Метод обогащения песков для бетонов в огневой установке
B Директивах XXIV съезда КПСС развития народного хозяйства СССР предусмотрено улучшение использовании материальных ресурсов в строительстве. Экономия цемента за пятилетие должна составить 8—il 0%. В настоящее время непроизводительно расходуется до 15% цемента. Значительный его перерасход определяется низким качеством заполнителей при производстве бетоном. Однако вопросам подготовки заполнителей уделяется недостаточное внимание. Планы строительства обогатительных предприятий систематически не выполняются.
ГОСТ 8736—67 предусматривает обогащение природного песка. Качество бетона в значительной мере определяется показателями песка: гранулометрическим составом, содержанием различных примесей, формой и состоянием поверхности зерен. Улучшение этих показателей в комплексе невозможно используемыми в настоящее время способами обогащения песков — гидравлическим, механическим, пневматическим.
Комплексное обогащение песков наиболее целесообразно осуществлять в огневых обогатителях (рисунок), в установках, в основу которых положен тепловой процесс. Полученные в таких установках сухие пески позволяют обеспечить точное дозирование составляющих в бетоне.
Основным рабочим элементом огневого обогатителя является камера термомеханической обработки, в которой соударяются два встречно направленных потока. Песок поступает в сушилку-сепаратор, где подсушивается, восходящим потоком отделяются уже использованные продукты сгорания и удаляются пылевидные фракции. Предварительная сушка и удаление пыли позволяют снизить энергозатраты на обогащение и повысить качество готового продукта. Затем песок поступает в рабочую камеру, куда одновременно с большой скоростью подаются высокотемпературные продукты сгорания из топок, -в которых природный газ или другое топливо сжигается с избыточным количеством воздуха, подаваемым вентилятором.В рабочей камере частицы песка разгоняются продуктами сгорания, при этом осуществляются механическая обработка поверхности зерен и разрушение слабых пород. Одновременно происходят высокоскоростной нагрев поверхности зерен песка н выжигание органических примесей. Участок, где сталкиваются потоки, характеризуется наиболее интенсивными -процессами теплового массообмена и механической обработки. Далее направляется в классификатор, где песок сепарируется из газов и разделяется на фракции. Продукты сгорания охлаждаются в сушилке, очищаются в пылевом циклоне и выбрасываются в атмосферу.
Качество обогащенного песка зависит от теплового режима обогатителя. Разделение процесса обработки песка «а низкотемпературный, длительный во. времени процесс сушки, ш высокотемпературный, скоростной нагрев в рабочей камере позволяет легко регулировать режим обогащения и интенсифицировать термомеханическую обработку. Особенно эффективен такой режим при обработке песков с повышенной начальной влажностью. Основными показателям теплового режима являются температура и скорость скорость нагрева зерен песка и их концентрация в потоке.
Учитывая полидисперсность песка (Малые частицы нагреваются быстрее) и его конечную максимально допустимую в процессе обогащения температуру поверхности частиц не более 550°С, оптимальная температура продуктов сгорания на входе в рабочую камеру составляет 1100°С. Температура потока на выходе из рабочей камеры определяется исходной влажностью песка, конечной температурой его нагрева и, как показывают расчеты и опыт на установке малой производительности, колеблется в пределах 500—700°С (три исходной влажности 4—10%). Температура газов перед сушильной камерой несколько ниже (за счет дополнительного межфазового теплообмена ш классификаторе и потерь тепла при их транспортировании), а на выходе из сушилки снижается до 200— 250Т.
Конечная скорость разгона частиц песков камере термомеханической обработки не должна превышать скорости, при которой наблюдается раз-мол зерен песка №=100 м/сек [4]. Необходимая активация поверхности термически напряженных частиц леска во встречных потоках достигается при скорости 60— 80 м/сек. Это определяет скорость энергоносителя на входе в камеру, равную 100—120 м/сек при небольшой длине разгонного участка (0,65—0,8 м) для песка -с эквивалентным диаметром d3 = = 0,42 мм.
Коэффициент избытка воздуха в топках а=2,1, давление 300—400 мм вод. ст.
Низкая расходная концентрация песка в рабочей камере р - 2-3 кг/кг обеспечивает интенсивный межфазовый теплообмен Д=2000-7 3000 вт/мг-град.