ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Закономерности уплотнения материала и аппаратурное оформление метода прессования

Руда и рудные концентраты, металлическая стружка, отходы ме­таллургических заводов и обогатительных фабрик, стекольные шихты могут быть переработаны в куски-брикеты прессованием с добавлением и без добавления связующего вещества.

Метод прессования используется также в процессах таблетирова - ния, которым подвергаются различные материалы, в том числе шихта катализаторов, порошки бытовой химии, фармацевтические и витамин­ные препараты, концентраты в пищевой промышленности и другие ве­щества.

Механизм основной стадии брикетирования - прессование - в об­щем виде можно представить следующим образом. При небольшом дав­лении происходит внешнее уплотнение материала за счет пустот между частицами. Затем уплотняются и деформируются сами частицы, между которыми возникают силы сцепления. Высокое давление в конце прес­сования приводит к переходу упругих деформаций частиц в пластиче­ские, вследствие чего структура брикета упрочняется и сохраняется его заданная форма.

Механизм уплотнения дисперсных материалов при любом способе гранулирования, в том числе прессования, во многом определяется при­родой материала. Особый интерес в этом плане представляют шихты, в состав которых входят несколько компонентов имеющих различную природу, например, шихты для производства стекол.

Особенность прессования стекольных шихт заключается в том, что по структурно-механическим свойствам они занимают промежуточное положение между металлическими порошками, грунтами, минеральны­ми удобрениями и топливно-рудным сырьем. Так как стекольные шихты полидисперсные и многокомпонентные системы, а их свойства в зави­симости от условий подготовки к уплотнению сильно меняются, зако­номерности процессов прессования, выявленные при исследовании, на­пример, удобрения или металлического порошка, распространять на них нельзя. Однако некоторые общие закономерности процессов прессова­ния порошкообразных материалов при анализе процесса уплотнения стекольных шихт использовать можно. При уплотнении стекольной шихты в пресс-матрице, валковом или вальцовом прессах, ее плотность постепенно изменяется от насыпной до плотности твердого тела.

Анализ поведения шихт под давлением и возможности их прессо­вания можно провести при обработке в закрытой матрице, оценивая по­лучаемые при этом компрессионные кривые. Основываясь на общих за­кономерностях уплотнения сыпучих дисперсных материалов, можно выделить три фазы уплотнения стекольных шихт.

В первой фазе (заканчивается при давлении 200...350 МПа) уплот­нение материала происходит за счет упругой деформации каркаса, обра­зованного при засыпке в закрытую матрицу. При этом удельное давле­ние прессования создает напряжение, превышающее предел прочности при сдвиге каркаса, что приводит к его разрушению и перемещению частиц внутри засыпанного материала. Получить на этой фазе связан­ные, т. е. прочные, прессовки не удается.

Во второй фазе протекают структурные деформации частиц по­рошкового многокомпонентного полидисперсного материала. Интен­сивно идет переупаковка частиц, уменьшается пространство между па­рами и растет площадь контактов между частицами. В зависимости от состава шихты может протекать пластическое разрушение частиц мате­риала, заключающееся в их хрупком разрушении и пластической де­формации. В результате образуются прочные прессовки. Фаза заканчи­вается при давлении примерно 600 МПа.

В третьей фазе разрушаются отдельные частицы и при наличии в шихте пластичного компонента наблюдается пластическое затекание ма­териала в пространстве между порами прессовки. Плотность прессовки при этом меняется и достигает максимума при давлении около 800 МПа. Дальнейшее увеличение давления прессования может привести к массо­вому разрушению частиц шихты.

4 Процесс прессования шихт на валковом прессе происходит следую­щим образом. Исходная смесь 4 посту­пает в загрузочный бункер 3 валкового пресса (рис. 16.7). В результате движе­ния вращающихся навстречу друг дру­гу валков 7, сил трения и адгезии ших­та поступает в зазор между ними и уп­лотняется до плитки 5 требуемой тол­щины и плотности. Для предотвраще­ния механической перегрузки пресса в случае попадания в него инородного предмета один из его валков закреплен в подвижных опорах 2 и может пере­мещаться. При нормальной работе ва­лок удерживается в определенном положении пружинами или гидро­упорами. Давление на валки, формирующие плитку, обеспечивается гидравлической системой.

