CC BY
7УДК 666.3.022
И.Ф. ШЛЕГЕЛЬ, канд. техн. наук, генеральный директор; Г.Я. ШАЕВИЧ, директор; А.В. РУКАВИЦЫН, заместитель директора; А.В. НОСКОВ, ведущий специалист; Д.А. СЛЕМНЕВ, инженер-технолог, Институт Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов, ООО «ИНТА-Строй» (Омск)
Определение эффективности смешивания при пластической подготовке сырья
Способ пластического формования сырца в настоящее время является доминирующим в производстве кирпича и других изделий грубой керамики. При этом качество пластической подготовки сырья определяет качество конечной продукции.
Для получения качественного кирпича на большинстве предприятий используют многокомпонентные сырьевые смеси: кроме глины одного или двух видов вводят пластифицирующие или отощающие добавки, выгорающие или плавневые компоненты, используют отходы промпредприятий (вторичные ресурсы).
Подготовка сырья предусматривает изменение его дисперсности, пластичности, сушильных свойств и других характеристик перерабатываемого сырья. Технологи умеют определять эти характеристики, так как есть стандартные методики, знают влияние не только компонентов, но и различных машин на те или иные показатели.
При этом наблюдается такой парадокс: нет методики определения эффективности перемешивания на различном оборудовании, установленном в линии пластической подготовки. Также нет данных по влиянию различных машин на этот показатель. Мы считаем, что этот показатель является наиболее важным при оценке качества подготовки сырья и определяет свойства конечной продукции.
В проведении работы руководствовались следующим: основной качественный критерий процесса смешивания — однородность конечного продукта. Однородной считается смесь, в которой содержание компонентов в любом ее объеме не отличается от заданного содержания всей смеси.
Эффективность смешивания зависит как от физических свойств компонентов (гранулометрический состав, форма и характер поверхности частиц, влажность, плотность), так и от параметров оборудования. Трудно определить, насколько равномерно распределены все компоненты в смеси, поэтому ставится задача установить равномерность распределения одного из компонентов. Экспериментально доказано [1], что если какой-то компонент распределен в смеси равномерно, то и другие компоненты также распределены равномерно. Однако определить равномерность распределения этих компонентов можно лишь в тех случаях, когда методы их количественного определения сравнительно
Шихта
Ключевой [компонент
а
Перерабатывающее оборудование
Отбор проб
О.
Г)
просты и наличие других компонентов не мешает анализу. Такие компоненты называют ключевыми.
Методики определения качества перемешивания, известные из других отраслей промышленности [2], в случае с пластичным сырьем не подходят, поэтому, на основании вышеизложенных принципов, разработана методика определения эффективности смешивания, которая и представляется вниманию специалистов кирпичной промышленности.
В шихту вводится известное количество ключевого компонента, в данном случае использованы гранулы вспенивающегося полистирола марки FSA, фракции 0,8—1,2 мм. Количество вводимого компонента может составлять 1—2% от массы шихты. Для определения смешивающей способности отдельной единицы технологического оборудования предварительное смешивание не осуществляется, т. е. дозирование производится равномерным рассыпанием на транспортер непосредственно перед агрегатом. Отбор представительной пробы осуществляется с отходящего транспортера, с участка, длина которого вычисляется для каждой машины пропорционально ее производительности (см. рисунок).
В процессе переработки осуществляется отбор представительных проб. Количество проб должно быть не менее 5, а масса каждой пробы — не менее 3 кг.
Вторым шагом в методике определения качества смешивания является анализ содержания ключевого компонента в 5—10 навесках по 100 г, отобранных из каждой представительной пробы методом квартования (ГОСТ 12536—79 «Грунты. Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического) и микроагрегатного состава»). Отобранные пробы высушиваются до воздушно-сухого состояния, измельчаются в ступке, промываются на сите 0,63. Оставшийся на сите материал и полистирольные гранулы высушиваются при 105оС и взвешиваются. В процессе сушки полистирольное зерно вспучивается, что позволяет его легко отделить от песчаной составляющей. Вычисляется процентное содержание гранул в каждой отдельной пробе.
