Способ получения вяжущих суспензий и барабанная мельница для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к области строительных материалов, а конкретнее к производству вязущих растворов, применяемых для изготовления строительных изделий. Сущность изобретения: способ получения вяжущих суспензий состоит из циклической загрузки кремнеземистого или алюмосиликатного минерального сырья в шаровую мельницу, мокрого измельчения в щелочной среде при температуре, превращающей 40^oС, выгрузки после измельчения части суспензии и повторения цикла, при этом после каждого цикла производят догрузку исходного сухого сырья в количестве, соответствующем выгруженному. Новым в способе является то, что при загрузке компонентов перед началом измельчения воду вводят в количестве 18 - 30 мас.% обрабатываемой смеси, в процессе мокрого измельчения удаляют избыток воды до влажности материала 12 - 16 мас.% и завершают цикл выгрузкой 40 - 90 мас.% суспензии. Мокрое измельчение ведут при температуре 40 - 100^oС. Барабанная мельница для осуществления способа содержит камеру измельчения, полые загрузочную и разгрузочную цапфы, установленную в камере измельчения в выходной части перфорированную перегородку, лифтеры. Новым в барабанной мельнице является то, что она снабжена размещенными в камере измельчения мелющими телами и загрузочным приспособлением, выполненным в виде охватывающего загрузочную цапфу кожуха и закрепленных на цапфе ковшей, выполненных с возможностью подачи из них материала на направляющие лотки. При этом лифтеры установлены на разгрузочной перфорированной перегородке, а выпуксное отверстие закрыто клапаном, под которым установлен приемный лоток. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, конкретнее к производству вяжущих растворов, применяемых для изготовления строительных изделий.

Известен способ получения вяжущих суспензий, включающий порционную загрузку исходного сырья - кварцевого песка или высокоглиноземистого шамота - мельницу, мокрое измельчение в щелочной среде при 40 - 80^oC. В составе первой порции используют 2 - 30% готовой вяжущей суспензии того же состава от количества первой порции. Изобретение направлено на сокращение времени получения вяжущей суспензии [1].

Известен способ получения суспензий, включающий циклическую загрузку кремнеземистого или алюмосиликатного огнеупорного сырья, мокрое измельчение в щелочной среде при 40-80^oC, выгрузку после измельчения - 20-40% суспензии и повторение цикла. После каждого цикла производят догрузку исходного сырья и воды в количествах, соответствующих выводимым с суспензией, с последующей стабилизацией суспензии. Способ обеспечивает для кварцевого песка время помола 1,3-3,5 ч, и расход электроэнергии 0,14-0,35 квт.ч/кг [2].

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, являются повышение производительности и снижение энергозатрат на получение вяжущих суспензий. Дело в том, что процесс получения вяжущих суспензий можно условно разделить на два отдельных процесса, т.е. собственно процесс механического измельчения и процесс нарабатывания коллоидной фазы - частиц менее 0,5-0,2 мкм. Скорость измельчения и нарабатывания коллоидной вяжущей фазы определяется вязкостью измельчаемой литейной системы. Вязкость в свою очередь определяется следующими параметрами: температурой суспензии, влажностью литейной системы и содержанием грубых частиц (выше 100 мкм). Оптимальным условиям наработки коллоидной фазы соответствует влажность измельчаемой гидродисперсии 12-16%, в то же время сам процесс механического измельчения интенсифицируется при влажности 18-30%. Другими словами, при повышенной влажности (18-30%) быстрее идет механическое измельчение, но коллоидная фаза (частицы менее 100 мкм) не нарабатывается а при пониженной влажности (12-16%) - оптимальные условия наработки коллоидной вяжущей фазы, но значительное уменьшение скорости механического измельчения.

Сущность изобретения заключается в применении оптимального сочетания параметров мокрого измельчения для ускорения процесса получения готового продукта и сокращения энергозатрат на его получение.

Как и в прототипе способ включает циклическую загрузку кремнеземистого или алюмосиликатного минерального сырья в мельницу, мокрое измельчение в щелочной среде при температуре свыше 40^oC (40-100^oC), выгрузки после измельчения части суспензии и повторение цикла мокрого измельчения, при этом после каждого цикла производят догрузку исходного сухого сырья в количестве, соответствующем выгружаемому. Способ содержит новые элементы: при загрузке компонентов перед началом измельчения воду вводят в количестве 18-30 мас.% обрабатываемой смеси, в процессе мокрого измельчения удаляют избыток воды до влажности материала 12-16 мас. % и завершают цикл выгрузкой 40-90 мас.% суспензии. Практика показывает, что в рабочем режиме оптимальная температура процесса мокрого измельчения находится в интервале 40-100^oC.

