ГОРИЗОНТДезинтегратор
Агрегаты измельчения все чаще находят свое применение в различных отраслях народного хозяйства. По данным независимых источников, использование агрегатов измельчения в различных областях производственной деятельности в период с 2002 по 2004 годов увеличился на 12,5%. Проблемы измельчения материалов особенно остро стоят перед предприятиями горнорудной и химической промышленности, строительной отрасли и сельского хозяйства.
Так в горнорудной промышленности до 45% всей потребляемой электроэнергии расходуется именно на измельчение, в химической - до 60%. По различным данным от 5% до 10% всей производимой электроэнергии в настоящее время затрачивается именно на измельчение.
Агрегаты измельчения различных конструкций интенсивно эксплуатируются на предприятиях, производящих керамические, силикатные, газосиликатные, бетонные и железобетонные изделия. Мельницы и дробилки различных конструкций применяются в различных технологических целях (например, приготовление угольной шихты), для дробления полезных ископаемых, продуктов химической промышленности (производство резины, пигментов). Агрегаты измельчения активно применяются для переработки и технологической подготовки отходов древесины. Производство некоторых видов строительных материалов (гипс, цемент, известь) невозможно без массового применения агрегатов измельчения.
Можно с уверенностью говорить, что именно агрегаты измельчения позволяют грамотно использовать природные ресурсы, получая конечный продукт ликвидный на мировом рынке.
Получившее в настоящее время интенсивное развитие в нашей стране производство качественных строительных материалов, сухих строительных смесей, шпаклевок, красок вызвало небывалый спрос на агрегаты измельчения различной конструкций. При производстве современных строительных материалов особые требования предъявляются к исходным компонентам, от которых напрямую зависят технологические свойства полученного материала. Использование большого количества тонкодисперсных порошков при требуемой дисперсности менее 100 мкм требует организации тонкого помола исходного материала. Особый интерес вызывает технология домола вяжущих веществ (цемент, известь) с целью получения высокопрочных бетонов и растворов.
Вместе с тем процесс измельчения материалов всегда был сопряжен со значительными энергетическими и материальными затратами, прежде всего, связанными не столько с большими объемами перерабатываемого материала, сколько с самим типом применяемых агрегатов измельчения. Существенное влияние на себестоимость также оказывает и задаваемая крупность помола. Так при относительно крупном помоле (дисперсность частиц около 100мкм) энергозатраты в среднем составляют 20-25 кВт*ч/т, при более мелком помоле, когда необходимо получение материала дисперсностью менее 15мкм, энергозатраты увеличиваются до 150 кВт*ч/т.
Существующие в настоящее время агрегаты измельчения условно можно разделить на несколько групп.
Основным признаком принадлежности к определенной группе следует считать основной способ измельчения характерный для данного типа оборудования.
Итак, основные типы установок измельчения это:
Заметим, что подобное деление является достаточно условным, так как зачастую в некоторых видах агрегатов наблюдается совокупность нескольких способов измельчения. Как пример приведем конусные инерционные дробилки, где наблюдается сразу несколько типов воздействия на перерабатываемый материал.
В настоящее время основным типом агрегатов измельчения, применяющихся на отечественных предприятиях, являются шаровые и молотковые мельницы, а также конусные инерционные дробилки. Шаровые мельницы, несомненно, обладающие рядом положительных признаков, имеют и существенные недостатки присущие данному способу измельчения в целом. Дело в том, что измельчение материала в шаровых мельницах происходит в основном методом истирания, а не динамического (свободного) удара. Так, на измельчение материала истиранием в шаровых мельницах расходуется до 80% всей подводимой энергии. В то время как именно динамический удар, является, несомненно, наиболее эффективным способом тонкого помола материалов, позволяющим снизить установленную мощность оборудования, увеличить производительность, достигнуть высокого качества и однородности помола. Способ тонкого помола методом истирания нельзя признать оптимальным, так как он всегда сопряжен с повышенным расходом высокомарочных сталей, применяемых как для изготовления мелющих тел (шаров, бил), так и для защитной футеровки корпуса мельницы. При относительно невысокой производительности установленная мощность и металлоемкость шаровых и молотковых мельниц непропорционально высока. Именно с высокой металлоемкостью и энергонагруженностью связанна и высокая стоимость данного оборудования. Причем, при высокой стоимости самого оборудования следует учитывать и последующие затраты на техническое обслуживание агрегатов, связанное с интенсивным износом и частой заменой рабочих тел, что также негативно сказывается на общей себестоимости тонкого помола материала. В связи с этим агрегаты измельчения применяются в основном только на крупных предприятиях, а себестоимость измельчения материала достаточно высока.
Следует отметить, что в настоящее время прослеживается тенденция исключения шаровых и молотковых мельниц классической конструкции из технологических линий тонкого помола. И напротив, доля агрегатов измельчения, работающих на принципе помола материала посредством динамического удара (струйные мельницы, дисмембраторы, дезинтеграторы) постоянно растет.
Агрегаты измельчения, работающие по принципу динамического удара, отличает: небольшой вес и габаритные размеры, относительно малая мощность, и высокая производительность. Благодаря этим особенностям, агрегаты измельчения, работающие по принципу ударного воздействия, стали доступны небольшим предприятиям сталкивающихся с проблемой выбора агрегата для тонкого помола и смешивания различных материалов.
По мнению специалистов наиболее перспективным типом агрегатов тонкого помола являются дезинтеграторы и дисмембраторы.
