Производство силикатного кирпича по струйной технологии —
Струйная технология получении смеси разработана в пашей стране на основе использования достижений прикладной газовой динамики, теории многофазных сред. Процессы перемешивания мелкозернистых смесей осуществляются во встречных сквозных закрученных потока» пара или сжатого воз- дула, движущихся со скоростями, близкими к звуковым. Основное оборудование струйный смеситель, рабочим органом которого является энергия вращающихся встречных струй сжатого воздуха или пара. Аэродинамические и нормодинамические процессы позволяют повысить интенсивность энергетических воздействий (На частицы силикатной смеси, находящиеся во взвешенном -состоянии при продвижении газовзвеси по длине струйного смесителя.
Указанная технология развивается в па правлении максимального (использования энергии пара ш динамических процессах, а не в статическом виде, как это в автоклавах. Пар примерно в 2 раза -интенсивнее воздействует на смесь по сравнению с воздухом, так как скорость пара пропорциональна его температуре. Критическая скорость пара на срезе сопла определяется по формуле
С помощью формулы (3) не трудно подсчитать температуру у поверхности частиц песка в зоне газовой струн при встречных столкновениях потоков газовзвеси. Наибольшая температура будет достигнута в том случае, когда частица — попадает в газовую струю в ядра постоянных скоростей. Подставляя в уравнение (3) значения Кп = 456 м/с, Т=398°К, Л = 1/427, 0,8, Ср 0,5, получим температуру торможения, равную 438Ж или 105°С. При давлении пара 4 кгс/ом2 температура торможения 188°С. Эта температура на поверхности твердых частиц, при которой кристаллический кварц подвергается растворению. Получить такую температуру пара в статическом состоянии возможно только при давлении 8—12 кге/ем2, тогда как в струйном смесителе на срезе сопел давление пара не превышает 2,2— 4 кгс/см2, а внутри корпуса смесителя 1,2 кгс/см2.
Струйный смеситель для перемешивания силикатной смеси в среде пара имеет свои особенности, так как он работает на паре высокой температуры. Смеситель состоит из корпуса формы, сваренного из двух параллельных металлических труб, по центрам которых вставлены полые -валы. По поверхности залов установлены полые штуцера с соплами для выхода пара из внутренней полости полых валов в рабочую зону корпуса смесителя. Штуцера установлены па поверхности валов по винтовой линии так, что при повороте валов каждая пара встречных сопел фиксируется в верхнем положении на одной горизонтальной оси с направлением сопел навстречу друг другу.
Часть сопел устанавливается в поперечном направлении, создавая встречные потоки пара или воздуха, (работающие на перемешивание. Другая часть сопел направлена параллельно продольной оси и создает потоки струй вдоль стенок корпуса, продвигая газовзвесь по длине смесителя, образуя одновременно газовую подушку, препятствующую абразивному износу стенок корпуса смесителя. Число сопел на двух валах смесителя 60—80. Размер отверстий сопел 4— 6 мм. Частота вращения валов 700.— 1000 об/мин. Валы вращаются синхронно навстречу друг другу, создавая встречные столкновения потоков газовзвеси с частотой 30000—40000 за 1 мин. В верхней части смесителя по всей длине установлена крышка, в которой имеется входное отверстие. В нижней части с противоположного конца имеется выходное отверстие для выхода газовзвеси. Длина смесителя 2500 мм.
Пар поступает внутрь валов из ресивера через отверстия, выполненные па их поверхности. Подшипники валов выполнены выносные, не соприкасающиеся с паром. Вся длина валов разделена- пробками на три отсека: в средний отсек поступает пар, а в крайние — вода для охлаждения подшипников, чтобы исключить их заклинивание. При наличии температуростойкой (до 180оС) смазки подшипники можно не охлаждать.
Материалы дозируются дозаторами непрерывного действия (для извести СБ-71 производительностью 20 т/ч, для песка СБ-90 производительностью 1.25 т/ч). Для дозирования воды рекомендуются насосы -непрерывного действия. Разделение газовзвеси на силикатную смесь и газ производится накопительном бункере, где отработанный пар отбирается -вентилятором, а смесь выдается из бункера шнеком «а конвейерную ленту II далее в раздаточные бункеры прессов.
Для интенсификации технологического процесса, повышения прочности кирпича, снижения расхода извести и уменьшения продолжительности производственного цикла производится двухступенчатое перемешивание силикатной смеси в среде пара. Последовательно устанавливаются два струнных смесителя, работающих на паре. На первую ступень обработки подается смесь без добавления воды и пар под давлением 4—5 кгс/см2. На вторую ступень пар поступает из первой ступени и дополнительно подается свежий пар с теми же параметрами, что на первую ступень (давление 4—5 кге/ом2).
Во второй ступени происходит дополнительная активная обработка поверхности зерен песка при встречных столкновениях и при воздействии высокой температуры, активизируя его к химическому взаимодействию с гидроокисью кальция. Происходит гашение не полностью погасившихся частиц извести. На выходе из второй ступени смесителя подается -вода, которая увлажняет смесь до заданной величины. Такой способ позволяет повысить дисперсность извести в пластичность смеси, улучшить ее однородность, сократить продолжительность автоклавной обработки и увеличить выпуск кирпича.
