Приоритетные пути развития и реализацииновых технологий, отвечающих требованиям промышленной экологии
1. Ресурсосберегающая техникапроизводства стеклянного волокна
В химико-технологическую систему производствастекловолокна входят следующие подсистемы, операторы и процессоры:
A. Подсистема выработкинепрерывного стеклянного волокна с показателями качества, соответствующими определенным стандартам.
I. Оператор выработки непрерывногостекловолокна: 1 — процессор намотки стеклонити на бобины, 2 — процессорсмачивания пучка волокон ззмасливателем, 3 — процессор формирования пучка волокон,4 — процессор расплавления стеклошариков, 5 — процессор дозированиястеклошариков.
B, Подсистема выработки стеклянных шариков.
I. Оператор выработки готовыхстеклошариков: 1 — процессор охлаждения отжига готовых стеклошариков, 2 — процессор формования заготовок стеклокапли в шарики, 3 — процессортранспортировки заготовок стекломассы, 4 — процессор дозирования струистекломассы на заготовки, 5 — процессор формирования струи стекломассы.
С*. Подсистема образования стекломассы из компактированной шихты с заданнымипоказателями.
I. Операторобразования стекломассы из компактированной шихты с заданными показателями: 1 — процессор охлаждения стекломассы, 2 — процессор гомогенизации стекломассы, 3 — процессор осветления стекломассы, 4 — процессор стеклообразования, 5 — процессор силикато-образования.
II. Операторпламенного нагрева стекломассы: 1 — процессор пламено-го нагрева стекломассы, 2- процессор дозирования топлива.
III. Оператордозирования и загрузки компактированной шихты и стеклобоя: 1 — процессордозирования компактированной шихты, 2 — процессор дозирования стеклобоя, 3 — процессор транспортировки компактированной шихты, 4 — процессор транспортировкистеклобоя.
IV. Операторвторичного использования тепла отходящих газов: 1 — процессор рекуперации теплаотходящих газов, 2 — процессор дозирования воздуха.
С2. Подсистема классификациикомпактированной шихты по фракциям.
1. Оператор классификациикомпактированной шихты: 1 — процессор транспортировки возвратных фракций, 2 — процессор классификации компактированной шихты по фракциям, 3 — процессордробления компактированной шихты.
/>
С3. Подсистема образованиякомпактироованной шихты с заданными технологическими и структурно-деформационнымисвойствами.
I. Оператор охлаждения и упрочнениякомпактированной шихты: 1 — процессор транспортировки компактированной шихты ипросыпи, 2 — процессор упрочнения компактированной шихты за счет протеканиятвердофазных реакций и тепломассообменных процессов.
II. Оператор образованиякомпактированной шихты в виде плитки с заданными технологическими иструктурно-деформационными свойствами:
1 - процессорохлаждения плитки после ее выхода из валкового пресса, 2 — процессоробразования из порошкообразной шихты компактированной в виде плитки, 3 — процессор предварительного уплотнения порошкообразной шихты, 4 — процессор дозированиявозвратных фракций, 5 — процессор дозирования порошкообразной шихты.
С4. Подсистема увлажнения исмешения порошкообразной шихты. 1. Оператор увлажнения и смешения порошкообразной шихты: 1 — процессор смешения исходных компонентов в гомогенную смесь,
2 — процессор увлажнения и дозированиясвязующего компонента, 3 — процессор дозирования компонентов шихты.
Аналогичным образом анализируетсяоператорная модель с эколого-экономических позиций.
Техника измельчения ПМ
Промышленная установка газоструйного измельчения кварцевого песка представлена на р и с.2.
Энергоносителем является или холодныйвоздух, или нагретая газовоздушная смесь. Исходный кварцевый песок с размеромчастиц не более 0,8 мм и влажностью до 0,5% через дозатор по течкам поступает винжекционные узлы, где увлекается скоростным потоком горячего воздуха содновременным термическим ударом и в разгонных трубках ускоряется до 300-400м/с. Оптимальные режимные параметры промышленной установки для достижениянеобходимых дисперсионных характеристик измельченного кварцевого песка представленыв табл. 1.Наименование параметров Характеристика параметров Режим 1 Режим 2
Удельный расход энергоносителя, нм3/т кварцевого песка 1440 1100
Расход энергоносителя, hmj/h 2600 2400 Температура энергоносителя, °С 35 590 Удельный расход электроэнергии, кВт ч/т измельченного кварцевого песка 7,4 6,0
Длительная промышленная эксплуатацияустановки в различных аэродинамических и температурных диапазонах показала, чторабота измельчителя в режиме 1 является наиболее приемлемой для заводскихусловий и позволяет получать заданные технологическим регламентомхарактеристики сырья.
