CC BY
27
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
УДК 66.041.3-65; 691.365 В.Г. Зедгенизов,
д.т.н., профессор ИрГТУ (г. Иркутск), e-mail: [email protected] А.И. Нижегородов, к.т.н., доцент ИрГТУ (г. Иркутск), e-mail: [email protected]
НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВЕРМИКУЛИТОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ _ПРОМЫШЛЕННОСТИ_
V. G. Zedgenizov, A.I. Nigegorodov
NEW CONCEPTION OF DEVELOPMENT OF RUSSIAN MANUFACTURE OF VERMICULITE
Аннотация. Cформулирована новая концепция создания низкозатратных и экологически чистых технологических комплексов для переработки вермикулитовых концентратов на основе электрических модульно-спусковых печей. Представлена структурная схема промышленного комплекса, включающая в себя локальные подсистемы технологической подготовки, дегидратации концентратов и повышения качества конечного продукта.
Ключевые слова: вермикулит, технологический комплекс, электрическая модульно-спусковая печь, качество конечного продукта.
Abstract. New conception of manufacture of vermiculite was creating. It base on ecological effectiveness technologies with using electric module-slope stoves. There are structural diagram of manufacture complex which include local subsystems of technological prepare and dehydration from concentrate. It is allow increase quality of final product.
Keywords: vermiculite, manufacture complex, electric module-slope stoves, quality of final product.
В промышленности экономически развитых стран вермикулит применяется для производства более ста наименований продукции [1]. Это эффективный тепло- и звукоизоляционный строительный материал, использующийся при изготовлении плит и строительной скорлупы, перекрытий зданий, для звукоизоляции кинотеатров, лабораторий, испытательных камер и т.д. Вермикулит обладает огнезащитными свойствами и используется для создания противопожарных перегородок и поясов технологического оборудования, как ком-
понент строительных смесей, огнезащитных красок и паст [2, 3, 4].
Вермикулит способен работать как адсорбент дыма и ядовитых газов при сборе разливов нефтепродуктов, как противорадиационный материал при очистке сточных вод [4, 5].
Материал обладает биостойкостью и химической инертностью [6], способностью к избирательному ионному обмену, что позволяет использовать его в сельском хозяйстве. Он нерастворим в воде, не подвержен деструкции, не имеет запаха и раздражающих свойств. В птицеводстве служит добавкой к кормам, используется как подстилочный материал, снижающий содержание аммиака в воздухе, для снижения нитратного загрязнения почв. При введении биовермикулита в рацион домашних животных повышается гемоглобин и бактерицидная активность крови, возрастает продуктивность [6].
В растениеводстве он служит кондиционером почвы, нормализует РН, повышает водно -воздушные свойства, выравнивает температурный режим. Адсорбирующая способность вермикулита позволяет применять его в качестве носителя минеральных удобрений. В гидропонике вермикулит служит средой для выращивания овощей и цветов
[7].
Сказанным не исчерпываются области применения вспученного вермикулита, но все это относится, в основном, к вермикулитовой промышленности зарубежных стран. Основные объемы вермикулитовых концентратов производятся в
Современные технологии. Механика и машиностроение
ЮАР и США: их потребление достигает более 0,5 млн. тонн в год [8].
В России производство вермикулитосо-держащих материалов находится на этапе становления. Основной отечественный производитель -ОАО «Ковдорслюда» реализует не более 40 тыс. тонн концентрата в год. Несмотря на скромный вклад в мировую добычу и переработку вермикулита, Россия обладает значительными запасами вермикулитовых руд: объемы залежей только Ковдорского месторождения составляют около 43 млн. тонн. Всего на территории бывшего СССР открыто более 20 месторождений, и большинство из них находятся в России с суммарным прогнозным запасом около 200 млн тонн.
Технология обжига вермикулита, основанная на сжигании нефтепродуктов, к началу 21 века завершила свою эволюцию. В силу несовершенства рабочего процесса огневых печей, а также в условиях возрастающего дефицита и стоимости углеводородов, ужесточения экологических требований к технологическому оборудованию назрела необходимость разработки новой концепции развития вермикулитоперерабатывающей отрасли.