Эффективность смешивания, которую рассматривают в других отраслях промышленности как стохастический (случайный) процесс, определяют на основе статистических характеристик смеси. Такой характеристикой обычно служит коэффициент вариации (неоднородности) распределения ключевого компонента в смеси (Смесители для пищевых материалов [электронный ресурс]// URL: http:// tehnoinfo.ru/tehnolog/pishotr/130-2011-02-15-19-13-18. html, последнее обращение: 15.02.2012).
Коэффициент вариации определяют по формуле:
К =-
1 1 -X)2
\ (п- -1)
Схема эксперимента
(1)
где х — среднее содержание ключевого компонента в смеси, %; х1 — содержание ключевого компонента в каждой из проб, %; п — число проанализированных проб.
научно-технический и производственный журнал ■Q'j'pyyrj'SjJ.yj-liyJS 22 август 2012 Ы *
Оборудование Коэффициент вариации
Вальцы тонкого помола 9,66
Бегуны 6,25
Смеситель 2-вальный 6,58
Каскад-1 (лабораторный) 3,52
Каскад-12 3,67
Для оценки процесса смешивания следует придерживаться показателей, принятых в комбикормовой промышленности [1]:
Ус < 5% — качество смеси отличное;
5% < V: < 7% - хорошее;
7% < Ус < 15% — удовлетворительное;
Ус > 15% — плохое.
Для отработки предложенной методики была проведена оценка эффективности перемешивания на различном оборудовании для подготовки пластичного сырья. При этом оказалось, что одного эксперимента с анализом 5 проб для определения коэффициента недостаточно.
Поэтому для каждой машины было проведено 8—12 экспериментов, отброшены крайние значения и для 5 экспериментов определено среднее значение коэффициента вариации (см. таблицу).
Как видно из представленной таблицы, наихудшее перемешивание и распределение добавок в шихте обеспечивают вальцы. Таким образом, мнение, что установкой вальцов можно решить проблему гомогенизации шихты, является ошибочным. Бегуны и смесители, дают хорошие результаты, обеспечивая практически равные показатели по однородности распределения до-
бавок в шихте. При анализе результатов исследования видно, что установки серии «Каскад» [3] обеспечивают более высокую степень гомогенизации шихты.
Результаты проведенной серии экспериментов по предложенной методике дают основание утверждать, что установки «Каскад» являются уникальным технологическим оборудованием, позволяющим обеспечить высокую степень гомогенизации сырья при пластическом способе подготовки керамических масс.
Таким образом, разработана и апробирована методика определения эффективности смешивания при пластической подготовке сырья. Однако проведенные эксперименты не являются всеобъемлющими, а технологам-энтузиастам предлагается расширить исследование и опубликовать данные по процессу перемешивания на их производстве. Надеемся, что накопление статистических данных позволит в дальнейшем разработать соответствующий стандарт для нашей отрасли.
Ключевые слова: пластическое формование, эффективность смешивания, установка «Каскад».
Список литературы
1. Черняев Н. Оценка качества смеси и эффективности работы дозаторов и смесителей // Комбикорма. 2010. № 4. С. 36—37.
2. МаксаковВ.Я., ДюкаревВ.В., МинькоЛ.А., СергеевВ.М. Оценка качества комбикормов. М.: Колос, 1977. 239 с.
3. Шлегель И. Ф., Шаевич Г.Я., Носков А.В., Астафьев В.А., Андрианов А.В., Молодкина Л.Н. Новое поколение глиноперерабатывающих установок «Каскад» // Строительные материалы. 2008. № 4. С. 34—35.
Активатор
измельчение активацш! синтез
Активатор-251_
100 ВО
а 60 -
i 40
¡г
20 О
. ■ »
5 мин^ ^ ^
* •• у ' 1 мин.
1 10 100 диаметр частиц мкм
Для пробоподготовки материалов
Лабораторные мельницы "Активатор" для заводских и исследовательских лабораторий.
100
во
, 60 8
S 40
20
Активатор-4М
2 мин. ■
■ • у. * ^ 1 мин,
1 10 100 диаметр частиц, мкм
Для наработки небольших партий материалов
Активатор-25
Для помола материалов в ударном, сдвиговом, вихревом режимах
www.activator.ru »
Новосибирск, Софийская 18, оф 107 630056, Новосибирск 56, а/я 141 Факс: 8 (383) 325-18-49 Теп: 8 913 942 94 81 e-mail; belyaev@activator.ru
Реклама
научно-технический и производственный журнал
август 2012
23
