Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ Шинкарев Леонид Иванович

ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
<
ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шинкарев Леонид Иванович. ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ: диссертация ... кандидата технических наук: 05.02.13 / Шинкарев Леонид Иванович;[Место защиты: Белгородский государственный технологический университет им.В.Г.Шухова, http://gos_att.bstu.ru].- Белгород, 2014.- 187 с.

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ современных экологических проблем и технических способов утилизации техногенных материаллов 12

1.1. Экологические проблемы на современном этапе развития производства 12

1.2. Техногенные материалы и области их использования в промышленности строительных материалов 15

1.3. Существующие способы формования порошкообразных и вязкопластичных материалов и технические средства для их реализации 17

1.4. Характеристика прессового оборудования для компактирования сырьевых и техногенных материалов 22

1.5. Современное прессовое оборудование отечественных и зарубежных фирм и перспективы его развития 29

1.6. Методики расчета пресс-валковых агрегатов для формования порошкообразных материалов 35

1.7. Цель и задачи исследований 41

1.8. Выводы 42

2. Теоретические исследловаиия пресс-валкового агрегата для формования порошкообразных и вязко-пластичных техногенных материалов 44

2.1. Исследование условий питания шихтой вальцевого пресса 44

2.1.1. Расчет кинематических параметров формующих элементов . з

2.1.2. Изучение процесса движения скоростных потоков шихты из питающих устройств 50

2.1.3. Исследование условий распределения шихты по ширине валков

2.2. Изучение процесса уплотнения шихты в распределительных устройствах валкового типа 66

2.3. Исследование кинематических и конструктивно-технологических параметров щекового уплотнителя 69

2.4. Расчет потребляемой мощности привода пресс-валкового агрегата с постадийным уплотнением материала

2.4.1. Расчет мощности устройств для предварительного уплотнения шихты 71

2.4.2. Расчет мощности вальцевого пресса с желобково-зубчатыми формующими элементами 75

2.4.3. Расчет общей мощность привода 77

2.5. Выводы 78

3. Разработка стендовых экспериментальных установок и методики проведения исследований 79

3.1. Разработка стендовых установок для моделирования процесса брикетирования 79

3.2. Методики проведения экспериментальных исследований 82

3.3. Разработка способа формования техногенных материалов и пресс-валкового агрегата для его осуществления 86

3.4. Физико-механические характеристики исследуемых материалов и способы их подготовки 98 3.5. Многофакторное планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных 103

3.6. Разработка программы экспериментальных исследований 107

3.7. Выводы 108

4. Экспериментальные исследования процесса прессования техногенных материалов и технических средств для его реализации 109

4.1. Изучение влияния технологических факторов на процесс прессования техногенных материалов 109

4.2. Регрессионный анализ процесса прессования техногенных материалов с органическими связующими

4.2.1. Изучение влияния давления прессования на механическую прочность и плотность спрессованных брикетов 119

4.2.2. Зависимость прочности и плотности брикетов от содержания связующих добавок 126

4.2.3. Влияние влажности шихты на выходные показатели спрессованных тел 132

4.2.4. Зависимость прочности и плотности брикетов от фракционного состава смеси 135

4.2.5. Влияние температуры органического связующего на выходные показатели брикетов 138

4.3. Исследование режимов работы пресс-валкового агрегата при брикетировании техногенных волокнистых материалов 140

4.3.1. Экспериментальные исследования процесса уплотнения техногенных материалов в валковом и вибро-щековом уплотнителях 140

4.3.2. Исследования процесса прессования техногенных материалов в вальцовом прессе 147

4.4 Выводы. 153

5. Технологические комплексы для утилизации техногенных материалов и их опытно промышленные испытания 157

5.1. Разработка технологических комплексов для переработки и утилизации техногенных материалов 157

5.1.1. Технологический комплекс для производства теплоизоляционных заполнителей 157

5.1.2. Технологический комплекс для утилизации топливосодержащих техногенных материалов 160

5.1.3. Технологический комплекс для производства стабилизирующих фибронаполнителей 1 5.2. Изучение физико-механических и теплотехнических характеристик спрессованных брикетов и сформованных изделий 167

5.3. Разработка технологического регламента на процессы брикетирования техногенных материалов 174

Общие выводы 177

Список литературы

Техногенные материалы и области их использования в промышленности строительных материалов

Вопросы взаимоотношений природы и общества являются наиболее актуальной проблемой в течение всего эволюционного пути развития цивилизованного человечества. Известно, что здоровье человека и наследие в целом более чем на 50 % определяются образом жизни людей, на 15-20% -условиями окружающей среды и на оставшиеся проценты -наследственностью. Причем, генетический фактор эволюционно во многом определяется социальными и природными условиями [1-7].

