CC BY
10УДК 666.92:691.51
А.В. АРТАМОНОВ, канд. техн. наук, ЗАО «Урал-Омега»
(г. Магнитогорск Челябинской обл.); М.С. ГАРКАВИ, д-р техн. наук,
Магнитогорский государственный технический университет
Применение центробежно-ударных измельчителей в производстве извести
Для обжига известняка при производстве строительной воздушной извести наибольшее распространение получили шахтные печи различной конструкции. При этом эффективность работы печного агрегата независимо от его конструктивных особенностей в значительной степени зависит от зернового состава сырья и способа его подготовки для обжига.
Скорость и степень процесса декарбонизации зависит не только от размера обжигаемых кусков карбонатной породы, но и от состояния их поверхности. Это обусловлено тем, что декарбонизация является типичным твердофазным процессом, протекающим на границе раздела фаз, причем образование зародышей и рост кристаллов СаО определяется концентрацией активных центров на поверхности исходного карбоната кальция [1].
Действенным средством раскрытия дефектов, увеличения концентрации и повышения свободной энергии поверхностных центров является использование при измельчении исходного известняка энергонапряженных измельчителей, к которым относятся центробежно-ударные дробилки ДЦ, поставляемые ЗАО «Урал-Омега» [2].
Частицы материала измельчаются исключительно путем свободного удара о бронеплиты, что сказывается на форме частиц получаемого продукта. Частицы дробленого материала однородны по форме, что способствует улучшению аэродинамики зернистого слоя.
Основной особенностью этих дробилок является наличие в них газового подшипника, заменившего систему традиционных опорных подшипников и жидкой смазки. Это позволило увеличить окружные скорости до 100—120 м/с и таким образом разрушать материалы любой крепости. Применение газового подшипника позволило создать самобалансирующуюся систему рабочих органов дробилки, обеспечивающую гашение возникающих дисбалансов. Благодаря этому дробилка ДЦ имеет низкий уровень вибрации, что в сочетании с малыми металлоемкостью и массой позволяют размещать ее на легких фундаментах на любой отметке производственного здания. Съемные изнашиваемые детали
дробилки ДЦ имеют малый износ, а благодаря незначительной массе (до 30 кг) время их замены не превышает 45—60 мин.
В данной работе рассмотрено влияние центробежно-ударного измельчения известняка и доломита на свойства получаемой при его обжиге строительной и доломитовой извести.
В качестве объекта экспериментального исследования были использованы известняк и доломит месторождения Белый Камень (Пермский край), химический состав которых приведен в табл. 1.
Указанные породы измельчены в центробежно-ударной дробилке с получением кускового материала фракций 5—10 и 10—20 мм. В качестве контрольных образцов использован кусковой материал тех же фракций, полученный измельчением указанных пород в щековой дробилке.
В работе [3] показано, что при центробежно-ударном измельчении изменяются физико-механические показатели перерабатываемых горных пород. Это возможно и при дроблении исследуемых пород, для которых установлено изменение их насыпной плотности и пустотно-сти кускового материала (табл. 2 и 3).
Как следует из приведенных данных, материалы, измельченные в центробежно-ударной дробилке, обладают более высокой насыпной плотностью, что обусловлено кубовидной формой зерна [3]. Изменение насыпной плотности закономерно приводит и к изменению пустотности материалов, которая определяется в данном случае более плотной укладкой кубовидных зерен.
Следует отметить значительное влияние способа дробления на пустотность известняка. Если применительно к доломиту использование центробежно-ударного измельчения позволяет уменьшить пустотность на 3—5%, то применение этого способа для дробления известняка позволяет уменьшить его пустотность на 13—21%. Это может быть обусловлено прочностными показателями карбонатных пород, которые рассмотрены ниже.
Увеличение однородности свойств карбонатных материалов центробежно-ударного измельчения улучшает
Таблица 1
Химический состав карбонатных пород
Порода Массовая доля составляющих, %
SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO ППП SO3
Известняк 0,53 0,15 0,3 53,28 2,65 42,83 0,09
Доломит 0,14 0,105 0,18 31,68 20,81 46,6 0,42
Таблица 2
Влияние способа измельчения на насыпную плотность карбонатных пород
Известняк Доломит
Вид дробилки Насыпная плотность, кг/м3, для фракций, мм
5-10 10-20 5-10 10-20
Щековая 1141 1226 1435 1361
Центробежно-ударная 1396 1381 1475 1421
48
научно-технический и производственный журнал
февраль 2012
jVJ ®
Таблица 3
Влияние способа измельчения на пустотность карбонатных пород
Вид дробилки Известняк Доломит
Пустотность, %, для фракций, мм
5-10 10-20 5-10 10-20
Щековая 55,3 52 44,4 47,3
Центробежно-ударная 45,4 46 42,9 45
Таблица 4
Влияние способа измельчения на дробимость карбонатных пород
Вид дробилки Известняк Доломит
Дробимость, %, для фракций, мм
5-10 10-20 5-10 10-20
Щековая 10,6 15,5 9,6 13,4
Центробежно-ударная 7,5 7,8 6,4 8,6
Таблица 5
Свойства продукта обжига известняка
Наименование показателя Значение показателя в зависимости от вида измельчителя и размера кусков, мм
ДЩ ДЦ
10-20 5-10 10-20 5-10
Непогасившийся остаток, % 3 4,5 0 3,17
Скорость гашения, мин 1 1,5 1 1,5
Максимальная температура при гашении, оС 99 99,5 99 99,5
СО
5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1
0,5 0
900
950
1000
1050
Температура обжига, оС
Рис. 1. Влияние температуры обжига на изменение зернового состава известняка фракции 10-20 мм
5
Чр
4,5
г 5
° 3,5 о 3 8 2,5
СР
Ф 2 т ^
5 1,5 ° 1 - 0,5 0
900
950
1000
1050
Температура обжига, оС
Рис. 2. Влияние температуры обжига на изменение зернового состава известняка фракции 5-10 мм
14 12 10
8 6 4 2 0
□ 10-20 мм
I 5-10 мм
ДЦ ДЩ
Вид измельчителя
Рис. 3. Влияние способа измельчения на изменение зернового состава доломита
фильтрационные свойства зернистого слоя при его обжиге в шахтной печи, т. е. способствует повышению равномерности обжига и соответственно улучшает качество готового продукта [4].