Для компонентов с твердостью 3-5 ед. пошкале Мооса на базе ударно-отражательного измельчителя разработана технология измельчения карбонатногосырья, предусматривающая ввод в измельчитель ПАВ в количестве 0,03-0,4% сплотностью, промежуточной между насыпной плотностью исходного и насыпнойплотностью измельченного сырья. С целью повышения надежности и снижения износарабочих органов измельчителя на первых двух стадиях в питание дробилкидополнительно вводится измельченный продукт в количестве 7-25%, а напоследующих стадиях это количество уменьшается до 1-5%, причем дополнительновводимый продукт увлажняется до 0,2-3,5% боросодержащим 30-70%-ым раствором илиобрабатывается порошкообразным боросодержащим сырьем в количестве 2-7%-ым судельной поверхностью в 1,1-2,3 раза превышающей удельную поверхностьизмельченного карбонатного сырья. Дополнительно карбонатное сырье передизмельчением однократно-трехкратно может обрабатываться 7-25%-ым подогретым до65-95 °С водным раствором А!203 и CaF2, включающим компоненты в следующемсоотношении: А1203 — 11-18; CaF2 — 0,5-4 в количестве 0,5-10% от массысырья, и подвергаться одно-трехкратному охлаждению путем эндотермического ударадлительностью 0,5-2,5 мин.
На рис. 3 представленаусовершенствованная технологическая схема аэробильного измельчения известняка идоломита, реализованная на заводах стеклянного волокна.
/>
Отличительной особенностью данной схемыявляется конструкция ударной поверхности ротора измельчителя, выполненная сосквозными вдоль оси каналами. Универсальность оборудования и постоянстводисперсного состава независимо от минерального состава сырья обеспечиваетсяэффектом периодического увеличения скорости ротора измельчителя в 1,5-1,65раза, затем — уменьшения до первоначального значения.
Техника смешения порошковыхматериалов
Целью смешения ПМ является получение высокооднородной,активированной смеси из компонентов с различными фракционными и химическимихарактеристиками, а также в ряде случаев ввод технологических и увлажняющихдобавок.
На рис. 4 представлен вариантресурсосберегающей технологической схемы пневматического смешения-измельчения стекольной шихты. Процесс смешения ваппарате основан на принципе «единый бункер». Поступившие совместно взвешенныекомпоненты шихты пневматически смешиваются системой струй воздуха, создающихпульсирующие вихревые условия внутри смесителя, что и позволяет создатьгомогенную смесь компонентов. Длительность смешения составляет 2-3 мин, асреднее потребление воздуха — 425 м3/ч при стандартной температуре идавлении. После окончания процесса смешения сырьевая смесь пневматически транспортируетсяна следующую заранее выбранную стадию процесса примерно за 5 мин. Заполнениесмесителя компонентами занимает около 1 мин. Отработанный воздух выпускаетсячерез рукавный фильтр. Ниже приведены технические характеристикисмесителя-измельчителя.
1. Вместимость — 1250 кг.
2. Корпус — излистовой низкоуглеродистой стали толщиной 10 мм.
3. Выпускнойклапан — 0 406 мм. Клапан воздушного фильтра — 0 150 мм.
Выпускной клапан — 0 101,6 мм.
4. Массаоборудования — 1080 кг.
Размер компонентов шихты — Д — 400 мкм.
5. Влажность — 0,8%, исключая отходы стекловолокна и технологических связующих.
6. Масса однойпартии шихты — 1250 кг.
7. Длительностьотвесов компонентов шихты, смешения -измельчения и транспортировки ~ 22 мин.
8. Длительностьпоследующих циклов взвешивания, смешения-измельчения и транспортировки — 12мин.
9. Насыпнаямасса шихты — 960 кг/м3.
Некоторые другие технологическиехарактеристики представлены в табл. 2.