Агрегирование полимерных отходов

В результате большого числа экспериментов предложены различные варианты подачи сырья на тарельчатый гранулятор (рис. VII-11) [6, 177]. Гранулирование возможно и на горизонтальном диске, эксцентрично и параллельно которому установлен дополнительный диск меньшего диаметра. Диски вращают в противоположные стороны с разной скоростью, создавая встречные потоки и интенсифицируя агломерацию материала. Конструктивно сходны с тарельчатыми центробежные грануляторы. Принципиальным отличием последних является то, что движение окатываемых гранул осуществляется не гравитационными, а центробежными силами. Материал и связующее подают в центр горизонтального диска, вращающегося со скоростью 300-- 1500 об/мин и имеющего рифленую поверхность. Продвигаясь от центра к периферии, порошок комкуется и окатывается.

Для увеличения времени окатывания диск снабжают неподвижными концентрическими перегородками с отверстиями (рис. VII-12,а) [101]. Для получения частиц заданного размера над основным диском устанавливают пластины, медленно вращающиеся в противоположную сторону (рис. VII-12,б) [ 103]. Поскольку в центробежном грануляторе динамическое воздействие на частицы больше, чем в тарельчатом, количество связующего, необходимого для получения гранул данного размера, меньше, чем в тарельчатом. Однако это же воздействие способствует более интенсивному налипанию материала па рабочую поверхность. Установка скребков препятствует нормальному окатыванию. Конструкцию и производительность тарельчатого гранулятора выбирают в соответствии с видом продукта. В табл. VII-2 представлены характеристики промышленных грануляторов для некоторых продуктов. Производительность тарельчатого гранулятора, используемого в химической промышленности, достигает 50 т/ч или, считая на поверхность тарелки, 0,5-- 3,0 т/(м²*ч) при удельных энергозатратах 1--5 кВт-ч/т. В металлургической промышленности работают еще более производительные аппараты. Для получения 125 т/ч гранул магнетита диаметром 10--15 мм или 20--25 мм используют тарелки диаметром б м. Сравнивая работу барабанных и тарельчатых грануляторов, следует отдать предпочтение тарельчатым, поскольку они обладают лучшим классифицирующим действием, требуют меньше рецикла, удобны в эксплуатации, так как допускают визуальное наблюдение, возможность регулирования параметров, сравнительно легко поддаются наладке при переходе на другой продукт, имеют меньшую массу и габариты. Однако тарельчатый гранулятор не эффективен при проведении процесса, сопровождаемого химическими реакциями (например, аммонизации), и менее удобен для удаления пыли и испарений. Гранулирование методом окатывания можно производить в лопастном грануляторе. Конструктивной особенностью таких аппаратов является наличие одного или двух вращающихся валов с лопастями, расположенными по винтовой линии (рис. VII-13). Валы заключены в неподвижный корпус в виде корыта или образованный пересечением двух параллельных цилиндров. В корпус подводится сухой материал, жидкость, а при необходимости и другие компоненты (пар, аммиак и др.). Принцип гранулирования основан на интенсивном перемешивании и разности скоростей материала и лопастей. В двухвальном аппарате валы вращаются в противоположные стороны так, что лопатки опускаются по периферии и поднимаются, касаясь друг друга и очищаясь при этом в центре. Сухие компоненты подают в верхнюю часть аппарата между валами. В нижней части по центру аппарата под слоем материала располагают распределители реагентов. Для создания требуемой высоты слоя перед выгрузной течкой устанавливают переливные пороги. Иногда эти пороги препятствуют выгрузке крупных комков, что приводит к заклиниванию валов. Во избежание этого явления высоту слоя поддерживают, создавая подпор неравномерным расположением лопаток, расстояние между которыми сокращается от места загрузки к месту выгрузки. Стенки гранулятора очищаются концами лопаток; зазор между ними и стенкой должен составлять не более 5% от диаметра корпуса.

В лопастном грануляторе обеспечивается хорошее смешение материала и однородность получаемого продукта, вязкость которого может быть значительно больше, чем в барабанных или тарельчатых грануляторах. Другим преимуществом лопастного гранулятора является возможность отклонения от рабочего режима в большей степени, чем в других аппаратах, что обусловлено самоочисткой движущихся элементов. К недостаткам лопастных грануляторов следует отнести сложность подачи компонентов под слой и трудность визуальных наблюдений. Характеристика лопастных грануляторов, применяемых для гранулирования некоторых продуктов, приведена в табл. VII-3. Окружная скорость вращения лопаток гранулятора обычно не превышает 1,0--1,5 м/с.

При увеличении скорости концов лопаток до 15-- 30 м/с резко изменяется механизм гранулообразования, преобладает ударный эффект и 'Процесс агломерации интенсифицируется: возрастает скорость роста гранул, фракционный состав становится более однородным, меньше расходуется связующего. Та кие грануляторы, названные скоростными, имеют высокие производительности, пригодны для очень вязких материалов. Однако износ гранулирующих элементов и энергозатраты на гранулирование несколько выше, чем в обычных грануляторах. Кроме ротационных в промышленности применяют, хотя и в меньшем масштабе, ленточные грануляторы (рис. VII-14). Аппарат в виде наклонного ленточного транспортера, движущегося вверх навстречу скатывающимся под действием собственного веса частицам, работает по принципу барабана, однако менее металлоемок. Известны качающиеся вперед -- назад транспортеры-Транспортеры с вогнутой поверхностью и регулируемым углом наклона занимают меньшую площадь. При движении ленты гранулы по мере укрупнения скатываются вниз и, достигнув заданного размера, покидают окомкователь.

