Приоритетные пути развития и реализации новых технологий, отвечающих требованиям промышленной экологии (стр. 2 из 5)
Техника компактирования ПМ
Сырьевые компоненты шихты, прошедшие стадии предварительной подготовки направляются по трубопроводу в накопительной бункер 1 с вибратором 2, а из него через дозатор 3 в расходный бункер 5 с подпрессователем-смесителем валкового пресса 6. Основной агрегат установки - валковый пресс конструкции МГУИЭ имеет следующие характеристики:
1. Диаметр валков, м 0,52
2. Длина рабочей поверхности валков, м 0,16
3. Частота вращения валков, мин"18
4. Размер сечения загрузочного бункера, м0,16x0,40
5. Высота заполнения бункера шихтой, м1,4
6. Величина регулируемого зазора между валками х 103, м2-8
7. Давление в гидросистеме, МПа10-25
8. Производительность по плитке, т/ч5-6
Количество подаваемой шихты на компактирование составляет 300-1200 кг/м3 и регулируется вначале «грубо», например, шлюзовым затвором 3 и затем «плавно» вибрационным питателем 4. Толщину ленты устанавливают в зависимости от максимальных размеров наиболее твердого компонента шихты, например, кварцевого песка с твердостью по шкале Мооса 6,5-7 ед., которую регулируют в пределах dmax. Скорость компактирования шихты при этом устанавливают в диапазоне 0,02-5,2 м/с. За счет стабилизированного столба шихты над валками, сил внутреннего трения частиц шихты и внешнего трения на границе раздела «шихта-валок» происходит процесс разрушения отдельных частиц шихты. Наблюдается процесс измельчения отдельных компонентов, имеющих твердость по шкале Мооса 3-9 ед. Происходит изменение формы их зерен от сферической до игольчатой и увеличивается удельная поверхность шихты. Следовательно, ее активность также повышается: а) в холодном состоянии при компактировании растет прочность и плотность ленты, уменьшается количество просыпи, то есть растет производительность по готовому продукту; б) в горячем состоянии при стекловарении наблюдается значительное ускорение процессов растворения тугоплавких зерен шихты вследствие нарушения их структуры и уменьшения размеров. Таким образом, процесс компактирования сопровождается при этих режимах механическим измельчением отдельных компонентов шихты. Образуются новые поверхности со специфическими центрами с преобладанием отрицательно заряженных ионов О2". Вследствие гидролиза на поверхности таких компонентов появляются также отрицательные заряды, например, у кварцевого песка по следующей схеме:
Этот механизм обуславливает протекание на поверхности частиц шихты обменных химических и твердофазных реакций с присоединением положительно заряженных остальных компонентов. Растет плотность и прочность плиток, а следовательно, и производительность процессов компактирования и стекловарения.
Таблица
Параметры компактированной шихты
| Характеристика компактированной шихты | Показатели |
| /. Характеристика свежеприготовленных плиток шихты в | |
| зимних условиях | |
| 1. Плотность, кг/м3 | 1920 |
| 2. Насыпной вес, кг/м3 | 860 |
| 3. Прочность, МПа | |
| - на растяжение | 0,5-0,8 |
| - на сжатие | 1,0-1,5 |
| 4 Влажность,% | 6-8 |
| //. Характеристика плиток шихты после 5-суточного хра- | |
| нения при | |
| 1. Прочность, МПа | |
| - на растяжение | 2,5 |
| - на сжатие | 4,8 |
| 2. Влажность,% | 5-7 |
| ///. Толщина плиток, мм | 4-6 |
| IV. Распределение плиток шихты по размерам,% | |
| 50x80 мм | 6-10 |
| 32x25 мм | 60-75 |
| менее 35x25 мм | 18-34 |
Далее компактированная шихта поступает на конвейер 8 и элеватором 9 подается для классификации в грохот 10 в зависимости от требований производства на плитку или ленту 11 и 12. Конвейером 13 готовый продукт направляется в бункер-накопитель 14 с шибером 15, а из него - на склад или в стекловаренную печь.
В табл. 4 представлены варианты использования способа с различными режимными и технологическими параметрами и даны технические характеристики способа. Отсутствие стадий увлажнения шихты специальным связующим, ввода пара для подогрева и сушки плиток или ленты, а также простота конструкции пресса в сравнении с другими методами уплотнения ПМ значительно повышают плотность плиток и снижают разброс по плотности при повышении качества стекла.
