а) волокнистое строение асбеста и способность его делиться прак- тически беспредельно на тонкие и тончайшие волокна по мере рас- пушки;
б) гидрофильность асбеста — высокая сорбционная способность его волокон, резко возрастающая с увеличением степени распушки.
При распушке в бегунах сухого асбеста расщепление его на отдельные волокна, как было выше сказано, происходите результате раздавливающего и истирающего воздействия катков.
При распушке увлажненного асбеста два фактора определяют диспергацию асбестового волокна: механический — давление катков и физико-химический —расклинивающее действие воды, проникающей в трещины и микротрещины фактор очень ускоряет процессы паспушки асбестовых волокон. Последний ослабления и разрыва взаимных связей тончайших асбестовых волокон, увеличивает степень распушки и сокращает ее продолжительность.
Поэтому при распушке асбеста в бегунах его следует увлажнять примерно до 30%. Увлажнение упрощает подготовку асбеста, так как при этом отпадает необходимость обрабатывать асбест после бегунов в дезинтеграторе или молотковом пушителе.
Наиболее тщательно подготавливают асбест дополнительной обработкой его после бегунов в ролле (рис. 6).
Ролл или голлендер (от старинного названия «голландская мельница») представляет собой аппарат, обладающий мощным расщепляющим и смешивающим воздействием на обрабатываемые материалы волокнистого характера. Помимо использования для мокрой распушки асбеста роллы применяют также в производстве древесноволокнистых плит и рулонных кровельных материалов.
Основными частями ролла являются металлическая или железобетонная ванна, ножевой барабан, ножевая гребенка и механизм для подъема и опускания барабана. Ванна ролла / разделена стенкой 2 на два продольных сообщающихся между собой канала. В ванне циркулирует вода с находящимися в ней во взвешенном состоянии волокнами асбеста. Дно ванны имеет отверстия 3 и 4: первое для спуска распушенной массы, второе для стока промывных вод. Ножевой барабан 5 насажен на вал б, вращающийся в подшипниках, которые опираются на две траверсы 7. Один конец траверс при помощи механизма 8 можно поднимать или опускать, тем самым поднимая или опуская ножевой барабан, и таким образом регулировать расстояние между ним и находящейся под барабаном ножевой гребенкой 9. За барабаном по ходу движения массы в ванне расположена горка 10. Ножевой барабан вращается от шкива 11, делающего около 200 об/мин. Барабан сверху закрыт кожухом 12. На поверхности барабана закреплены стальные 4 ножи, выступающие примерно на 5 см. В крышке ванны имеется загрузочное отверстие 13. Ножи в количестве около 50 равномерно размещены по поверхности барабана в строго радиальном положении к оси вращения его. Находящаяся под барабаном гребенка состоит примерно из 15 ножей, режущие кромки которых расположены концентрически по отношению к поверхности барабана. Барабан вращается по ходу массы, при этом ножи захватывают волокнистую массу сверху и прогоняют внизу под ножами гребенки, а затем перебрасывают через горку. Степень распушки асбеста в ролле определяется главным образом величиной зазора между вращающимися ножами барабана и неподвижными ножами гребенки. Максимальный зазор подъема барабана может достигать 10 мм минимальный при сближении ножей барабана и гребенки может доходить до 0,3—0,5 мм.
Обработку асбеста в ролле производят в течение 45—50 мин при соотношении асбеста и воды, равном 1; 25. Полученный шлам, содержащий до 4% асбеста, перекачивают насосом в баки, откуда он поступает для приготовления гидромассы.
Мокрая распушка асбеста в ролле складывается из целого ряда сложных механических и физико-химических процессов. Кромки асбеста сначала разбиваются на пучки волокон, а затем на отдельные волокна. Далее происходит расщепление их на еще более мелкие структурные частицы. В ролле можно разделить асбест на волокна толщиной 10—15 мк, что невозможно при сухом способе распушки.
Вместе с тем в водной среде волокна асбеста лучше сохраняют свою длину, чем при сухой распушке, так как в насыщенном водой состоянии они эластичнее и меньше ломаются, чем сухие. Интенсивность распушки асбеста в ролле зависит от величины мелющей поверхности его, т. е. от суммы поверхностей кромок ножей барабана и ножей гребенки, соприкасающихся с сырьем в единицу времени, и величины удельного давления (частного от деления веса барабана, вала и шкива на мелющую поверхность ролла). Производительность ролла определяется в основном объемом ванны, обычно равным 3 или 5 м3, продолжительностью цикла работы ролла и степенью распушки асбеста. Содержание асбестового волокна в воде должно составлять 5—8%.
Помимо вышеописанных способов и аппаратов для распушки асбеста в последние годы в промышленность внедряются новые более экономичные способы: вибрационные, распыливающие и гидравлические.
3.2.2 Измельчение вермикулита
Технологический процесс производства вспученного вермикулита состоит обычно из измельчения и обжига вермикулитового сырья. Иногда вермикулитовый концентрат предварительно подсушивают.
