Кроме того были проведены исследования процесса измельчения отходов с целью получения сырья оптимальной структуры и плотности. Была проведена проверка уравнения кинетики измельчения отходов в шаровой мельнице и молотковой дробилке экспериментальным и графическим методом, обосновано применение технологии флотации для получения дополнительного источника сырья при производстве модифицированного микалекса.
Также решением проблемы по переработке отходов слюды занимаются в Горном институте Кольского научного центра Российской академии наук. В 2000 году сотрудники института обратились к проблеме переработки мусковитовых руд отвалов рудника Риколатва. Были обследованы все отвалы, выделены промышленно значимые, подсчитаны запасы и отобраны технологические пробы. По данным опробований отвалов, проведенных технологических исследований, впервые в России были утверждены запасы забалансовых мусковитовых руд на примере рудника Риколатва с учетом всей слюды, находящейся в отвалах. Эта слюда может быть использована для производства молотых слюд, а крупный мусковит (до 20 мм) для производства слюдобумаг. Учитывая состояние мусковитовых рудников, эти отвалы могут стать основным сырьем для производства концентратов различной крупности и молотых слюд на основе мусковита.
Перечисленные выше факторы в пользу актуальности проблемы переработки отходов слюды и ее недостаточная изученность определили тему дипломной работы. Целью настоящей работы является разработка установки, позволяющей использовать отходы слюдопластового производства для производства молотой слюды флогопит.
Работа имеет практическую значимость, так как разработанная установка может быть использована для переработки отходов на «Слюдяной фабрике» в городе Колпино.
2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
2.1 Производство слюдопластовых электроизоляционных материалов
Темой настоящей дипломной работы является переработка отходов слюды. В коммерческом отношении термином "слюда" обозначают мусковит и маложелезистый флогопит. К листовой слюде относят светлые прозрачные разновидности, которые расщепляются на пластины разной толщины, пригодные для штамповки изделий нужных форм. Благодаря высоким электроизоляционным свойствам слюды используются в радиоэлектронике, электромашиностроении, электротермии. С самого начала использования слюды специалисты стремились заменить редкую и чрезвычайно ценную крупнолистовую слюду более мелкой. Мелкочешуйчатая слюда под торговым названием "скрап" идет на изготовление теплоизоляционных материалов в теплоэнергетике и стройиндустрии и служит сорбентом в сельском хозяйстве.
Продуктами слюдопластового производства являются следующие теплоизоляционные материалы: слюдопластовая бумага, слюдопласт, слюдопластовая лента, изделия из слюдопластов (трубки и втулки). Последним направлением использования мелкой слюды как заменителя крупнолистовой слюды является изготовление различных слюдопластовых бумаг. Их производство интенсивно растет во всем мире. В слюдопластовой бумаге чешуйки скреплены между собой молекулярными силами без помощи склеивающих веществ. Он изготовляется посредством расщепления отходов или мелких (не пригодных для ручной щипки) кристаллов слюды на чешуйки и соединения их в листы без применения смолы.
В зависимости от назначения листы слюдопластовой бумаги в дальнейшем подвергают пропитке (лакировке) с термообработкой и прессованием. Склеивающие вещества служат для заполнения пор в материале и склеивания листов слюдопластовой бумаги между собой. Слюдопласты обладают достаточно высокой механической прочностью при повышенной температуре, позволяющей изготовлять из них различные фасонные изделия. Эти свойства слюдопласта являются следствием того, что в данном производстве слюда не подвергается химической деструкции и не загрязняется химикатами, как это происходит при получении слюдинитовых бумаг; элементарные частицы имеют в основном толщину от 0,5 до 2 мкм, а по площади намного превосходят свою толщину, что обеспечивает хорошее прилегание частиц друг к другу и дальнейшее их сцепление за счет сил молекулярного притяжения.
Как говорилось раньше, наиболее отходным видом слюдопластового производства является производство слюдопластовой бумаги. Поэтому целью настоящей работы является разработка установки, позволяющей перерабатывать отходы и получать при этом не менее полезный и востребованный в промышленности продукт - молотую слюду флогопит.
2.2 Образование отходов при производстве слюдопластовой бумаги
На «Слюдяной фабрике» в Колпино производят слюдяную бумагу из слюды флогопит марок ИФ-14, ИФ-12 ТУ 21-25-41-78. Сырьем для слюдобумаги является слюда-сырец флогопит Ковдорского месторождения марок СФК-25, СФК-10, СФК-4, СФК-4-10 (ТУ 21-25-223-79). Эта слюда представляет собой пластинчатые кристаллы произвольной формы, ограниченные по площади и толщине. В таблице 2.2.1 приведены технические требования к сырью для производства слюдобумаги.