Детальные исследования брикетированной шихты показали, что физические и физико-химические свойства брикетов зависят как от хи­мического и гранулометрического состава шихты, так и от способа их изготовления, используемого связующего, формы и размеров брикетов, давления брикетирования, распределения температур, длительности хранения.

«Горячий» способ формования, при котором производится нагрев шихты до температуры 30...40 °С, позволяет получать достаточно проч­ные брикеты при относительно низком давлении прессования. Это уп­рощает выбор прессующего агрегата и уменьшает затраты на формова­ние. Нагрев шихты до этой температуры может быть осуществлен за счет теплоты, выделяющейся в результате реакции между содой, суль­фатом и водой.

Прокатка (компактирование) - уплотнение дисперсного мате­риала на валковом прессе. Промышленные валковые прессы серийно выпускают для прессования минеральных удобрений, металлических порошков, руд и топливно-рудных материалов, стекольных шихт и др.

Пресс состоит из валков с опорами, станин, привода и гидросисте­мы. Шейки валка установлены в конических роликоподшипниках, рас­положенных в корпусах. Корпуса подшипников одного валка во время работы неподвижны, а корпуса подшипников второго валка могут пере­мещаться и создавать необходимый зазор между валками. Зазор регули­руется вставками, размещенными между корпусами подшипников вал­ков. Усилие прессования, создаваемое валками, обеспечивается плунже­рами четырех гидроцилиндров одностороннего действия, которые под­жимают корпуса подшипников. Рабочее давление в гидроцилиндрах ре­гулируется от 0 до 23 МПа и создается гидросистемой, состоящей из на­соса с электродвигателем, бака для масла, аккумуляторов, предохрани­тельных и обратных клапанов. Валки снабжены устройством для охлаж­дения.

В табл. 16.1 приведены характеристики валковых прессов, предна­значенных для компактирования стекольных шихт и предложенных к промышленному внедрению. На рис. L6.8 представлена схема валкового пресса.

Таблица 16.1

Показатель

Валковый пресс

ВФ 052 У01

ВФ 052 У02

ВФ 052 У03

ГВ 520 УСШ

Производительность, т/ч

2...3

6...8

7...9

6...8

Мощность привода, кВт

70

35

30

30

Диаметр валка, мм

520

520

520

520

Длина валка, мм

300

350

350

350

Усилие прессования, кН

1200

900

900

1000

Частота вращения валка, с 1

1,0

0,8

0,6

0,8

Масса, т

18

14

12,5

12

Г од выпуска

1986

1989

1990

1992

На фундаментной плите установлены литые стальные станины с траверсами, несущие корпуса с валковыми подшипниками. В подшип­никах размещены шейки двух чугунных валков. Валки приводятся в движение от электродвигателя через коническо-цилиндрический редук­тор, приводные и фрикционные зубчатые колеса. Привод и пресс монти­руют на одной фундаментной плите. Корпуса подшипников заднего вал­ка закреплены неподвижно, а корпуса переднего могут перемещаться в направляющих станины. Пресс снабжен механизмом для регулировки зазора с предохранительными шайбами, имеющим как ручной, так и электропривод.

В случае перегрузки пресса или попадания между валками ино­родного тела предохранительные шайбы срезаются и валки автоматиче­ски останавливаются.

Длина валков позволяет устанавливать два бункера и одновремен­но уплотнять шихту двух типов. Недостатками пресса являются отсутст­вие гидравлической системы регулирования усилия валков и изготовле­ние валков из чугуна.