Причинно-следственная связь между новыми признаками и достигаемым результатом - сокращением времени получения суспензии и снижением энергозатрат - определяется тем, что измельчение в начале цикла ведут при избытке воды и, соответственно, низкой вязкостью. Малая вязкость обуславливает меньшие условия на перемешивание и истирание сырья. После того, как сырье относительно быстро измельчено, из системы удаляют часть воды. Дисперсность частиц такова, что в условиях оптимальной (12-16%) влажности значительно быстрее происходит наработка коллоидной фазы.

Способ осуществляют следующим образом.

В мельницу предлагаемой конструкции загружают кремнеземистое или алюмосиликатное минеральное сырье и заливают воду до концентрации ее 18-30%. Во время первого цикла требуется некоторый период времени для выхода на рабочий режим, а затем циклы повторяются многократно в течение нескольких суток. Каждый из этих повторяющихся циклов начинается с догрузки в рабочую емкость минерального сырья и введения воды до влажности смеси 18-30%. Температура смеси в начале цикла не менее 40^oC, а к концу достигает 100^oC. В отличие от известного способа обезвоживание смеси ведут не за счет догрузки сухого сырья, а за счет удаления воды в процессе помола. Практически это достигается выпариванием при возрастании температуры в процессе помола. Одновременно с механическим измельчением и увеличением дисперсности смеси влажность ее постепенно уменьшается и достигает 12-16% Начинается образование коллоидной вяжущей фазы с частицами менее 0,5-0,2 мкм. Помол ведут до остатка на сите 0,063 мм 10-12%, затем выгружают 40-90% суспензии. После чего опять загружают компоненты и осуществляют следующий цикл помола. При осуществлении способа производительность по сравнению с прототипом возросла в 1,5-4 раза, расход электроэнергии снизился до 0,09-0,1 квт.ч/кг.

В табл. 1 приведены показатели свойств вяжущих суспензий на основе кварцевого песка и характеристики мокрого измельчения. В табл. 2 приведены показатели свойств вяжущих суспензий и характеристики мокрого измельчения в зависимости от количества выгружаемой суспензии и последующей загрузки компонентов при значениях, выходящих на заявленные (контрольные примеры).

Для осуществления заявляемого способа была разработана барабанная мельница оригинальной конструкции.

Известна барабанная мельница для измельчения строительных материалов малой и средней твердости сухим способом [3], содержащая барабан, помольную камеру с мелющими телами, разгрузочную и загрузочную крышки.

Известна также барабанная мельница, содержащая камеру измельчения, полые загрузочную и разгрузочную цапфы, установленную в камере измельчения в выходной части разгрузочную перфорированную перегородку, лифтеры [4]. В загрузочной цапфе смонтирован конус со штоком, а с разгрузочной стороны барабан - стабилизатор объемом, равным 0,2-0,4 объема камеры измельчения. Изобретение направлено на повышение производительности и снижение расхода электроэнергии.

Заявляемая барабанная мельница также решает задачу повышения производительности труда и снижения расхода электроэнергии при изготовлении вяжущих суспензий.

Барабанная мельница включает камеру измельчения, полые загрузочную и разгрузочную цапфы, установленную в камере измельчения в выходной части разгрузочную перфорированную перегородку и лифтеры. Новым в конструкции мельницы является то, что она снабжена размещенными в камере измельчения мелющими телами и загрузочным приспособлением, выполненным в виде охватывающего загрузочную цапфу кожуха и закрепленных на цапфе ковшей, выполненных с возможностью подачи из них материала на направляющие лотки. При этом лифтеры установлены на разгрузочной перфорированной перегородке, а выпускное отверстие закрыто клапаном, под которым установлен приемный лоток.

Благодаря конструктивному выполнению описанных элементов барабанной мельницы обеспечивается быстрая и эффективная загрузка и разгрузка мельницы при непрерывном режиме ее работы.