Прочностные свойства дробленых карбонатных пород оценены по показателю их дробимости (табл. 4).
Материалы, полученные в центробежно-ударной дробилке, характеризуются более высокими прочностными показателями (дробимость ниже), что обусловлено кубовидной формой зерен. Прочность материала после измельчения в центробежно-ударной дробилке почти в два раза превышает аналогичный показатель материала, полученного в щековой дробилке. Это чрезвычайно важный показатель для сырья, обжигаемого в шахтных печах, где не должно быть измельчения материала при его движении по шахте.
Влияние способа измельчения отражается в изменении гранулометрического состава известняка в процессе обжига при различной температуре (рис. 1, 2). Независимо от размера кусков исходного материала наименьшие изменения зернового состава характерны для известняка, измельченного в центробежно-ударной дробилке. Этот результат хорошо согласуется с физико-механическими характеристиками (табл. 4).
Следует отметить, что наилучшие результаты достигаются при обжиге известняка фракции 10—20 мм, измельченного в центробежно-ударной дробилке.
Г; научно-технический и производственный журнал
М ® февраль 2012 49~
Таблица 6
Свойства продукта обжига доломита
Наименование показателя Значение показателя в зависимости от вида измельчителя и размера кусков, мм
ДЩ ДЦ
10-20 5-10 10-20 5-10
Потери при прокаливании, % 1,06 1,61 0,96 1,47
Скорость гашения, мин 3 3 5 5
Максимальная температура при гашении, оС 71 68 68 66
При обжиге доломита для получения доломитовой извести наиболее полная диссоциация независимо от способа измельчения достигается его обжигом при температуре 950оС фракции 10—20 мм, измельченного в центробежно-ударной дробилке.
Поскольку доломит обладает более высокой прочностью (табл. 4), при его обжиге изменение зернового состава незначительно, особенно у доломита, измельченного в центробежно-ударной дробилке (рис. 3).
Свойства строительной воздушной извести, полученной при обжиге известняка, измельченного в различных дробилках, приведены в табл. 5.
Активность извести, определенная на усредненных пробах, составила Аср = 96,56%; фактическая степень карбонизации хср = 0,983.
Анализ данных табл. 5 показывает, что строительная воздушная известь, полученная из сырья, измельченного в центробежно-ударной дробилке, имеет более высокое качество (меньше непогасившийся остаток). Это свидетельствует о более равномерном обжиге материала, что обусловлено однородной формой зерен.
Свойства доломитовой извести из сырья, измельченного в разных дробилках, приведены в табл. 6. Анализ
ПЕРВАЯ ОТГРУЗКА
Три года назад 5 февраля 2009 г. состоялась первая отгрузка извести - завод «Фельс Известь» в Калужской области вышел на рынок с качественно новым продуктом, интересным прежде всего для производителей газобетона.
Первым, кто поверил в новый известковый завод, был Тверской Комбинат Строительных Материалов, возглавляемый Николаем Николаевичем Митрофаненко. Сотрудничество наших компаний было непродолжительным, но безусловно взаимовыгодным, подарившим нам бесценный опыт.
Мы с теплотой вспоминаем о первых наших шагах на рынке извести и благодарим всех, кто поддержал наше молодое предприятие в непростом 2009 г.: КСМ (Тверь), ЭКО (Ярославль), ЯЗСК (Ярославль), Интегропром (КСМ Кострома), Тулачермет.
В настоящее время «Фельс Известь» уверенно занимает лидирующие позиции на рынке: расширен ассортимент выпускаемой продукции, заданы новые качественные стандарты в производстве извести для промышленности строительных материалов, готовится к запуску металлургический проект с кольцевой шахтной печью, не имеющей аналогов в России. И все эти ценности мы создаем для вас, наши дорогие потребители.
Искренне Ваш, Фельс Известь
данных позволяет сделать вывод, что применение центробежно-ударной дробилки способствует повышению качества готового продукта.
Таким образом, проведенные исследования показали высокую эффективность применения центробежно-ударных дробилок для подготовки сырья при производстве извести.
Ключевые слова: центробежно-ударная дробилка, известняк, доломит, известь, измельчение.
Список литературы
1. Браун М., Доллимор Д., Галвей А. Реакции твердых тел. М.: Мир, 1983. 360 с.
2. Кушка В.Н. Кубовидный щебень. Девять лет спустя // Строительные материалы. 2010. № 6. С. 20—21.
3. Воронин К.М., Гаркави М.С., Кушка В.Н. О возможностях получения высококачественного щебня // Строительные материалы. 1998. № 2. С. 12—13.
4. Kocabiyik S., Kadirgan N. Effect of temperature and type of ash on amount of impurities in lime // Cement, lime, gypsum. 2008. № 1. Рр. 63-71.
ООО «Скамол Рус»
433031, Ульяновская обл., г. Инза, ул. Чернышевского, 5 Тел./факс: +7 (84241) 27-595 E-mail: info@skamol.ru www.skamol.ru
научно-технический и производственный журнал Q'j'prjyfj'ijj^jlj^js 50 февраль 2012 ~ Л1] ®