В этой связи, нынешнее и будущее состояние окружающей среды во многом определяет перспективы развития человечества.

Постоянно возрастающие сферы производственной деятельности человека, к сожалению, приводят к возникновению новых проблемных задач по защите окружающей среды, во всем ее многообразии: биосферы, гидросферы и литосферы (почвы).

Особое место при этом должна занимать комплексная система мер по переработке и утилизации различных техногенных материалов, являющихся продуктом производственной деятельности человека.

Специфические особенности различных отраслей промышленности строительных материалов (цементной, силикатной, стекольной, керамической, огнеупорной, лакокрасочной и др.), связанных с переработкой огромного количества гетерогенного сырья, наличием энергоёмких процессов (дробления, измельчения, сушки, обжига и др.), комплексным агрессивным воздействием техногенных материалов на окружающую среду (воздух, почву, воду), а также всевозрастающие объемы выпускаемой продукции, естественно, создают экологическую напряженность, которая требует неотложного решения [4-21].

При этом, промышленность строительных материалов выступает не только в роли дополнительного объекта загрязнения окружающей среды, но и как сфера производственной деятельности, где успешно утилизируются техногенные материалы смежных отраслей промышленности: шлака -металлургической, зол - топливной, фосфогипса - химической, автомобильных покрышек - резинотехнической, нефтешламов - нефтедобывающей и др.

Нефтешламовые отходы (нефтешламы), образующиеся на предприятиях нефтедобывающий, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, хранятся в открытых хранилищах, занимают огромные площади природных ресурсов и загрязняют воздушные, водные и почвенные бассейны окружающей среды [22-31].

Составной частью нефтешламов являются асфальто-смоло-парафиновые отложения (АСПО), которые состоят из высокомолекулярных органических соединений с неорганическими включениями (песка, глины, солей, воды). Ежегодно в РФ образуется около 200 тыс.т. АСПО, которые подвергаются захоронению в болотах, отвалах, накопителях и частично сжигаются, что загрязняет окружающую среду [32-34].

Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает [35-73], что в настоящее время известны следующие способы утилизации нефтешламовых отходов: получение сырьевых компонентов; получение готовой продукции (битума, котельного топлива, нефтекокса и др.); утилизация способом сжигания или биологического разложения; использование в качестве добавок при производстве строительных материалов (керамзита, асфальтобетона, гидроизоляции и др.); утилизация способом компактирования совместно с другими техногенными материалами и др. При использовании нефтешламовых отходов в компактированном виде (в виде спрессованных пелет, гранул, брикетов и др.) решается ряд комплексных задач: комбинированной утилизации различных техногенных материалов, вопросы складирования и транспортировки сформованной продукции без пыления и смерзания, повышения производительности перерабатывающих агрегатов при большей плотности спрессованной продукции, создания наиболее благоприятных условий для термообработки сформованных тел с высокой газопроницаемостью слоя и теплопередачей спрессованных частиц, а следовательно, - теплоотдачей, обеспечения необходимых условий концентрации различных компонентов в сформованных телах (при смешении шихты) для их последующего использования и исключения процесса сегрегации смеси в виде её спрессованного состояния и др. [37-47].

Создаются также благоприятные условия для использования нефтешламовых отходов в виде компактированных полуфабрикатов при производстве различных строительных материалов и изделий (бетонов, гидроизоляционных мастик, плитки, керамзита, вяжущих смесей, фибронаполнителей, теплоизоляционных материалов и др.), а также в дорожном строительстве [33, 36, 38, 44-47, 59-74].

Технология компактирования комбинированных техногенных материалов (КТМ): отходов деревообрабатывающей промышленности (опилок, стружки) -в качестве наполнителя при изготовлении топливосодержащих брикетов в виде альтернативного топлива; целлюлозно-бумажной промышленности, а также переработанных бумажных отходов от различной продукции товаров народного потребления (газет, журналов, картона, писчей бумаги и т.д.) - в качестве армирующих волокон, фибронаполнинителей при производстве асфальто-мастичных покрытий; пылеуноса обжиговых агрегатов перлитового и вермикулитового производств - в качестве теплогидроизоляционных материалов и покрытий, различных отходов волокнистой структуры сельскохозяйственного производства и др. содержит в себе большие потенциальные возможности, экономическую выгоду и способствует решению ряда экологических проблем.