Проведены опытно-промышленные испытання струнной технологии приготовления силикатной смеси в среде пара сжатого воздуха в одноступенчатом струйном смесителе.
На Саратовском заводе силикатных конструкций проведены опытно-промышленные испытания нового способа приготовления силикатной смеси в струйном смесителе во встречных закрученных потоках сжатого воздуха. Использовали смесь активностью 11,7%. Средний предел Прочности кирпича составил 17,47 кгс/см2 против 112,96 кгс/см2 для кирпича, полученного по обычной технологии.
На Ярославском заводе силикатного кирпича впервые проведены опытно- промышленные испытания струйного способа перемешивания силикатной смеси закрученных встречных потоках пара давлением 4—5 кгс/ом2. Смеситель установлен в существующую технологическую линию. Производительность его 16 м3 смеси за 1 ч. Число штуцеров на двух палат 82, диаметр валов 160 мм. диаметр труб 320 мм, диаметр отверстий сопел 4—5 мм, частота вращения валов 700 об/мни, мощность двигателя 30 кВт.
Технологический процесс обработки силикатной смеси в среде пара на опытно-промышленной установке заключается в следующем. Отдозированные вяжущее и песок шнековыми дозаторами непрерывного действия подаются из струйный смеситель, где они при помощи встречных струй пара, вытекающего из сопел, переводятся во взвешенное состояние. При вращении штуцеров пар захватывает смесь и поднимает ее вверх. В этой зоне происходит столкновение двух противоположных потоков газовзвеси. При указанных параметрах смесителя за одну минуту потоки сталкиваются 128700 раз.
Смесь поступает в смеситель при влажности 2—6%, обрабатывается паром по всей длине смесителя до выходного отверстия при одинаковой температуре. У выходного отверстия газовзвесь встречается с факелом распыленной холодной воды и происходит ее увлажнение до оптимальной влажности. Готовая поступает в бункер И происходит отделение отработанного пара от твердых частиц смеси. Отработанный пар вентилятором удаляется из бункера для дальнейшего использования, а смесь подается конвейером в бункер формовочного прессам В процессе продвижения по смесителю во встречных закрученных потоках она интенсивно перемешивается, а твердые частицы извести и частицы Слабых пород в песке диспергируются за счет высокой температуры пара, абразивного воздействия зерен песка и за счет механических ударов при встречных столкновениях, превращая смесь в пластичную массу. При продвижении по смесителю в поры зерен извести проникает пар. В результате его взаимодействия с окисью кальция протекает твердофазовая реакция, при которой молекулы воды, непосредственно присоединяясь к окиси кальция, образуют гидроокись. У извести, отличающейся большой пористостью и высокоразвитой внутренней поверхностью, основное количество окиси кальция гидратируется внутри пор без поступлений ионов кальция в раствор.
В конце смесителя у выходного отверстия установлены форсунки, из которых подается вода. Распыленная вода сталкиваются, непогасившиеся зерна извести гасятся. Холодная вода снижает температуру смеси, что устраняет образование дефектов в структуре при формовании кирпича. Высокопластичная известь налипает на зерна песка, создавая на их поверхности оболочка, образуя макрогранулы силикатной смеси и повышая ее пластичность. При такой интенсивной обработке смеси в среде пара протекает ускоренный процесс гашения извести, не требующей дальнейший выдержки ее в силосах. В результате механических воздействий в смесь при многократных встречных столкновениях потоков и высокой температуры смесь приобретает свойства повышенной пластичности и формуемости. Повышается однородность смеси и прочность кирпича.
В опытах отформовано 8000 шт. кирпича, который подвергался тепловлажностной обработке в автоклаве по режиму 1+8+1 ч при давлении пара» 8 кгс/см2. Кирпич обрабатывался в автоклаве вместе с кирпичом заводского изготовления. Активность извести составляла 56 и 62%, активность смеси, полученной по струйной технологии, находилась в пределах 2—4,5%, смеси приготовления — 7—7.5%.
Для сравнительных исследований отобрано 60 образцов кирпича струйной технологии (5 шт. кирпича из каждой вагонетки). В первой партии средняя прочность кирпича, приготовленного из смеси активностью 4,3%. составила 200 кгс/см2, максимальная — 220 8 кгс/ом2. При этом сэкономлено 36% извести. Во второй партии средняя прочность кирпича, приготовленного из смеси активностью 4,4%, составила 204 кгс/см2, максимальная 236 кгс/см2. Извести израсходовано на 35% меньше. В третьей партии средняя прочность кирпича -из смеси активностью 3,5% составила 187 кгс/ом2, максимальная — 223 кгс/см. выше прочности кирпича заводского изготовления на 30%), экономия извести 501%.
Проведенные опытно-промышленные испытания струйного способа обработки силикатной смеси во взвешенном состоянии во встречных закрученных потоках пара подтвердили его эффективность.