Рис. 16.8. Валковый пресс:

1 - подшипники переднего валка; 2 - аварийное устройство; 3 - охлаждающее устройство; 4 - механизм регулировки зазора; 5 - сливная воронка; 6 - ванна;

7 - станина; 8 - фундаментная тита; 9 - траверса; 10 - ограничительные стрелы;

11 поддон; 12 электродвигатель; 13 редуктор;

14 - подшипники заднего вата; 15 - вати

Брикетирование. Разновидностью процесса уплотнения является прессование на валках с профилированной в виде ячеек поверхностью. На таких прессах, называемых вальцовыми (брикетными), можно полу­чать брикеты заданных размеров и формы: в виде лепешки, линзы, шара и т. д. Вальцовые прессы выполнены из двух валков одинакового диа­метра, вращающихся навстречу друг другу. На валки надеты стальные сменные бандажи, на износостойкой поверхности которых выполнены симметричные углубления, соответствующие форме брикетов.

Процесс прессования (вальце­вания) на вальцовых прессах (валь­цах) проходит следующим образом. Шихта поступает из загрузочного бункера подпрессовывающего уст­ройства 1 (рис. 16.9) в зону отстава­ния 2, затем проходит зоны откры­тых 3 или закрытых 4 ячеек и выхо­дит в виде брикетов заданной фор­мы. Основное силовое воздействие на шихту осуществляется в зонах от­ставания и закрытых ячеек. В зоне отставания действуют силы, не обес­печивающие устойчивого состояния шихты. Слои шихты попадают в зону более высоких давлений с разной скоростью, меньше скорости движения поверхности вальца. Уплотнение и сдвиг шихты происходят по цилиндрической поверхности.

В зоне ячеек шихта, связанная с их поверхностью, не вытесняется действующими на них силами, здесь отсутствует перемещение материа­ла из одной пары ячеек в другую. Рост давления приводит к запрессовы - ванию шихты в зону ячеек. Условия захвата шихты в вальцах определя­ются в первую очередь диаметром валков: чем он больше, тем выше удельное давление прессования Между удельным давлением прессова­ния, прочностью брикетов существует прямая зависимость, сохраняемая до определенного предела.

Очень высокие давления нарушают структуру брикетов, умень­шают пористость, что снижает их прочность. При брикетировании со связующими добавками высокие давления могут выдавливать их на по­верхность брикетов, что приводит к залипанню ячеек пресса шихтой, слипанию брикетов во время их транспортировки и хранения.

Недостатком вальцов является взаимное смещение полуформ, вы­зывающее образование в них ассиметричных брикетов. Прочность бри­кетов при этом падает на 10...20 %.

Узлом, определяющим надежную работу пресса, являются фор­мующие валки. Прессы выпускают с накладными сегментами или бан­дажами, имеющими ячейки, с коваными валами, на которых установле­ны зубчатые колеса. На прессах низкого давления применяют сдвоенные кованые валки меньшего диаметра, выполненные из полой ребристой отливки (рис. 16.10).

Наряду с коваными валка­ми и валками с кольцевыми бандажами часто применяют упрочненные сегментные эле­менты, предназначенные для тяжелых условий работы при уплотнении абразивных мате­риалов. Представляют интерес бандажи, собираемые в теле валков из разъемных колец ко­нического сечения. Сегментные элементы небольших размеров изготавливают из специальных сталей, которые не подходят для изготовления корпуса цело­го бандажа.

Бандажи вальцовых прессов выпускают с ячейками различной формы и размеров.

Добавить комментарий

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Технологические схемы процессов гранулирования дисперсных материалов

К основному оборудованию для промышленного уплотнения дис­персных материалов относятся смеситель, устройство для уплотнения (тарель, пресс, экструдер и др.), конвейер, сушилка или классификатор. Обязательными в установках являются системы пылеулавливания, включающие как …

Гранулирование в псевдоожиженном слое

В псевдоожиженном слое получают гранулы удобрений, таких как карбоаммофоски, карбамида, аммиачной селитры, нитрофоски, аммофо­са, а также кормовых дрожжей, лекарственных форм, алюмосиликатов, порошков синтетических цеолитов и др. Сущность процесса заключается в …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.