Для реализации вышеуказанных и других задач необходима разработка высокоэффективного прессового оборудования, обеспечивающего получение качественных брикетов из техногенных материалов с насыпной массой 300 -400 кг/м и менее.

Таким образом, при решении ряда экологических задач технологии комплексной утилизации различных техногенных материалов, в т.ч. в сформованном состоянии, являются весьма перспективным направлением научно-производственной деятельности и защиты окружающей среды.

Расчет кинематических параметров формующих элементов

Неравномерное распределение скоростных потоков шихты по ширине валков приводит к получению неравноплотных брикетов, избирательному износу формующих элементов (наибольшему - в центральной части) и к другим недостаткам. Это, в конечном итоге, ухудшает технологические условия формования шихты: снижает прочность и плотность брикетов, производительность вальцевого пресса, увеличивает количество просыпи и т.д.

В этой связи, при совершенствовании процесса брикетирования порошкообразных и вязко-пластичных материалов, особенно с низкой насыпной массой, характерной для техногенных материалов, необходимо стремиться к разработке технических устройств, обеспечивающих как предварительное уплотнение шихты, так и ее равномерное распределение по ширине валков. При этом должно быть достигнуто полное заполнение ячеек формующих элементов уплотненной шихтой, а также ее принудительное равномерное нагнетание в межвалковое пространство вальцевого пресса.

Проведенные нами анализы основных направлений развития техники и технологии брикетирования различных порошкообразных и вязко-пластичных материалов в вальцевых прессах, а также выполненные нами аналитические исследования процессов движения скоростных потоков шихты позволяют установить механо-технологические требования для формования техногенных материалов с низкой насыпной массой: необходимость равномерного истечения формуемого материала из питающих устройств; равномерное распределение потоков шихты по ширине валков; постадийное уплотнение материала по ходу его движения в зону формования; обеспечение максимального коэффициента предварительного уплотнения; возрастание динамического воздействия на обрабатываемый материал по ходу его движения; принудительное нагнетание уплотняемого материала в ячейки формующих элементов вальцевого пресса и др. Вышеуказанные и другие механо-технологические требования реализованы нами в разработанной новой конструкции вальцевого пресса для брикетирования техногенных материалов с малой насыпной массой [173, 174, 180]

Конструктивно-технологическое исполнение ПВА с устройствами для предварительного уплотнения шихты и их кинематические схемы привода представлены на рис. 2.6. Конструктивно-технологическое исполнение ПВА с устройствами для предварительного управления шихты и их кинематические схемы привода. 1 - электродвигатель постоянного тока; 2 - клиноременная передача; 3 - шкив клиноременной передачи; 4,6 - приводные валы; 5 - виброщековый уплотнитель; 7,8 уплотняющие щеки; 9 - зубчатая пара; 10,11 - корпуса эксцентриков; 12,13 - регулируемые серьги; 14,15 - ременные передачи; 16,17 -червячные редукторы; 18,19 - уплотняющие валики; 20,21 - ленточные питатели; 22,23 - нагнетательные валики; 24,25 - прессующие вальцы. ПВА содержит главный привод: 2 электродвигателя постоянного тока РЦ 250, пмах=1800м_1, №г=11кВт; клиноременные передачи с ira=2,8; 2 редуктора, РЦД-250, i=2,8, соединенные: один - через карданный вал, а другой - через зубчатую пару i=48, m=12, с валками пресса.

Валок, трансмиссия которого содержит карданный вал, подпружинен и имеет возможность перемещения с подшипниками.

Привод устройств для предварительного уплотнения шихты содержит электродвигатель постоянного тока, п= 970 м-1, N= 2,5 кВт, оснащенный клиноременной передачей 2, i= 3 (рис.2.6), ведомый шкив которой 3 посажен консольно на приводном валу 4 с эксцентриками виброщекового уплотнителя 5 (В-ЩУ). Синхронное вращение приводных валов 4 и 6 В-ЩУ и, соответственно, уплотняющих материал щек 7, 8 обеспечивается зубчатой парой 9, і=1, расстояние между параллельными пластинами В-ЩУ составляет (10 -60)-10" м, угол направленного вибровоздействия аввозд =60, частота вращения приводных валов с эксцентриками (е=(2-И0)-10 м) пЭКсц.в=(0,5-10)с" .