Дезинтегратор — агрегат, предназначенный для измельчения различных материалов. Конструкция дезинтегратора представляет собой раму, статор с жесткозакрепленными подшипниковыми узлами, и двумя расположенными соосно роторами. На дисках роторов по концентрическим окружностям расположено несколько рядов круглых цилиндрических пальцев (бил), таким образом, что каждый ряд одного ротора свободно входит между двумя рядами другого. Диски роторов движутся разнонаправлено с высокой угловой скоростью. Била изготавливаются из высокомарочных, износостойких сталей. Измельчаемый материал подается в центральную часть ротора и, перемещаясь к корпусу, подвергается многократным ударам бил, вращающихся во встречных направлениях. Машина, имеющая один ротор, а в место другого — неподвижные пальцы, укрепленные на откидной крышке кожуха, называется дисмембратором.
Дезинтеграторы отличает относительно малая установленная мощность, высокая производительность при низкой себестоимости самого измельчения. Сравним основные технические характеристики шаровой мельницы и дезинтегратора аналогичной мощности.
Шаровая мельница весом в 4 000 кг при массе мелющих тел 1700 кг и установленной мощностью 18,5 кВт имеет производительность до 1,5 т в час, в то время как дезинтегратор весом 950 кг и установленной мощности 15 кВт имеет производительность 3 т в час. Таким образом, дезинтегратор, весящий в более чем в 5 раз меньше, имеет производительность в 2 раза превышающую производительность шаровых мельниц.
В связи с повышением стоимости цемента многим производителям бетонных и растворных смесей приходится всерьез задумываться о возможностях снижения расхода цемента без отрицательных последствий для качества выпускаемого материала. Особенно остро вопрос экономии цемента стоит перед предприятиями, занятыми в производстве стеновых блоков и панелей на основе теплоэффективных строительных материалов (пенобетон, полистиролбетон).
Производство некоторых видов современных энергосберегающих строительных материалов (пенобетон, поробетон, полистиролбетон) сопряжено с повышенным расходом высокомарочного цемента, а прочность изделий редко превышает 35 — 40 кг/см2. Особенно важен набор прочности в первые сутки твердения. Именно от этого показателя зависит динамика оборота формующей оснастки при производстве стеновых блоков литьевым методом (полистиролбетон, пенобетон, поробетон). Помол цемента - один из способов повышения эксплуатационных свойств теплоэффективных строительных материалов при снижении себестоимости выпускаемой продукции.
Повышение эффективности вяжущих материалов с ускоренным набором прочности, прежде всего, связано с увеличением удельной поверхности участвующей в процессе гидратации и стандартизации гранулометрического состава зерна вяжущих материалов. Цемент поступает с завода в виде тонкомолотого порошка с удельной поверхностью до 6000 см2/г (обычно гораздо меньше, 1000-3000 см2/г). Однако гранулометрический состав цементного зерна очень не однороден. От 30 до 60% цементного зерна имеют размеры более 60 мкм! При наборе прочности цементного камня основную роль играют частицы размером не более 40 мкм. Именно они, прежде всего, влияют на начальную скорость схватывания цементного камня. В то время как более крупные частицы начинают гидратировать значительно позже и практически не участвуют в первоначальном наборе прочности цементного камня. Соответственно в целях получения цемента, обеспечивающего максимально допустимую скорость набора прочности в первые сутки нормального твердения, необходимо увеличение процентного отношения частиц, имеющих размерности менее 40 мкм. Заметим, что при производстве бетонных изделий (в том числе стеновых блоков и элементов мощения) литьевым способом именно скорость твердения бетона в первые сутки определяет динамику оборота формующей оснастки. Оборачиваемость оснастки в немалой степени влияет на себестоимость изделий ЖБИ. Таким образом, применение агрегатов измельчения для домола цемента (в том числе невысокой марки) позволяет не только значительно сократить расход вяжущих материалов, но и значительно ускорить оборот формующей оснастки!
Экономический эффект от применения агрегатов измельчения позволяет говорить о быстрой окупаемости подобных проектов, позволяющих снизить общую себестоимость выпускаемой продукции, выводя производство на новый уровень использования последних достижений отечественной промышленности.
Помимо проблемы активации вяжущих методом дополнительно помола, как наиболее доступного и эффективного способа увеличения прочности изделий при уменьшении расхода вяжущих, так же остро стоит вопрос подготовки (помола) инертных составляющих. Помол песка позволяет создавать прочные силовые каркасы межпоровых стенок теплоэффективных строительных материалов. При производстве газосиликатных материалов автоклавного твердения активно используется методика повышения прочности путем помола исходных компонентов.
Однако до недавнего времени технология измельчения вяжущих и подготовка инертных была практически недоступна производителям изделий ЖБИ и К, пенобетона неавтоклавного твердения и полистиролбетона малых плотностей, хотя помол исходных материалов, несомненно, является наиболее экономически выгодным способом повышения прочности изделий и уменьшения расхода вяжущего. Неэффективное использование технологий помола на предприятиях ЖБИ и К связано, прежде всего, со стоимостью оборудования и высокой себестоимостью самого процесса измельчения материала с применением агрегатов раздавливающего действия (шаровые мельницы, молотковые мельницы и т.д.).
В то время как себестоимость помола материала с применением измельчителя-дезинтегратора предельно мала. Доступные и эффективные измельчители- дезинтеграторы могли бы найти свое применение практически во всех отраслях народного хозяйства. Применение измельчителей-дезинтеграторов позволило бы не только значительно сократить расходы дорогостоящих материалов: гипса, цемента, извести, но и кардинально улучшить качество выпускаемой продукции. Массовое применение измельчителей-дезинтеграторов позволит добиться значительной экономии электроэнергии и расхода высокопрочных сталей.
Хотелось бы подчеркнуть, что массовое освоение технологии активации (помола) при производстве строительных материалов с целью повышения их эффективности в нашей стране, в отличие от Западной Европы, идет крайне медленно именно в виду отсутствия агрегатов измельчения, адаптированных для условий небольших предприятий.