Во-первых, в отличие от базовых отраслей российской экономики движущей силой в развитии вермикулитоперерабатывающей промышленности должны стать предприятия среднего и малого бизнеса, а технологическое оборудование -соответствовать их промышленным масштабам.
Во-вторых, в процессе переработки верми-кулитовых концентратов основной является операция их обжига. Однако, как показала практика, для получения высококачественного конечного продукта технологический процесс переработки кроме обжига должен включать в себя операции до- и послеобжиговой обработки.
И, наконец, в основу современного промышленного комплекса по переработке вермикулита должны быть заложены перспективные конструкции электрических модульно-спусковых печей.
Назначение промышленных комплексов -производство вспученного вермикулита из концентратов любого вида, качества и состава, а также вермикулитосодержащих отходов обогатительных предприятий - так называемых «хвостов».
Переработка концентратов представляет собой комплекс взаимосвязанных технологиче-
ских процессов, совокупностью которых определяется набор машин, агрегатов и систем, обеспечивающих их реализацию.
Состав и структура промышленных комплексов зависят от ряда факторов:
- вида и фракционного состава исходных концентратов;
- наличия инертных, железосодержащих, органических и других загрязняющих компонентов;
- степени техногенной влажности сырья;
- необходимости предварительной температурной подготовки материала, разделения на фракции побочных продуктов, выделения мелкодисперсного вермикулита;
- целесообразности вторичного использования избыточной тепловой энергии;
- от компоновочных решений внутри самого комплекса.
В свою очередь, совокупность и целесообразность учета указанных факторов вытекает из специфики производственного предприятия, в инфраструктуре которого будет функционировать промышленный комплекс.
Отдельные системы комплексов являются базовыми, постоянно задействованными в процессе переработки, другие - дополнительными и могут включаться в производственный процесс периодически, например, при переработке «нестандартных» концентратов или «хвостов», третьи -выполняют вспомогательные функции и применяются для выделения полезных побочных продуктов для повышения качества вспученного материала.
На рис. 1 показана схема промышленного комплекса для переработки вермикулитовых концентратов, отвечающая представленной концепции. Концентраты поступают на переработку в мягких контейнерах 1. С помощью грузоподъемных и транспортирующих машин 2, 4 и 14 материал подается в систему предварительной технологической подготовки, содержащую комбинированный агрегат 7 с набором бункеров 8, 9 и 10, транспортирующую машину 11, перемещающую очищенный и разделенный на фракции концентрат в контейнер 12 или в бункер температурной подготовки 15.
Основной технологический процесс - обжиг, выполняется в электрической модульно-
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
. - Инертный
20 \ материал
Рис. 1. Схема промышленного комплекса для переработки вермикулитовых концентратов: 1 - исходный концентрат, 2 - грузоподъемная машина, 3, 8, 9, 10, 13, 15 - бункеры концентрата, 4, 11 и 14 - транспортирующие машины, 5 и 17 - гравитационные спуски, 6 - барабанное сито, 7 - агрегат системы технологической подготовки, 12 -контейнер, 16 - печь, 18 - бункер вермикулита, 19 - приемник, 20 - пневморазделитель, 21 и 24 - пневмопроводы, 22
и 25 - бункеры-осадители, 23 и 26 - вентиляторы
спусковой печи 16, где происходит дегидратация концентрата, а вспученный материал поступает в бункеры 18.
В процессе обжига система повышения качества, включающая бункер-осадитель 25 и вытяжной вентилятор 26, обеспечивает выделение мелкочешуйчатого и мелкодисперсного материала.
Новая разработка обладает рядом преимуществ, которые обеспечивают ей более высокую эффективность по сравнению с существующими комплексами:
- процесс дополнительного фракционирования концентратов в системе технологической подготовки позволяет получить до 6% дополнительного объема вспученного вермикулита;
- процесс выделения мелкодисперсного и мелкочешуйчатого вермикулита, реализуемый системой повышения качества, за счет снижения объемной массы готового продукта позволяет получить около 2% побочных продуктов, являющихся не менее ценным строительным материалом;
- процесс дегидратации и вспучивания в электрических модульно-спусковых печах обеспечивает возможность получения высококачественного продукта при существенно меньших энергетических затратах: удельная энергоемкость процесса обжига на 27...43% ниже, чем у огневых печей.
