрат при производстве гипсокартонных листов. Так, уменьшение количества воды в смесителе только на 0,05 кг на 1 кг гипса уменьшает количество выпариваемой при сушке воды примерно на 10% (рис. 9), и примерно на столько же снижается потребление топлива при сушке гипсокар-тонных листов.
В целом можно констатировать, что применение гомогенизатора Claudius Peters возможно в различных системах для производства гипсового вяжущего, где требуется получение высокопрочного гомогенизированного гипса с использованием эффекта искусственного старения, а также в традиционных системах для производства гипсокартонных листов и других конечных продуктов, где также требуется однородность материала и низкая себестоимость, которые в настоящее время являются основными факторами при производстве гипсовых вяжущих. Это еще один шаг компании Claudius Peters для выпуска качественной конкурентоспособной продукции с минимальной себестоимостью.
Представительство Claudius Peters в РФ и СНГ
119313, Москва, Ленинский проспект, д. 95 а, офис 628, 627 Тел.: (495) 936-26-91, 981-15-26, 981-15-27, 936-26-33, (499) 132 48 01 Факс: (495) 936-26-40 e-mail: [email protected] www.claudiuspeters.com
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Ы -- - ® июль 2010 9