Колебательные вибровоздействия уплотняющим щекам 7, 8 передают корпуса эксцентриков 10, 11, посаженные на приводных валах 4, 6 и соединенные жестко с боковыми поверхностями параллельно расположенных щековых пластин 7, 8 ВЩУ. Последние в верхней части закреплены шарнирно со стенками бункера с помощью регулируемых серег 12, 13.

Крутящие моменты от приводных валов передаются посредством цепных передач 14, 15, червячных редукторов 16, 17, на валы двух уплотнительных валиков 18, 19, сопряженных в нижней части с бесконечными движущимися лентами 20, 21.

Исходный материал с низкой насыпной массой, проходя через зазор между уплотняющими валиками 18, 19 и бесконечными движущимися лентами 20, 21, уплотняется на первой стадии (Куіші). При повышенном влагосодержании материала избыточная жидкость отжимается. Вторая стадия предварительного уплотнения материала (КупЛ2) обеспечивается между вибрирующими щеками 7 и 8.

Нагнетание предварительно уплотненной в валковом предуплотнителе 18, 19 шихты в ячейки формующих элементов осуществляется с помощью нагнетательных валиков 22, 23, посаженных на приводных валах 4, 6 свободно. Вращение валиков обеспечивается за счет сил трения о материал, вовлекаемый в межвалковое пространство вальцов 24, 25 ПВА.

Методики проведения экспериментальных исследований

Для физического моделирования процесса брикетирования порошкообразных и вязкопластичных материалов нами разработаны стендовые экспериментальные установки (рис. 3.1, 3.2).

Выбор брикетов желобково-зубчатой формы (соответственно, формующих элементов) по сравнению с другими: овальными, сферическими и др. обусловлен следующими преимуществами:

Более равномерным распределением напряжений по объему спрессованных тел по сравнению с брикетами овальной формы; Отсутствием необходимости строгой синхронизации частоты вращения вальцов и совпадения полу форм формующих элементов; Возможностью использования специальных приспособлений - очищающих скребков при формовании вязкопластичных материалов и удалении брикетов из желобов вальцов; Использованием стандартных металлорежущих инструментов вместо дорогостоящих рапидовых фрез, используемых при фрезеровании ячеек овальной формы на поверхности вальцов (сталь 9хФ). Стендовая экспериментальная установка вальцевого пресса с формующими элементами желобково-зубчатого типа.

Стендовая экспериментальная установка (рис. 3.1) состоит из станины 1, на которой смонтирована на валах 2 в подшипниках пара вращающихся навстречу друг другу вальцов 3,4. Каждый из вальцов содержит насаженные на барабанах формующие элементы желобково-зубчатого типа 5.6. Формующие элементы представляют собой чередующиеся выступы (зубья) 7 и впадины (желоба) 8. Каждый из выступающих зубьев огибается с постоянным зазором волнообразной впадиной. Такое исполнение формующих элементов обеспечивает максимальный коэффициент использования рабочей поверхности (Кисп 0,92), надежный захват прессуемой шихты, простоту их изготовления и другие вышеуказанные преимущества.

Над прессом возможна установка специальных устройств, обеспечивающих выполнение различных технологических функций: вертикальный или горизонтальный смесители для гомогенизации, увлажнения или парообработки шихты, термоподогрева в них связующих; устройства для обезвоздушивания исходного материала с низкой насыпной массой или его механического предуплотнения.

Для брикетирования порошкообразных и вязкопластичных техногенных материалов нами апробированы различные способы их предварительной обработки (вибрирование, вакуумирование, увеличение столба массы и др.). Испытания подтвердили целесообразность использования для брикетирования техногенных материалов с низкой насыпной массой устройств шахтного типа, в которых может быть реализовано последовательное уплотнение материала от исходного значения его плотности р0 до рг, обеспечивающей необходимый коэффициент сжатия шихты в вальцевом прессе:

Проведенные на стендовой установке испытания показали, что без предварительного уплотнения материалов с низкой насыпной массой перед их брикетированием в вальцевом прессе получение качественных брикетов (с заданной плотностью, прочностью на сжатие, сопротивлением ударным нагрузкам, истиранию и др.) затруднено.

Кроме того, при использовании вязкопластичных техногенных материалов (перлитсодержащих смесей, целлюлозно-бумажных, золосодержащих отходов; отходов деревообрабатющей промышленности с поверхностно-активными веществами (ПАВ) или нефтешламовыми связующими) целесообразно использовать термоподогрев брикетируемой массы с ее виброуплотнением и обеспечением равномерной загрузки шихты в межвалковое пространство вальцевого пресса.