| Наименование параметров компактирования | ЕД иэм. | Шихта | |||||
| АБ-1 | НС-3 | XT-1 | НС-2 | ОС | НС-2А | ||
| 1. Начальная влажность шихты | % | 3,4 | 3,3 | 4,3 | 3,6 | 2,1 | 2,6 |
| 2. Влажность шихты перед компактированием | % | 6,3 | 5,2 | 6,8 | 8,4 | 4,1 | 5,6 |
| 3. Количество просыпи | % | 35 | 3 | 15 | 20 | 20 | 23 |
| 4. Толщина плиток | мм | 2,3 | 2,0 | 2,0 | 2,4 | 2,1 | 2,5 |
| 5. Характерный линейный размер плиток | мм | 19 | 14 | 28 | 20 | 22 | 33 |
| 6. Влажность плиток | % | 4,0 | 3,4 | 6,3 | 5,9 | 3,6 | 4,8 |
| 7. Прочность на сжатие | МПа | 0,7 | 1,6 | 2,9 | 1,7 | 1.4 | 2,6 |
| 8. Плотность | кг/м3 | 1450 | 1570 | 1727 | 1870 | 1900 | 1770 |
| 9. Давление компактирования | МПа | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 |
| 10. Ускорение процесса варки | % | 30 | 30 | 20 | 10 | 15 | 20 |
Технико-экономический эффект от использования разработанного способа подготовки шихт выражается в увеличении производительности процесса компактирования в 1,2-1,5 раза, а процесса стекловарения на 23-40%. Летучесть щелочных соединений в процессе варки шихты уменьшилась на 1,6-5,3%, а запыленность атмосферы снизилась в 2,4-7,5 раза. Одновременно снизился расход топлива в среднем на 20%. Выход годной продукции увеличился на 5-7%. Неоднородность стекломассы уменьшилась со 150-180 А до 120 А.
Техника вторичной переработки твердых силикатных отходов
На основе разработанного алгоритма созданы и предлагаются к реализации новые процессы и аппараты, технологические комплексные линии и изделия, направленные на защиту биосферы и человека от воздействия отходов стекла, образующихся как в промышленном, так и коммунально-городском секторах экономики.
По предложенной классификации отходов выявлены на примере московского и владимирского регионов приоритетные направления экобиозащит-ных технологий, которые успешно апробированы и реализуются в промышленном масштабе.
Первая технология - получение из стеклобоя порошков с максимальным размером до 800 мкм. Процесс заключается в термообработке и резком охлаждении нагретого боя. За счет эндоудара происходит изменение структуры отходов с последующим их самоизмельчением.
Все стадии процесса протекают в одном аппарате. Технология отличается компактностью и экологической безопасностью.
Вторая технология - получение из стеклобоя также различного происхождения расплава с последующей его грануляцией до размеров 2-5 мм. Реактор для переплавки снабжен двойным сводом, в котором размещен рекуператор. Установка отличается высокой производительностью и отвечает требованиям современных малоотходных производств.
Область использования: полученные порошки и гранулы повторно используют в процессах стекловарения или в качестве дешевых наполнителей различного вида в производстве стройматериалов, дорожных работах и др.
Учитывая специфические свойства стеклянных отходов, предложена третья технология - полученные по первым двум технологиям порошки и гранулы перерабатывают в камере-формователе в уникальные микроизделия: светоотражающие шарики размером до 650 мкм и пустотелые сферы - до 200 мкм. Технические преимущества нового материала - низкая себестоимость по сравнению с отечественными и зарубежными аналогами, так как не требуется подготовки специальных компонентов и стекломассы.
Область использования: на базе полученных микроизделий разработан ряд товарной продукции - лакокрасочные и антикоррозионные покрытия, светоотражающие мастики и специальная термоизоляция, выпуск которых налажен на российских предприятиях.
Основные технические характеристики микроизделий
| Шарики | Полые сферы |
| Плотность 2,50-2,55 г/см3Состав стекла: натрий-кальций-силикатный;боросиликатный и др.Показатель преломления 1,52-1,54Твердость (по Моосу) 5-6 ед.Температура размягчения 650-730 °С | Плотность - 0,24-0,40 г/см3 Кажущаяся плотность - 0,11-0,35 г/см3 Коэффициенты заполнения объема (КЗО) - 55-64 Плавучесть - больше 92% Изостатическая прочность - 5-10 МПа |
Перспективным является использование микроизделий в качестве абразивного материала для автомобилестроения и наполнителя лечебно-ожоговых и противопролежневых кроватей.
На рис. 6. изображена схема аппаратурного оформления технологической линии получения стеклянных микрошариков. В состав основного оборудования для получения микрошариков входят измельчитель стеклогранулята со встроенным воздушно-механическим классификатором 1, сепаратор-циклон 2 для отделения от потока воздуха измельченных частиц стекла, направляемых в дальнейшем на формование микрошариков, рукавный фильтр 3 для отделения стеклянной пыли и очистки сбрасываемого воздуха в атмосферу, вентилятор 4, обеспечивающий газодинамический режим работы измельчителя и сепараторов, питатель микрошариков стекла 5, воздушный эжектор 6, печь формования микрошариков 7, сепаратор-циклон 8 для отделения основной массы сферических частиц от газовоздушного потока, сепаратор 9 для выделения микрошариков маленького размера, классификатор виброкипящего слоя 11 с сепараторами 12.1-12.3, хвостовые вентиляторы 10, 13, обеспечивающие газодинамические режимы работы соответственно печи формования и классификатора виброкипящего слоя.