Установка для виробництва гіпсового в’яжучого

Установка для виробництва гіпсового в'яжучого, що включає джерело гарячих газів у вигляді топки, млин, циклони сушіння матеріалу та випа273 t 273 G c M1,5H2O CaSO 4 2H2 O D MCaSO4 2H2O 100 , де Корисна модель належить до промисловості будівельних матеріалів та може бути використана як установка для виробництва гіпсового в'яжучого. Відомі установки для виробництва гіпсового в'яжучого - шарові млини для випалу гіпсу, куди гіпс подається у вигляді кусків. У млинах матеріал підлягає помелу, висушуванню, а також дегідратації (випалу). Процес триває від 45хв до 1 години. Основним недоліком цих установок є низька якість готового продукту, тому що матеріал нерівномірно обпалюється [1]. Найбільш близькою за технічною суттю до пропонованої є установка для виробництва гіпсового в'яжучого, яка включає джерело гарячих газів, молотковий млин, циклони сушіння матеріалу і випалювання готового продукту, та додатковий трубопровід, який з'єднує джерело гарячих газів з циклоном випалювання матеріалу [2]. (19) UA но, виділеної з кристалів дигідрату сульфату кальцію, води і самого дигідрату сульфату кальцію, кг; ( CaSO 4 2H2O ) - вміст дигідрату сульфату кальцію в сировині, %; - дійсна швидкість руху газів, м/с; 3 - щільність газоповітряної суміші, кг/м , джерело гарячих газів у вигляді теплогенератора розміщено перед млином та через трубопровід з'єднано з додатковим циклоном випалювання матеріалу, який з'єднаний з циклоном випалювання готового продукту, а виходом - через додатковий трубопровід з дегідратором у частині знаходження його робочої зони. (11) P - продуктивність установки, кг/с; 3 V - секундні витрати теплоносія, м /с; G c - практична кількість сировини з урахуванням винесення пилу, яка подається на випал, кг/кг півгідрату; MH2O , MCaSO4 2H2O - молекулярна маса, відповід U г (13) V 48618 1,27 P 3 48618 Недоліком відомої установки є те, що вона дозволяє отримати в'яжуче з короткими термінами тужавіння та значні втрати тепла газового потоку. Початок тужавіння в даному випадку (2-3) хвилини. В установці матеріал обпалюється нерівномірно, не встигає повністю дегідратуватись і двогідрат сульфату кальцію, який є складовою частиною готового продукту, сприяє швидкому тужавінню, знижуючи якість готового гіпсового в'яжучого. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення установки для виробництва гіпсового в'яжучого, у якій за рахунок встановлення додаткових пристроїв: дегідратора, циклона випалювання матеріалу і джерела гарячих газів у вигляді теплогенератора, а також іншим з'єднанням елементів та формою дегідратора, що розраховується, забезпечується повне протікання реакції дегідратації за рахунок збільшення часу знаходження часток матеріалу в робочій зоні, та значне скорочення технологічних втрат тепла газового потоку і зменшення втрат енергії, і за рахунок цього, досягається підвищення економічності установки і ефективності процесу одержання матеріалу, а 1,27 P V 273 t 273 D 4 також його якості за рахунок збільшення термінів тужавіння, що дозволяє отримати в'яжуче зі збільшеними термінами тужавіння та підвищеної якості. Поставлена задача досягається тим, що установка для виробництва гіпсового в'яжучого, що включає джерело гарячих газів у вигляді топки, млин, циклони сушіння матеріалу та випалювання готового продукту, вентилятори нагнітаючий і витяжний, трубопроводи та додатковий трубопровід, який з'єднує джерело гарячих газів з циклоном випалювання готового продукту, згідно корисної моделі, вона додатково оснащена дегідратором, який встановлено між трубопроводом, що з'єднує джерело гарячих газів у вигляді топки з циклоном випалювання готового продукту, а також додатковими циклоном випалювання матеріалу і джерелом гарячих газів у вигляді теплогенератора, при цьому дегідратор виконаний змінного перерізу по довжині з розширенням у тій частині, де відбувається вихід газів в результаті протікання реакції дегідратації, при цьому гідравлічний діаметр дегідратора визначається по залежності G c M1,5H2O CaSO 4 2H2 O MCaSO4 2H2O 100 , г де Р - продуктивність установки, кг/с; V - секу3 ндні витрати теплоносія, м /с; Gc - практична кількість сировини з урахуванням винесення пилу, яка подається на випал, кг/кг півгідрату; MH O , 2 MCaSO4 2H 2 O - молекулярна маса, відповідно, ви діленої з кристалів дигідрату сульфату кальцію, води і самого дигідрату сульфату кальцію, кг; (CaSO42H2O) - вміст дигідрату сульфату кальцію в сировині, %; ω - дійсна швидкість руху газів, м/с; ρ 3 - щільність газоповітряної суміші, кг/м , а джерело гарячих газів у вигляді теплогенератора розміщено перед млиномта через трубопровід з'єднано з додатковим циклоном випалювання матеріалу, який