Измельчение. Во время обжига частицы вермикулита вспучиваются неодинаково: более мелкие нагреваются скорее и вспучиваются поэтому сильнее, а более крупные нагреваются медленнее и слабее увеличиваются в объеме. Для равномерного вспучивания частиц вермикулит перед обжигом дробят и просеивают, чтобы получить однородные по величине зерна.
При выборе измельчающих установок надо стремиться к сохранению пластинчатой структуры вермикулита-сырца, чтобы обеспечить хорошее вспучивание его при обжиге. Этому условию отвечают дробилки ударного типа (например, молотковые) с ножеобразными билами, сочетающими удар с резанием. Эти дробилки работают по разомкнутому или замкнутому циклу. После дробления сырье просеивают: фракцию размером частиц до 10—15 мм направляют в печи для вспучивания, а фракцию больших размеров измельчают повторно.
3.2.3 Обжиг вермикулита
Обжиг является главным процессом производства вспученного вермикулита. Вспучивание вермикулита зависит от скорости повышения температуры и предельного значения ее при обжиге: чем быстрее и полнее происходит дегидратация вермикулита, тем сильнее расщепляются слюдяные пластинки, тем меньший объемный вес имеет про дукт обжига, тем лучше его качество.
При вспучивании объем вермикулита увеличивается в 15—20 раз в течение всего лишь 3—5 сек пря нагревании его до 800—1000° С. Однако в производственных условиях оптимальная продолжительность обжига вермикулита составляет около 5 мин. Вермикулит можно обжигать в печах разных типов. Наиболее эффективным способом вспучивания является обжиг вермикулита во взвешенном состоянии.
Выбор режима обжига и типа обжигательной печи определяется свойствами вспучиваемого вермикулитового сырья отдельных месторождений.
В настоящее время для вспучивания вермикулита применяют печи двух типов: шахтные и трубчатые.
Трубчатую печь системы Урал-ниистромпроекта выполняют в двух конструктивных вариантах: однотрубчатой и двухтрубчатой. Первая (рис. 6) служит для непосредственного обжига сырья в виде вермикулитовой руды или концентрата, вторая предназначается для предварительной подсушки сырья и последующего обжига. Такой агрегат иногда называют «комбайном» для вспучивания вермикулита. Агрегат состоит из неподвижной трубчатой печи, над которой расположен вращающийся сушильный барабан. Вермикулит- сырец из бункера 1, питателем 2 подается в сушильный барабан 3, где из сырья удаляется избыточная влага. Подсушенное сырье питателем 4 передается в трубчатую печь 5, в которой происходит вспучивание вермикулита при температуре 1000—1100° С. Вспученный вермикулит уносится потоком дымовых газов в циклон 6, где он осаждается. Печь отапливается жидким топливом. Воздух для горения и перемещения частиц вермикулита вдоль печи подается компрессором или вентилятором высокого давления. Наклон печи составляет 5—10° в зависимости от вида сырья: чем выше качество, тем меньше наклон. Высококачественный вермикулит, попадая в зону горения топлива, вспучивается почти мгновенно и на лету выносится газовым потоком из печи в циклон. Более тяжелые частицы вермикулита и гидрослюды оседают в нижней части трубчатой печи, где нагреваются сильнее и по мере вспучивания подхватываются потоком газов и выносятся в циклон или осадительную камеру. Для отделения вспученного вермикулита от примесей пустой породы, слюды и плохо вспучивающейся гидрослюды его можно обогащать в специальных сепараторах, получая при этом продукцию объемным весом 100—125 кг/м3.
3.2.5 Смешивание
Из бентонитовой глины приготовляют водную суспензию путем замачивания ее пятикратным количеством воды при непрерывном перемешивании и подогревании при температуре 60—70°.
Крахмал сначала смешивают с холодной водой и получают однородную массу. Затем эту массу вливают при непрерывном перемешивании в кипящую воду и получают крахмальный клейстер.
Лопастные смесители широко применяют для перемешивания различных материалов с водой и поддержания достигнутой однородности жидких масс. Смесители просты по конструкции и эффективны в работе.
В процессе приготовления гидромассы в смеситель сначала заливают воду, затем при работающей мешалке загружают асбестовый шлам и суспензию бентонитовой глины. Указанные материалы перемешивают в течение 5—10 мин, а затем в смеситель засыпают вспученный вермикулит, заливают крахмальный клейстер и перемешивание продолжается 2—3 мин. Из приготовленной таким образом гидромассы формуют изделия путем отжатия воды при помощи специальных фасонных штампов при удельном давлении 1,0—1,5 кг/см2.. Относительная влажность отформованных изделий не должна превышать 80%. После прессования изделия перекладывают на перфорированные поддоны и направляют в сушилку. В течение первых 2—3 час сушку производят при температуре 100—120°, а затем при температуре 150—160° изделия высушивают до постоянного веса.