МИКРОКСИЛЕМА - ДМАвтоматизированная компакт-линия сушки-измельчения растительного сырья
Доклад, подготовлен к международной конференции «Древесно-Полимерные Композиты 2011».
Уважаемые участники конференции, приятно видеть такое количество профессионалов отрасли, собравшихся в этом зале! Хотелось бы высказать слова благодарности организаторам конференции за их работу!
В своем докладе я не стану останавливаться на роли дисперсных наполнителей и их влиянии на свойства ДПК – они и без того хорошо всем известны. Очевидно, многим знакомы и проблемы, связанные с нестабильными характеристиками древесной муки, прежде всего в части ее гранулометрии и влажности. Производители ДПК по-разному решают данную проблему, пытаясь улучшить качество покупного наполнителя с целью привести его в соответствие со своими требованиями. Это сложная и по большому счету непрофильная для них задача, решение которой отнимает много сил, времени и средств.
Не претендуя на истину в конечной инстанции, я познакомлю Вас с нашим видением путей совершенствования техники измельчения влажного растительного сырья.
Сегодня промышленность выпускает большую номенклатуру оборудования, способного высушивать и измельчать растительное сырье, в том числе и древесину, однако, это только кажущееся изобилие! Мельницы основных типов технически и морально устарели, а из-за высокого расхода энергии их эксплуатация при нынешних ценах на энергоносители стала попросту невыгодна. К тому же в основной массе это оборудование, адресовано крупнотоннажному производству, в то время как для ДПК требуются относительно небольшие объемы качественного продукта.
Признанные лидеры, своего рода «классика» производства древесной муки - молотковые дробилки. В нашей стране это в основном модели В77-2М, ДДЗ, ММ-70. Молотковые дробилки относятся к измельчительным машинам ударного действия (1). Разрушение частиц материала происходит в пространстве между калибрующим решетом и ротором в результате ударов молотков. Подобная модель измельчения хорошо подходит для грубого помола хрупких материалов поликристаллического строения (например: минерального сырья), но не для получения дисперсных порошков из волокнистых и упругих частиц древесины. Это особенно заметно при помоле растительного сырья естественной влажности, когда повышение влажности всего на 6.2% (с 13.8 до 20%) снижает производительность дробилки ДДЗ на 30 %, и увеличивает ее энергорасход на 30-32 % (2)!
Низкая эффективность молотковых дробилок при измельчении влажных, малоплотных материалов отчасти компенсируется их большой пропускной способностью, что позволяет создавать замкнутые схемы помола, в которых объем циркулирующей «крупки» в десятки и даже сотни, раз превышают выход муки. Расплачиваться за это приходиться, прежде всего, большими энергозатратами.
Общепринятые проектные показатели производства древесной муки, с использованием молотковых дробилок следующие: на получение одной тонны древесной муки расходуется, более 380 кг технологического пара и 550-690 кВт*ч электроэнергии (лучший показатель 320-380 кВт*ч).
Неоднократно предпринимаемые попытки заменить молотковые дробилки в производстве древесных наполнителей другими типами измельчительного оборудования в частности вибрационными и воздухоструйными мельницами не увенчались успехом.
Обратимся к результатам испытаний приведенных в монографии «Тонкое измельчение строительных материалов» одного из наиболее авторитетных специалистов в данной области д.ф.м.н. профессора Генриха Соломоновича Ходокова:
Попытки использования для помола древесных отходов вибрационных мельниц, хотя и позволили получить порошки, соответствующие марке 100, однако расход энергии оказался очень велик: порядка 1000-1200 кВт*ч на тонну продукта. Одним из обязательных условий применения вибромельниц является предварительное тонкое дробление сырья, а также его сушка до влажности 4%, что еще больше увеличивает энергозатраты на получение древесного порошка. Шаровая загрузка используемой в ходе промышленных испытаний вибрационной мельницы М-600 составляла 1380 кг, при максимальной потребляемой мощности 135 кВт*ч.
Эксперименты с воздухоструйными мельницами также не увенчались успехом. Из-за плохой, по сравнению с минеральными веществами (кварц, известняк), измельчаемости древесины, эти агрегаты оказались не приспособлены для производства тонких марок 120 и меньше (3).
Совершенно очевидно, что низкая эффективность используемых в производстве древесной муки мельниц ударного и ударно-истирающего действия связана с реализацией неподходящей модели измельчения. Шарнирно установленные молотки сами по себе не способны разрушить упругие частицы древесины, они лишь сообщают им вихревой характер движения. Таким образом, более чем скромные результаты измельчения получены не за счет «основного», а за счет «побочного продукта» перемещения помольных органов - турбулизации потока и самоистирания частиц в этом потоке.
Перспективным направлением в получении тонко и ультра дисперсных наполнителей из растительного сырья естественной влажности является принцип динамического самоизмельчения частиц в плотных потоках или техника - «воздушных жерновов». Ярким представителем данного класса оборудования является автоматизированная компакт-линия сушки-измельчения растительного сырья «МИКРОКСИЛЕМА - ДМ». От своих функциональных аналогов она отличается меньшей металлоемкостью, большой размольной мощностью, компактными размерами и, главное, отсутствием отдельного сушильного агрегата. Процессы тонкого помола и кинетического высушивания древесины протекают в объеме камеры помола. За один «проход» влажность биоматериала уменьшается на 10-30%, что позволяет получать дисперсные порошки влажностью менее 1% с расходом энергии порядка 300 киловатт на тонну сухого порошка. (Слайд №1)
Принцип «воздушных жерновов», реализуемый в автоматизированной компакт-линии сушки-измельчения растительного сырья «МИКРОКСИЛЕМА - ДМ», имеет ряд преимуществ особенно ценных в производстве древесной муки. Как я уже говорил, это, прежде всего компактность, пожарная безопасность и универсальность оборудования. Линия занимает всего 15 м2, а для работы низкотемпературной, кинетической сушки не требуется ни дизельное топливо ни газ, только подключение к воде и электрическая мощность- 39 кВт. Переработке поддаются самые разные биоматериалы, включая костру льна, солому, древесные опилки и щепу (Слайд №2).
Слайд №2.
Благодаря встроенному устройству классификации частиц согласно их размерам, импеллерная мельница позволяет выпускать все марки древесной муки стабильного грансостава. В процессе работы оператор легко контролирует основные свойства продукта: остаточную влажность, дисперсность, и даже форму частиц.
Несмотря на то, что импеллерная мельница относительно «молодая» машина, на сегодняшний день уже имеется положительный опыт ее эксплуатации сразу несколькими предприятиями и научно-исследовательскими институтами. В частности, одна из мельниц используется Государственным НИИ «Синтезбелок» (г. Москва) для сверхтонкого помола древесины (Слайд №3).
В условиях действующих производств оборудование зарекомендовало себя как высокоэффективное, вполне надежное, легкое в освоении и обслуживании.
По нашему мнению, использование принципа самоизмельчения материалов позволяет существенно расширить возможности технологических процессов производства дисперсных наполнителей стабильно высокого качества.
Спасибо за внимание!