з'єднаний з циклоном випалювання готового продукту, а виходом через додатковий трубопровід - з дегідратором у частині знаходження його робочої зони. У результаті використання корисної моделі, що заявляється, забезпечується одержання технічного результату, який полягає в забезпеченні повного протікання реакції дегідратації за рахунок збільшення часу знаходження часток матеріалу в робочій зоні, та в значному скороченні технологічних втрат тепла газового потоку і зменшенні втрат енергії. Наявність дегідратора, що виконаний змінного перерізу по довжині з розширенням у тій частині, де відбувається вихід газів в результаті протікання реакції дегідратації, діаметр якого визначається по пропонованій залежності, що рахується, та встановлений між трубопроводом, що з'єднує джерело гарячих газів у вигляді топки з циклоном випалювання готового продукту, приводить до збільшення часу знаходження часток матеріалу в робочій зоні за рахунок їх повторного проходження, що дозволяє здійснити повний процес дегідратації та веде до підвищення якості готового продукту. Додаткове джерело гарячих газів у вигляді теплогенератора дозволяє вже у процесі помолу в млині нагріти матеріал, що надходить у дегідратор, до температури його робочої зони, щоб не було різниці температур, що сприяє значному скороченню технологічних втрат тепла та зменшенню втрат енергії. А додатковий циклон випалювання матеріалу, який з'єднаний з циклоном випалювання готового продукту, а виходом через додатковий трубопровід - з дегідратором у частині знаходження його робочої зони, забезпечує повторне подання матеріалу у робочу зону дегідратора для збільшенні часу знаходження часток матеріалу в робочій зоні для повного протікання реакції дегідратації. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням, де зображена установка для виробництва гіпсового в'яжучого, яка пропонується. На кресленні позначено: 1 - дозатор матеріалу, 2 - млин, 3 - сепаратор, 4 - джерело гарячих газів у вигляді теплогенератора, 5 - трубопровід сушки, 6 - циклон сушіння матеріалу, 7 - трубопровід-патрубок подачі висушеного матеріалу, 8 - трубопровід, 9 додатковий циклон випалювання матеріалу, додатковий трубопровід-патрубок 10 подачі матеріалу в дегідратор 11, циклон випалювання готового продукту 12, 13 - джерело гарячих газів у вигляді топки, 14 - бункер готового продукту, вентилятори нагнітаючий 15 і витяжний 16, та трубопроводи 17, 18. Установка додатково оснащена дегідратором 11, який встановлено між трубопроводом, що з'єднує джерело гарячих газів у вигляді топки з цикло 5 48618 ном випалювання готового продукту. Щоб підтримати швидкість газового потоку на постійному рівні дегідратор виготовлено у формі змінного перерізу по довжині, наприклад, зрізаної піраміди, з розширенням у тій частині, де відбувається вихід газів в результаті протікання реакції дегідратації. А також 1,27 P V 273 t 273 D 6 зв'язали гідравлічний діаметр дегідратору залежністю з кількістю газів, які відділяються з матеріалу, швидкістю витання частинок матеріалу, температурою газового потоку та продуктивністю установки. G c M1,5H2O CaSO 4 2H2 O MCaSO4 2H2O 100 , г де Р - продуктивність установки, кг/с; V - секу3 ндні витрати теплоносія, м /с; Gc - практична кількість сировини з урахуванням винесення пилу, яка подається на випал, кг/кг півгідрату; MH O , 2 MCaSO4 2H 2 O - молекулярна маса, відповідно, ви діленої з кристалів дигідрату сульфату кальцію, води і самого дигідрату сульфату кальцію, кг; (CaSO42H2O) - вміст дигідрату сульфату кальцію в сировині, %; ω - дійсна швидкість руху газів, м/с; ρ 3 - щільність газоповітряної суміші, кг/м . Установка також оснащена додатковими циклоном випалювання матеріалу 9 і джерелом гарячих газів у вигляді теплогенератора 4. Джерело гарячих газів у вигляді теплогенератора 4 розміщено перед млином 2 та через трубопровід 18 з'єднано з додатковим циклоном випалювання матеріалу 9, який з'єднаний з циклоном випалювання готового продукту 12, а виходом через додатковий трубопровід 10 - з дегідратором 11 у частині знаходження його робочої зони. В помольносушильній частині установки рух сушильного агенту здійснюється за допомогою витяжного вентилятора 16, до якого приєднано трубопровід 17. Нагнітаючий вентилятор 15 забезпечує рух теплоносія (газового потоку в випалювально-дегідратаційній частині установки). А трубопровід 18 з'єднує циклон випалу 9 та додаткове джерело гарячих газів у вигляді теплогенератора 4, де гази, що відпрацювали у випалювально-дегідратаційній частині установки, підігріваються до температури, яка необхідна для сушки матеріалу. Установка для виробництва гіпсового в'яжучого працює таким чином. Гіпсова сировина проходить в установці суміщений