Наряду с количественными новый комплекс отличается целым рядом качественных показателей: при электрическом обжиге отсутствуют продукты сгорания углеводородного топлива, поэтому вспученный вермикулит, являющийся сильным адсорбентом, не содержит вредных веществ; по этой же причине новый комплекс не загрязняет окружающую среду и является взрывобезопас-ным.
Подтверждением вышеизложенного может служить опыт эксплуатации трех промышленных модульно-спусковых печей для переработки вермикулита на производственном предприятии ООО «Квалитет» (г. Иркутск) и четырех комплексов в ООО «Современные технологии строительства» (г. Красноярск) и ООО «Рубеж» (п. Куда, Иркут-
Современные технологии. Механика и машиностроение
ской области), ООО «Вершина» (г. Шелехов) и ООО «Ангарсктеплострой» (г. Ангарск).
Анализ проблемы в области переработки вермикулита позволил сформулировать принципиально новую концепцию создания низкозатратных и экологически чистых технологических комплексов на основе электрических модульно-спусковых печей. Разработана структурная схема промышленного комплекса, включающая в себя локальные подсистемы технологической подготовки, дегидратации концентратов и повышения качества конечного продукта.
В подсистеме технологической подготовки предложена рациональная конструкция комбинированного агрегата, совмещающего процессы магнитной сепарации, пылеудаления, стабилизации техногенной влажности и фракционирования концентратов. Кроме того, предложенная подсистема повышения качества позволяет производить переработку «хвостов» - побочных продуктов обогащения с весовым содержанием вермикулита от 27 до 52 %.
Новая разработка обладает преимуществами, которые обеспечивают ей более высокую эффективность по сравнению с существующими комплексами: одновременно с повышением качества материала значительно уменьшается энергоемкость обжига, снижается себестоимость продукции.
Практическая реализация указанных процессов на действующем оборудовании подтвердила работоспособность соответствующих агрегатов и систем, отличающихся простотой, низкой материалоемкостью, надежностью, экологично-стью и высоким уровнем промышленной безопасности.
Расчетный годовой экономический эффект для промышленного комплекса производительностью 2,5 м3/час в условиях Иркутской области составляет 2 126 276 руб.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Продукция ЗАО «Ковдорслюда». [Электронный ресурс] - режим доступа: http:// www.kovsluda.ru/produktion.html .
2. Вермикулит (производство и применение) // Сборник научных трудов. Уральский проектный и научно-исследовательский институт -Челябинск: УралНИИстромпроект, 1988 , - 175 с.
3. Дубенский К.Н., Пожин А.П. Вермикулит (свойства, технология и применение в строительстве) - Л:, Стройиздат, 1971.
4. Искритский Н.А. Экономика и перспективы применения вермикулита. Л., Наука, 1975. -150 с.
5. Производство вермикулита. Компания PROXIMA. [Электронный ресурс] - режим доступа: http://www.proxima.com.ua
6. Горбунов Н.И., Градусов Б.П., Травникова Л.С. Образование и свойства вермикулитов в связи с использованием их в сельском хозяйстве. Почвоведение, № 11, 1964, с.1-9.
7. Биовермикулит. [Электронный ресурс] - режим доступа: http://www.vermistroy.narod.ru
9. Кокшаровское и Татьяновское месторождения вермикулита. Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения РАН. [Электронный ресурс] - режим доступа: http:// www.fegi.ru/primorue /geology /vermik.htm
10. Нижегородов А.И. Технологический комплекс для обжига вермикулитовых концентратов. -«Строительные и дорожные машины», 2009, №2, с.24-27.
11. Нижегородов А.И. Эффективность огневых и электрических модульно-спусковых печей для обжига вермикулита.- Технология машиностроения, 2010, №1, с.19-23.