На фиг. 1 показана заявляемая барабанная мельница, общий вид; на фиг. 2 - разрез по А-А загрузочного приспособления; на фиг. 3 - вид Б перфорированной перегородки на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по В-В лифтеров, установленных на перфорированной перегородке.

Барабанная мельница состоит из камеры измельчения 1, полых загрузочной цапфы 2 и разгрузочной цапфы 3. В выходной части камеры измельчения размещена разгрузочная перфорированная перегородка 4 с установленными на ней лопастями - лифтерами 5. Передняя загрузочная цапфа 2 включает загрузочное приспособление, содержащее кожух 6, охватывающий цапфу. На цапфе закреплены ковши 7, а под ними установлены направляющие лотки 8. На разгрузочной цапфе 3 закреплены разгрузочные ковшовые лифтеры 9, она содержит выпускное отверстие 10, которое снабжено клапаном 11 и имеет под собой приемный лоток 12. Мельница снабжена приводом 13, а в камере измельчения находятся мелющие тела 14.

Устройство работает следующим образом.

Включив привод 13, приводят во вращение барабанную мельницу. Необходимое количество компонентов смеси - минерального сырья и воды - подают в кожух 6 загрузочного приспособления. Ковши 7 захватывают компоненты и подают на лотки 8, с которых смесь поступает в камеру измельчения 1. Одновременно с началом загрузки начинается процесс мокрого измельчения сырья мелющими телами 14. После поступления необходимого количества компонентов, оптимального для помола, загрузка заканчивается. Мельница выходит на рабочий режим, при этом происходит нарастание температуры до 80-100^oC, интенсивное измельчение материала и испарение излишней воды. При достижении влажности, оптимальной для наработки коллоидной фазы (12-16%), происходит увеличение концентрации коллоида. Перфорированная перегородка 4 удерживает в рабочей полости мелющие тела 14, а выходное отверстие 10 закрыто клапаном 11. После достижения достаточной концентрации коллоида и величины измельчения минерального сырья приступают к выгрузке полученной вяжущей суспензии. Открывают клапан 11, вяжущая суспензия лопастями-лифтерами 65 подается в сторону разгрузочной цапфы 3, где ковшовые лифтеры 9 подают суспензию через выпускное отверстие 10 в приемный лоток 12. При этом выгружается 40-90% полученного вяжущего. Следует отметить, что во время выгрузки процесс получения вяжущего не прерывается.

1.SU, Авторское свидетельство, 1538463, кл. C 04 B 35/14, 1991.

2. Ю.Е.Пивинский, Керамические вяжущие и керамобетоны. М., Металлургия, 1990, с. 68, 55, 84, 85.

3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1456 А.ОО.ОО.ОООА ТО. Мельница шаровая двухкамерная 1456АУЗ "Строммашина" , 1986.

4. SU, авторское свидетельство, N 1445781, кл. B 02 C 17/04, 1987.

Формула изобретения

1. Способ получения вяжущих суспензий, включающий циклическую загрузку кремнеземистого или алюмосиликатного минерального сырья, мокрое измельчение в щелочной среде при температуре, преввшающей 40^oС, выгрузку после измельчения части суспензии и повторение цикла мокрого измельчения, причем после каждого цикла производят догрузку исходного сухого сырья в количестве, соответствующем выгруженному, отличающийся тем, что при загрузке компонентов перед началом измельчения воду вводят в количестве 18 - 30 мас.% обрабатываемой смеси, в процессе мокрого измельчения удаляют избыток воды до влажности материала 12 - 16 мас.% и завершают цикл выгрузкой 40 - 90 мас.% суспензии.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мокрое измельчение ведут при температуре 40 - 100^oС.

3. Барабанная мельница для получения вяжущих суспензий, включающая камеру измельчения, полые загрузочную и разгрузочную цапфы, установленную в камере измельчения и выходной части разгрузочную перфорированную перегородку, лифтеры, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными в камере измельчения мелющими телами и загрузочным приспособлением, выполненным в виде охватывающего загрузочную цапфу кожуха и закрепленных на цапфе ковшей, выполненных с возможностью подачи из них материала на направляющие лотки, при этом лифтеры установлены на разгрузочной перфорированной перегородке, а выпускное отверстие закрыто клапаном, под которым установлен приемный лоток.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5