Таблица 2.2.1 Технические требования к слюде флогопит для производства слюдопластовой бумаги
| Продукт | Площадь кристалла, мм2∙102 | Толщина кристалла, мм |
| СФК-25 | от 25 до 35 | не более 20 |
| СФК-10 | то 10 до 25 | не более 20 |
| СФК-4 | от 4 до 25 | от 0,05 до 2 |
| СФК-4-10 | от 4 до 35 | не более 20 |
Технологический процесс производства состоит из следующих этапов:
1. Участок первичной обработки слюды.
Термист насыпает из ящика слюду в приемный бункер, откуда она подается транспортером (2) на грохот (3) и далее в конвейерную электропечь (4). Грохот служит для очистки слюды от песка и пыли. В процессе подачи сырья в термопечь обеспечивается очистка его от щепок и мусора вручную. Загрузка слюды регулируется скоростью движения подающего транспортера. При термировании слюды удаляется вода, что приводит к уменьшению связей между плоскостями совершенной спайности. Продолжительность термирования слюды - не менее 15 минут.
Из печи термированная слюда поступает в ударную машину (8), где происходит расщепление кристаллов на слои. Расщепленные пластинки слюды проскакивают в щель между броней и лопастями, подаются на пневмосепарацию и далее на сито-бурат (14). Толщина кристаллов регулируется величиной зазора между лопастями ротора и лопастями брони.
Вентилятор (5) подает слюду в циклон (11), где она оседает и поступает в трубопровод, в котором происходит пневмосепарация, плохо расщепленные кристаллы возвращаются в ударную машину, а кристаллы толщиной менее 2 мм поступают в следующий циклон и далее на сито бурат. Пневмосепарация регулируется шибером перед вентилятором (13). Воздух, который расходуется на пневмотранспорт и пневмосепарацию, очищается от слюдяной пыли в скруббере (7) и выбрасывается в атмосферу.
Сито-бурат (14) представляет собой вращающийся барабан, покрытый сеткой с размером ячеек 3*4 мм. Слюда поступает внутрь барабана, где проходит сортировка ее по площади. Мелкая фракция (класс «-5») проходит сквозь ячейки барабана и поступает в бумажные мешки (15). Деловая слюда (класс «+5») поступает в делитель объемов (16). Содержание мелочи в деловой слюде не превышает 1%.
2. Участок производства слюдяной массы
После сито-бурат деловая фракция поступает в делитель объемов слюды, где происходит разделение общей массы на четыре примерно равных потока, каждый поток слюды по пневмотранспорту подается в осадитель (17). Из осадителя слюда подается в моечные машины непрерывного действия (19). В моечной машине происходит удаление с поверхности слюды загрязнений. Слюда непрерывно через загрузочный лоток поступает во вращающийся перфорированный барабан, погруженный в бак с водой и с помощью ребер лопастей перемещается к выходу, где посредством ковшей выгружается из барабана в лоток и по лотку подается на вибролоток (20) и далее на многовалковый прокатный станок (21).
Прокатные станки служат для расщепления кристаллов слюды по плоскостям совершенной спайности и частичного измельчения по площади за счет вдавливания последней рифлеными валиками в резиновую ленту. В процессе прокатки кристаллы слюды смачиваются водой. В конце транспортирующей ленты прокатанные кристаллы смачиваются водой в течку, соединенную с приемной воронкой дезинтегратора (22).
Мокрые, прокатанные кристаллы слюды через загрузочную трубу попадают в расщепляющую камеру дезинтегратора. Расщепление слюды происходит под действием струи воды, входящей в камеру через сопловое отверстие под давлением. Расщепленные чешуйки слюды поднимаются в классифицирующую часть дезинтегратора и под действием восходящего потока подпиточной воды поднимаются наверх и через переливную трубу транспортируются в сгуститель (25). Нерасщепленные чешуйки слюды снова опускаются в расщепляющую камеру.
В сгустителе происходит повышение концентрации пульпы за счет осаждения слюдяных частиц. Подача пульпы в сгуститель осуществляется через центральный приемник, оборудованный гасителем в виде сеточного рукава. Сгущенная пульпа подается в классификатор непрерывным потоком в нижней части конуса по трубопроводу, называющемуся «гусиной шейкой». Осветленная вода от сгустителей поступает в бак оборотных вод.