Технические решения

2.9 Технические решения

При производстве слюдопласта, в частности слюдопластовой бумаги, на Слюдяной фабрике в г. Колпино образуется более 500 м³ отходов в год. Они представляют собой нерасщепленные пластинки и чешуйки слюды со средним размером 20 мм. Отходы находятся в отстойнике в водной среде и имеют 3-4 класс опасности. Складирование, вывоз и утилизация отходов не только наносят вред окружающей среде, но и являются экономически нецелесообразными. В настоящей работе принято решение о переработке этих отходов. Получаемый порошок слюды флогопит ГОСТ 19571-74, 19572-74, 19573-74 имеет влажность не более 3 % и размер частиц до 315 мкм. Данные качественные показатели вырабатываемой продукции определяют технологию производства, а с учетом заданной производительности, равной 1 тонне порошка в сутки, и основные конструктивные параметры оборудования. Таким образом, отходы подлежат помолу до необходимой тонины и сушке с предварительным центрифугированием. Итак, в данном дипломном проекте на тему «Установка для переработки отходов слюдопластового производства» приняты следующие технические решения:

·          Отходы транспортируются из отстойника в мельницу при помощи наклонного шнекового транспортера, частично измельчаясь и обезвоживаясь;

·          В качестве измельчителя используется шаровая барабанная мельница мокрого помола с волнистой футеровкой и улитковым питателем, периодически захватывающим слюду из приемного короба и направляющим материал в барабан;

·          Мельница работает в замкнутом цикле с гидравлическим классификатором. Гидроциклон отправляет деловую фракцию на дальнейшую переработку, а недомол - обратно в барабанную мельницу;

·          Для перекачки пульпы используются песковые или дисковые насосы, позволяющие перемещать материал с относительно высокой плотностью и содержанием твердого;

·          Слюдяная пульпа подлежит отжиму в осадительной горизонтальной шнековой центрифуге до влажности 30%;

·          Осадок шнековым транспортером направляется в сушилку кипящего слоя, которая может работать в непрерывном, периодическом и полунепрерывном режиме, сушка производится топочными газами с температурой 330 °С до влажности 1 %;

·          Для снижения уноса частиц слюды корпус сушилки выполняется расширяющимся;

·          Уносимые из сушильной камеры частицы улавливаются газоочистной системой, состоящей из циклона и рукавного фильтра;

·          Высушенная слюда транспортируется ленточным конвейером к фасовочно-упаковочному аппарату, где порошок фасуют в полипропиленовые мешки массой по 30 кг и запаивают;

Установка разработана для переработки отходов слюдопластовой бумаги, но может быть также использована для переработки и других отходов слюдяного производства. Наиболее крупные отходы могут поступать в барабанную мельницу через барабанный питатель, конструкция которого скомбинирована с улитковым питателем. Также возможно проведение измельчения в две стадии с использованием, например, роторной дробилки;

При переработке слюдопластовых отходов, содержащих в себе примеси, в сушилке кипящего слоя возможно проведение обжига. Наличие в этих отходах лака, смолы, бумаги и других примесей не дает возможности вторичного использования такой слюды без предварительной очистки. Одним из наиболее рациональных способов извлечения слюды из отходов является способ выжигания. Под воздействием высокой температуры сгорают органические примеси и образующиеся при этом углеродистые соединения уносятся потоком воздуха. Регенерированная слюда после обжига подвергается очистке на сортировочных машинах и может найти применение в производстве коллекторного миканита.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

3.1 Расчет барабанной мельницы

Технологический расчет шаровой мельницы для мокрого помола слюды заключается в определении диаметра и длины барабана и параметров его загрузки. Для определения диаметра барабана воспользуемся формулой расчета производительности мельницы. Производительность шаровых мельниц зависит от многих факторов, учесть которые теоретически обоснованной формулой сложно, поэтому практически ее рассчитывают по эмпирическим приближенным формулам, учитывающим лишь некоторые основные факторы.

