Выбор и характеристика способов дробления и помола сырьевых материалов.

Продолжительность 2 часа

Учебная цель - осуществлять выбор сырьевых материалов и технологию его переработки.

1. Краткие теоретические, справочно-информационные материалы по теме занятия.

При изготовлении строительных материалов и изделий сырье подвергают комплексу механических, химических, физико-химических, тепловых и других воздействий. В результате реализации в определенной последовательности этих технологических воздействий сырье либо изменяет только форму и размеры частиц вещества, получает большую однородность и очищается от загрязнений, либо претерпевает существенные изменения состава, внутреннего строения и качественных характеристик.

Каждая разновидность строительных материалов и изделий нуждается в специфической технологии. Последняя характеризуется своим технологическим регламентом, расходными коэффициентами по сырью и всем видам энергии, достижением экономически эффективных результатов и высоких показателей качества готовой продукции. В общей теории синтеза искусственного строительного камня роль технологии в структурообразовании и затвердевании материалов определена как основная. Это позволяет выделить общие стадии, характерные для производства строительных материалов и изделий.

К типичным переделам, предопределяющим процессы струк-турообразования у материалов и изделий, относятся: основные -подготовительные работы, перемешивание отдозированных сырьевых компонентов, формование и уплотнение изделий, специальная обработка изделий до полного их отвердевания, технический контроль качества готовой продукции; вспомогательные - контроль за соблюдением технологического регламента, транспортирование сырья и готовой смеси, складирование сырья и готовой продукции. Следует отметить, что на структурообразование влияют не только основные, но и вспомогательные переделы.

Технологический процесс получения материалов обычно начинается с подготовки сырья и заканчивается на стадии фиксации формы и структуры или на стадии придания им специальных свойств.

Повышение качества изделий, сокращение продолжительности технологического цикла и уменьшение производственных затрат возможно при использовании кондиционных сырьевых материалов, которые в результате специальной обработки повышают свою реакционную способность. Этот общий для всех технологий передел является подготовительным. На этой стадии технологии важно полнее раскрыть и по возможности увеличить потенциальную энергию сырья с тем, чтобы на последующих этапах (перемешивание, формование и т. п.) свободная внутренняя и поверхностная энергии перешли в другие ее формы, способствуя процессам формирования новообразований и фаз, отличных от исходных сырьевых, а также структуры готового материала (изделия).

Технологическая стадия подготовки сырья обычно начинается на складах предприятия по производству требуемой продукции и заканчивается после поступления компонентов в расходные бункера, бассейны и другие устройства дозаторного отделения смесительного узла. Однако часто эта стадия начинается уже на заводах - поставщиках исходных материалов. Так, например, в карьерах могут производиться дробление щебня до требуемых размеров, фракционирование, удаление пылеватых и глинистых частиц. Целесообразность осуществления подготовительных операций на заводе-поставщике или на заводе-потребителе определяется соответствующими экономическими соображениями и возможностью создания безотходных технологий.

В зависимости от разновидности сырья подготовительные операции заключаются в измельчении, помоле, распушке и других способах перевода сырья в тонкодисперсное состояние; фракционировании, просеве, промывке и других методах удаления вредных примесей и очищения поверхности; увлажнении или обезвоживании (сушке) сырья; нагревании, обжиге и охлаждении сырья перед употреблением в смесях; повышении однородности сырья по массе, прочности и другим качественным показателям, что нередко совмещается с физико-химической обработкой с целью дополнительного повышения активности поверхности частиц или изменения их полярности, поверхностного натяжения и т. п.

Очень важным и ответственным этапом на подготовительной стадии является повышение реакционной способности компонентов, что достигается переводом их по возможности в наиболее термодинамически неустойчивое состояние. Находясь в таком нестабильном состоянии, компоненты приобретают повышенную реакционную способность, реализующуюся в последующих технологических переделах. В основе технологических приемов, повышающих реакционную способность, лежат механохимические процессы, которые проявляются в изменении химического и фазового составов поверхности твердых тел при различных механических воздействиях. В нестабильное термодинамически неустойчивое состояние вещество может переводиться механическим (тонкое измельчение), термическим (обжиг) или химическим (осаждение из растворов веществ, находящихся в активном состоянии) путем.

Измельчение и помол - наиболее распространенные подготовительные операции. Уменьшение размеров частиц грубозернистых сырьевых материалов вызывается необходимостью: обеспечить определенное соответствие между размерами частиц смеси и конструктивными элементами изделий; облегчить технологические операции на стадиях приготовления смеси; повысить плотность и однородность дробленого материала; увеличить удельную поверхность порошкообразного вещества. Быстро увеличивающаяся с измельчением поверхность обладает особым запасом поверхностной энергии, которая в дальнейшем расходуется при смешении нескольких компонентов в общую смесь, при формировании изделий из смеси с протеканием реакций по поверхностям раздела.

Рациональный предел тонкости помола устанавливают опытным путем. Он может быть повышен применением при помоле поверхностно-активных веществ, оказывающих расклинивающее действие в микротрещинах и микродефектах и облегчающих помол или способных создавать на поверхности пленки, экранировать частицы и предотвращать их агрегирование. Кроме того, при высокой дисперсности помола имеется опасность потери активности порошкообразного материала в период его хранения в связи с поглощением посторонних веществ (пыли, влаги, газов и др.) из окружающей среды. Приходится учитывать и то, что с увеличением степени измельчения значительно возрастают механическая работа и расход энергии на измельчение.

Операцию измельчения нередко совмещают с разделением продукта помола по крупности частиц просеиванием, что называют фракционированием сырья.

Нередко исходные сырьевые материалы подвергают обогащению, т. е. повышению однородности по прочности, плотности и т. п. В основе методов обогащения лежат явления гравитации, а также используется разность в некоторых свойствах, например плотности (при флотации), и др.

Весьма важная роль в подготовительный период отводится тепловому воздействию на сырьевой материал, чтобы удалить избыточную влагу, нагреть до необходимой температуры или даже подвергнуть кратковременному обжигу с целью, например, частичной или полной его дегидратации, аморфизации, укрупнения частиц для понижения пластичности (например, глины).

На стадии подготовительных работ производят нередко также физико-химическую или химическую обработку сырьевых материалов. Она повышает активность подготавливаемых компонентов смеси, облегчает и ускоряет основную технологическую операцию, благоприятствует получению более плотного и прочного материала. Такая обработка заключается обычно в добавлении в смесь специальных веществ, выполняющих различные или комплексные функции - уплотняющие, минерализующие, порообразующие, гидрофобизирующие, коагулирующие и др. Она может быть совмещена с измельчением вещества или производится при смешивании.

Задачи, предусмотренные подготовительной стадией, могут решаться одновременно. Так, при помоле сырья происходит одновременно повышение его однородности и реакционной способности, а также придается наиболее удобный вид для дальнейшей переработки. Последней операцией подготовительного периода является дозирование компонентов, от точности которого зависит качество получаемой смеси и готового материала. Точность дозирования современных дозаторов, составляющая ±(1...2) %, является часто недостаточной. Для повышения точности дозирования добавок, вводимых в смеси в незначительных количествах, их разбавляют водой или другим растворителем и дозируют уже раствор, эмульсию или суспензию, в результате чего достигается требуемая точность дозирования.

Задание.Осуществить выбор технологии обработки сырьевых материалов и выбор способа дробления и помола сырьевых материалов для производства гипса, извести, цемента, керамики..