Скатыванию вбок препятствуют неподвижные борта. Транспортеры часто применяют как приставку к дисковому гранулятору. Недостатком ленточного гранулятора является трудность его герметизации и необходимость частой наладки, так как лента растягивается. Для виброгранулирования применяют аппараты с вибрирующими корпусом или отдельными деталями, помещенными в слой материала. Широкое применение получили аппараты с цилиндрической горизонтальной рабочей камерой, совершающей круговые или эллиптические колебания в вертикальной плоскости. Эти аппараты выполняют однокорпусными или двухкорпусными. Привод однокорпусных грануляторов осуществляют дебалансными вибраторами, двухкорпусных -- эксцентриковыми. Однокорпусные аппараты с одной камерой выполняют с центрально расположенным вибратором, с несколькими вибраторами (рис. VII-15,б) и с вынесенным вибратором (рис. VII-15,в). В грануляторе с двумя камерами вибратор устанавливают в центре тяжести подрессоренной части аппарата. Выносной вибратор обычно крепят в точке, сдвинутой по окружности относительно вертикальной оси на 45°. Такое расположение вибратора вызывает движение камеры по траектории в виде эллипса. Дополнительные поворотные колебания камеры интенсифицируют циркуляционное движение слоя и способствуют его окатыванию. Для гранулирования применяют также лотковые аппараты, имеющие небольшую высоту и позволяющие организовать любой характер потока реагентов или фаз.

грануляция дисперсный отход окатывание

На рис. VII-16 показана принципиальная схема такого гранулятора, состоящего из лотка, закрепленного пружинами на тяжелом основании. Почти вдоль всего лотка с нижней его стороны проходит ребро жесткости, к которому на шарнире прикреплен шатун эксцентрикового вибратора. Определенный наклон пружин при работе вибратора создает возвратно-поступательный характер движения лотка в направлении, нормальном к оси пружин, обеспечивая заданный угол бросания материала относительно поверхности лотка. Лоток имеет двойное дно, образующее короб для подачи теплоносителя. Аппарат снабжен патрубками для подвода и отвода теплоносителя и твердого материала, а также распределителем жидкой фазы. Тяжелое основание опирается на пол через резиновые амортизаторы. В зависимости от конкретных условий конструктивное оформление отдельных узлов может изменяться. Значительное сокращение занимаемой площади и возможность использования гранулятора как подъемного механизма побуждают к конструированию вертикальных спиральных аппаратов. Такой аппарат состоит из трубы, снаружи или внутри которой по винтовой линии проходит лоток. Вибропривод сообщает аппарату направленные под некоторым углом к поверхности лотка винтовые гармонические колебания, обеспечивающие определенный угол бросания и направленное перемещение материала, вверх по лотку. Отличительной особенностью конструкций виброгрануляторов является налиме гибких соединений всех патрубков аппарата с цеховыми коммуникациями, что при высоких температурах и агрессивных средах не всегда осуществимо. Введение вибрирующих элементов в слой материала позволяет увеличить площадь контакта частиц и интенсифицировать процесс гранулообразования без вибрации корпуса и при жестких соединениях трубопроводов. Анализируя конструкции грануляторов, в которых реализуется принцип окатывания частиц, следует отметить, что каждый аппарат имеет свои преимущества и недостатки. Выбор той или иной конструкции зависит от степени изученности процесса, технических возможностей изготовления и монтажа аппарата, подготовленности производства к эксплуатации гранулятора. Для производства минеральных удобрений методом окатывания наиболее широко применяют барабанные грануляторы, поскольку они являются высоко произвоительными аппаратами, обеспечивают сравнительно высокий выход целевой фракции, возможность проведения химической реакции одновременно с гранулированием и возможность проведения процесса без загрязнения помещения. Однако следует совершенствовать и конструкции аппаратов других типов, особенно виброгрануляторов и скоростных грануляторов, позволяющих интенсифицировать процесс гранулирования и улучшать качество продукта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Использование попутных продуктов обогащения железных руд в строительстве на Севере/Прокофьева В. В., Боженов П. И., Сухачева А. И., Еремин Н. Я.-- Л.: Стройиздат, 1986.-- 176с.

Сулименко Л. М., Альбац Б. С. Агломерационные процессы в производстве строительных материалов.-- 1994.-- 247 с.

Классен П. В., Гришаев И. Г. Основы техники гранулирования.-- М.: Химия, 1982.-- 272 с.

Удаление и складирование золошлаков тепловых электростанций. Варианты и перспективы развития/Вишня Б. Л., Уфимцев В. М., Сирота Ю. Л. и др.//Гидротехническое строительство.-- 1994.-- № 11.-- С. 24--29.

Винер А. М., Кашкаха А. В., Уфимцев В. М. Система удаления и складирования золошлаков Березовской ГРЭС-1, предварительно гранулированных в виде самотвердеющнх смесей//0храна окружающей среды на ТЭС и АЭС: Сб. науч. тр. АТОП.-- М.: Энергоиздат, 1985-- С. 20--25.

Уфимцев В. М. и др. Результаты опытно-промышленной грануляции золы березовского угля//Энергетическое строительство.-- 1984.-- № 11.-- С. 51--53.

Изменение строительных свойств гранулированной золы КАТЭК и их влияние на окружающую среду при хранении в атмосферных условиях/Уфимцев В. М., Кайбичева М. Н., Доманская И. К. и др.//Энергетическое строительство.-- 1987.-- № 6.-- С. 78--79.

Размещено на Allbest.ru