Для изучения технологических процессов подготовки материала перед его брикетированием, формования шихты в вальцевом прессе, условий выгрузки и транспортировки спрессованной продукции, классификации кондиционных брикетов и просыпи и др. нами разработан специальный технологический комплекс (рис. 3.2).

Технологический комплекс включает: приемный бункер 1 с разделительными перегородками, устройства для предуплотнения 2 прессуемой шихты, 3 - вальцевый пресс с формующими элементами желобково-зубчатого типа, ленточный питатель 4 с выгрузочным устройством, элеватор 5, винтовое транспортирующее устройство 6 для классификации кондиционной продукции и просыпи, 7 - патрубок возврата просыпи в приемный бункер, бункера 8 складирования готовой продукции с пересыпными устройствами для сушки и выгрузки брикетов.

Разработанный нами технологический комплекс позволяет моделировать технологические процессы подготовки и брикетирования шихты, дальнейшей классификации, транспортировки, складирования и тепловой обработки (сушки) готовой продукции - брикетов, а также установить наиболее рациональные схемы организации технологического процесса.

При изучении физико-механических характеристик техногенных материалов с различными свойствами, процесса их прессования в пресс 116 матрице на гидравлическом прессе, в вальцевом прессе с формующими элементами желобково-зубчатого типа и устройствами для предварительного уплотнения шихты, а также при исследовании режимов работы пресс-валкового агрегата использовались общепризнанные стандартные методики, а также разработанные нами методики экспериментальных исследований [180-186].

При изучении физико-механических характеристик исследуемых материалов : композиционной теплоизоляционной смеси (полидисперсные отходы перлитового производства, dcp ІбОмкм; измельченные целлюлозно-бумажные отходы, 1 2 + Змм; связующее - жидкое стекло); композиционной смеси с фибронаполнителем (измельченные целлюлозно-бумажные отходы, I 2 -ь Змм; эмульсия - компонент для повышения адгезионной способности ЦБО с битумным связующим; поверхностноактивное вещество ПАВ -активатор адгезионного взаимодействия); топливосодержащая смесь (отходы деревообрабатывающего производства - опилки (dcp = 0,2 -2,2мм), наполнитель смеси; нефтешламовое связующее) нами устанавливались следующие показатели: истинная и насыпная плотности компонентов и композиционных смесей (пикнометрический метод - рист, метод мерных сосудов - р0, объемная масса (плотность) уплотненных и спрессованных материалов (р,=—,кг/ 3); гранулометрический состав порошкообразных компонентов (ситовый анализ), ГОСТ 3584-73, удельная поверхность материалов (метод воздухопронициаемости, прибор ПСЦ-500, ТУ 25-11-77, S = \00 + \000M2 1кг, погрешность сг = ±о,5%; для волокнистых материалов - электронно-графический метод и электронно-оптический микроскоп БИОЛАМ-И в проходящем и отраженном свете разрешающей способностью 0, 3 мкм (х 1 500 раз) [180-186].

Технологический комплекс для утилизации топливосодержащих техногенных материалов

Весьма перспективным и востребованным направлением утилизации техногенных материалов является производство стабилизирующих фибронаполнителей (СФ),широко используемых в промышленно развитых странах Европы, Америки, Юго-Восточной Азии и др. при строительстве дорожных покрытий улучшенного качества из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА). Данному направлению дорожного строительства последние годы уделяется большое внимание и в России.

Обязательным компонентом ЩМА является стабилизирующий фибронаполнитель, изготавливаемый методом компактирования диспергированных отходов целлюлозно-бумажной промышленности (газет, писчей бумаги, ватмана и др.) с добавлением минеральных добавок и связующего. Стабилизирующий фибронаполнитель является одним из необходимых структурообразующих компонентов ЩМА, обеспечивает повышенную адгезию между компонентами, армирующее действие и повышенную сдвигоустойчивость поверхностного слоя покрытия.

На отечественном рынке основными поставщиками СФ являются зарубежные компании: VIATOP, TOPCEL, GENICEL и др., в основном-Германии и Швеции. Стоимость СФ составляет порядка 40-45 тыс.руб. за 1 тонну экструдированных гранул, что на 25-30% удорожает использование ЩМА в России. В то же время, в нашей стране только 35% бумажных отходов идет на вторичную переработку, в Японии же более 75%. В странах Европы ежегодно более 50 млн. тонн бумажных отходов идет на производство различных видов продукции.