помел і сушіння, а також теплову обробку в робочій зоні шляхом обпалювання у зваженому стані у результаті процесу дегідратації. Волога сировина за допомогою дозатора 1 подається в млин 2, де вона подрібнюється до часток заданого розміру. За допомогою джерела гарячих газів у вигляді теплогенератора 4 частки матеріалу уже в процесі помелу сировини в млині 2 нагріваються до необхідної температури. Це дозволяє довести матеріал до необхідної температури між матеріалом, що надходить у дегідратор, і температурою його робочої зони - (щоб не було різниці температур). Потім сировина виноситься в сепаратор 3, де розділяється. Недомелені частинки повертаються в млин 2 на подрібнення, а ті, що відповідають умовам необхідної товщини помелу - ≤0,2мм - сушильним агентом виносяться в трубопровід сушки 5. Сушильний агент (газовий потік) складається з толочних газів, які виробляються джерелом гарячих газів у вигляді топки 4 та газів, що відпрацювали у випалювально-дегідратаційній частині установки. Сушильний агент під час руху по трубопроводу сушки 5 висушує матеріал та виносить його в циклон сушіння матеріалу 6. В циклоні 6 газо-матеріальна суміш проходить сушіння і розділяється. Газ, який відпрацював, рухається по трубопроводу 17 і за допомогою витяжного вентилятора 16 викидається в атмосферу. А матеріал по патрубку трубопровода 7 потрапляє в трубопровід 8. По трубопроводу 8 рухається новий газовий потік (теплоносій), який підхоплює частинки матеріалу та виносить їх в додатковий циклон випалювання 9, де теплоносій знову відділяється від матеріалу. Матеріал по патрубку трубопровода 10 рухається в нижчерозташований дегідратор 11, у його робочу зону. Коли в матеріалі, який несе газовий потік, не відбувається ніяких реакцій, то об'єм газового потоку залежить тільки від температури, яка визначає щільність газу. При протіканні реакції в процесі пневмотранспорту матеріалу з одночасним теплообміном, процес ускладнюється тим, що з матеріалу відділяється газ, який збільшує об'єм газового потоку. При збільшенні об'єму газового потоку в трубопроводі зростає його швидкість. Для даного випадку це небажаний процес тому, що частина двогідрату сульфату кальцію не встигає дегідратуватись. А наявність двогідрату сульфату кальцію у готовому продукті - гіпсовому в'яжучому модифікації р - напівгідрату сульфату кальцію - призводить до скорочення термінів тужавіння. Щоб підтримати швидкість газового потоку на постійному рівні, дегідратор 11 виконано змінного внутрішнього перерізу тому, що в дегідраторі у результаті протікання хімічної реакції з матеріалу виділяється газ, який збільшує кількість газового потоку. А більша кількість газу призводить до зростання швидкості газового потоку і частинки матеріалу можуть менше часу знаходитися в дегідраторі 11. Виготовлення дегідратора 11 такого пропонованого змінного внутрішнього перерізу сприяє збільшенню часу перебування частинок матеріалу в дегідраторі, що створює умови для більш повного протікання процесу дегідратації гіпсової сировини при перетворенні її в гіпсове в'яжуче. Таким чином, у дегідраторі 11 здійснюється виділення газу в результаті розкладання двогідрату сульфату кальцію, який втрачає остаточну кристалічну вологу. В дегідраторі матеріал знову зустрічає газовий потік, підхоплюється ним і вино 7 48618 ситься в циклон випалювання готового продукту 12, в якому він відділяється від газу та рухається в бункер 14 готового продукту. Початок тужавіння матеріалу починається через (8-10) хвилин, в порівнянні з прототипом, де початок тужавіння складає (2-3) хвилини. Таким чином, при обпалюванні матеріалу у зваженому стані в робочій зоні, де збільшений час знаходження часток матеріалу (повторне проходження матеріалу робочої зони), здійснюється повне протікання реакції дегідратації. А проведення сушіння та теплової обробки при температурі робочої зони, що досягає 400°С, також сприяє повному протіканню реакції дегідратації та скороченню технологічних втрат тепла газового потоку. Крім того, пропонована установка дозволяє зменшити втрати енергії. Комп’ютерна верстка А. Рябко 8 По даній корисній моделі виготовлений дослідний зразок, що пройшов випробування у лабораторний умовах, які підтвердили працездатність установки та одержання очікуваних технічного результату і позитивного ефекту. Пропонована економічна установка для виробництва гіпсового в'яжучого може бути використана в промисловості будівельних матеріалів при виробництві гіпсових в'яжучих. Джерела інформації: 1. А.А. Пащенко и др. Вяжущие материалы. Киев. Вища школа. - 1985. - с.32. 2. Деклараційний патент України №49134 А, М. кл.7 В02С21/00, опубл. 16.09.2002 (прототип). Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601