В химической и горно-металлургической промышленностях принята эмпирическая формула

Q = k∙V∙D^0,6,(3.1.1)

где k - опытный коэффициент, учитывающий влияние размеров шаров, шаровую загрузку, плотность пульпы при мокром помоле, природу измельчаемого материала, крупность питания и готового продукта, циркуляционную нагрузку, схему измельчения и др.;

V - объем барабана, м³;

D - внутренний диаметр барабана, м.

Коэффициент k определяем по формуле:

k = (2,3∙10^-38∙10^-3)∙(d_н/d_к), (3.1.2)

где d_н - средний диаметр частиц материала до измельчения, равный 20 мм;

d_к - средний диаметр частиц материала после измельчения, равный 0,3 мм.

k = 5∙10^-3∙(20/0,3) = 0,33.(3.1.3)

Тогда, принимая отношение диаметра барабана к его длине, равным 1/1 (т.е. L = D), получим:

Q = k∙V∙D^0,6 = 0,33∙0,785∙D³∙D^0,6 =(3.1.4)

= 0,33∙0,785∙D^3,6 = 0,26∙D^3,6,

где V = π∙R²∙L = π∙(D/2)²∙D = π∙(D²/4)∙D = (3.1.5)

= 0,785∙D²∙D = 0,785∙D³.

Откуда

D = (Q/0,26)^1/3,6 ,(3.1.6)

где Q - производительность, равная 0,286 т/ч.

D = (0,286/0,26)^1/3,6 = 1,02 м.(3.1.7)

Тогда длина барабана равна L = D = 1,02 м.(3.1.8)

В результате выполненных расчетов принимаем к установке однокамерную барабанную мельницу для мокрого измельчения типа 4-ШМ-2. Ее технические характеристики приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Технические характеристики барабанной мельницы мокрого помола 4-ШМ-2

Определим параметры шаровой загрузки мельницы.

Размер шаров, загружаемых в барабан, зависит от размеров частиц измельчаемого материала и готового продукта, и может быть определен по следующему эмпирическому соотношению (формула В.А. Олевского):

d_ш = 4,8(lgd_к)d_н^0,5,(3.1.9)

где d_н - размер частиц материала до измельчения, равный 20 мм;

d_к - размер частиц материала после измельчения, 315 мкм.

d_ш = 4,8(lg315)∙20^0,5 = 53,6 мм.(3.1.10)

Шаровая загрузка барабанных мельниц составляет приблизительно 30 % от объема барабана, т.е. коэффициент заполнения барабана мелющими телами равен φ = 0,3. Коэффициент заполнения рассчитываем по формуле:

φ = M_ш /(ρ_н∙V),(3.1.11)

где M_ш - масса шаров;

ρ_н - насыпная плотность шаров, равная 3800 кг/м³;

V - объем барабана мельницы.

По этой формуле определим массу шаровой загрузки:

M_ш = φ∙ ρ_н∙V,(3.1.12)

M_ш = 0,3∙3800∙0,785∙1,2² = 1546 кг.(3.1.13)

Масса одного стального шара диаметром d_ш = 53,6 мм:

m_ш = ∙π∙r_ш³∙ρ,(3.1.14)

где r_ш - радиус шара;

ρ = 7800 кг/м³ – плотность стали.

m_ш = ∙3,14∙(26,8∙10^-3)³∙7800 = 0,63 кг.(3.1.15)

Число шаров в загрузке:

z = M_ш/m_ш, (3.1.16)

z = 1546/0,63 = 2454.(3.1.17)

Определим массу загрузки, состоящую из массы M_ш мелющих тел и массы измельчаемого материала, которую принимаем равной 14 % массы мелющих тел. Следовательно,

m_з = 1,14∙M_ш,(3.1.18)

m_з = 1,14⋅1546 = 1,762 т. (3.1.19)

Масса измельчаемого материала, находящегося в мельнице:

m_и = 0,14∙M_ш,(3.1.20)

m_и = 0,14∙1546 = 216 кг.(3.1.21)

В результате выполненных расчетов барабанная мельница мокрого измельчения 4-ШМ-2 имеет следующие параметры загрузки:

диаметр шаров d_ш = 53,6 мм;

масса шаровой загрузки M_ш = 1546 кг;

число шаров в загрузке z = 2454;

масса влажной слюды, находящейся в мельнице m_н = 216 кг. [3]