Зарубежные компании, поставляющие СФ на отечественный рынок, обладают «know-how» по основным технологическим операциям производства СФ, диспергированию целлюлозно-бумажных отходов; смешению их с эмульгатором; обезвоживанию суспензии (по мокрому способу производства); компактированию композиционной смеси (экструдированию гранул),их сушке и др., а также - используемому оборудованию.

Разработанная нами технология брикетирования техногенных материалов с низкой насыпной массой может быть использована также для получения стабилизирующих фибронаполнителей ШМА.

Внедрение отечественной технологии и ресурсо-энергосберегающих агрегатов, объединенных в отдельные модули, для производства СФ имеет важное технико-экономическое и экологическое значение.

Технологический комплекс для производства СФ предусматривает следующие стадии: складирование исходного техногенного сырья - ЦБО; двухстадийное измельчение ЦБО; пневмотранспортирование, аспирацию и накопление измельченных ЦБО в бункерах; смешение измельченных ЦБО с эмульгатором и поверхностно-активным веществом; формование смеси в пресс-валковом агрегате с предварительным уплотнением шихты и последующей классификацией брикетов от просыпи на грохоте; сушку сформованных брикетов в барабанно-винтовом сушильном агрегате; взвешивание и упаковку СФ в биг-бэги; складирование и отгрузка потребителю готовой продукции.

Разработанный нами технологический комплекс (рис. 5.3.) для производства СФ содержит приемный бункер 3 мелкозернистых минеральных добавок, загружаемых с помощью элеватора 2. Минеральный компонент подается шнековым конвейером 4 в центробежный помольно-смесительный агрегат 5 (ЦПСА), где производится его тонкое измельчение и механоактивация (dcp.B3B 40 мкм), после чего минеральный компонент вертикальным шнеком 11 доставляется в горизонтальный шнековый питатель 6, в который подаются также техногенные волокнистые материалы (ЦБО, 1 2 -3 мм). В случае необходимости сюда же вводятся специальные пластифицирующие добавки. Композиционная смесь загружается в роторно-циркуляционный смеситель 10, куда подается органическое связующее из емкости 9.

Гомогенная композиционная смесь вертикальным шнеком 11 «а» загружается в вальцевый пресс 12 с устройствами для предварительного уплотнения шихты. Удаление просыпи осуществляется с помощью классификатора 13. Охлаждение спрессованных брикетов осуществляется в барабанно-винтовом охладителе 15, в который они подаются с помощью ленточного конвейера 14. Охлажденные брикеты также ленточным конвейером подаются для взвешивания в биг-бэгах на весы 16. Складирование готовой продукции осуществляется на складе 17, после чего брикетированные фибронаполнители автотранспортом 18 доставляются потребителю. 1 - автотранспорт с техногенным минеральным материалом; 2 - элеватор; 3 - бункер минеральных мелкозернистых материалов; 4 - шнековый конвейер; 5 - центробежный помольно-смесительный агрегат; 6 - шнековый питатель; 7,8-бункера техногенных волокнистых материалов; 9 - бункер органического связующего; 10 - роторно-циркуляционный смеситель; 11, Па - вертикальный шнек; 12 -пресс-валковый агрегат с устройством для предварительного уплотнения шихты; 13 - классификатор просыпи; 14 - ленточный конвейер; 15- барабанно-винтовой охладитель; 16 - весы; 17 - склад готовой продукции; 18- автотранспорт для отгрузки готовой продукции.

Разработанные нами технологические комплексы (рис. 5.1.-5.4) используют вальцевый пресс с устройствами для предварительного уплотнения шихты (патент РФ № 2473421) с различными физико-механическими характеристиками, а их продукция - сформованные из техногенных материалов брикеты используются для различного технологического назначения.

Изучение физико-механических и теплотехнических характеристик спрессованных брикетов и сформованных изделий

Полученные нами спрессованные в ПАВ брикеты (рис. 5.5), кроме требований к физико-механическим характеристикам (плотности; прочности при сжатии; сохранности, не менее 85%, при сбрасывании на бетонную плиту с высоты 2 м; истираемости - не более 10-15% во вращающемся сетчатом цилиндре в течение 30 мин.), должны удовлетворять ряду технологических требований, определяемых как условиями дальнейшей переработки спрессованных тел (длительностью транспортировки и характером динамических нагрузок), термообработки - наличием термоударов и др.), а также требований, предъявляемых к конечной продукции.

Похожие диссертации на ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