Энергоэффективная технолигия получения тонкодисперсных порошков из древесных отходов

Хотите получать свежие статьи на свою почту?

Все свежие статьи публикуются в электронном журнале ВесьБетон.

Подписка на журнал бесплатная, процедура подписки занимает одну минуту! Подписаться!

Журнал «ВесьБетон» — всегда свежая и профессиональная информация о производстве и применению бетонов и других строительных материалов, добавках, оборудовании и многом другом.

Особенности журнала ВесьБетон:

1. Публикуются статьи и книги о производстве и применении строительных материалов, добавок.
   
2. Тираж более 10 500 профессиональных строителей.
   
3. Подписаны только строители, технологи и производители, так как публикуется только профессиональная информация.
4. Выходит 2 раза в месяц.
5. Честный тираж! Журнал распространяется через независимый канал Subscribe.ru
6. Обсуждение статей на форумах

Подписаться (бесплатно)!

Подать рекламу в журнал.

Импеллерные мельницы, производства машиностроительного предприятия«ТЕХПРИБОР» г. Щекино, позволяют получать древесную муку D90 < 10 мкм срасходом энергии всего 300 кВт*ч на тонну, это в 3.5- 4 раза меньшеэнергорасхода используемых в настоящее время молотковых мельниц

Большинство полимерных материалов, выпускаемых промышленностью, имеют всвоем составе «усиливающие» тонкодисперсные наполнители, которые значительноулучшают эксплуатационные свойства композиций, повышая их экономичность.

В качестве наполнителей наиболее часто используются твердые дисперсные иливолокнистые материалы как минерального, так и органического происхождения.

Важнейшими факторами, определяющими количественный и качественный составполимерных материалов, является совместимость их компонентов, а такжедисперсность наполнителя. С уменьшением размеров частиц (при условии иххорошего перемешивания) физико-механические характеристики наполненных полимеров,как правило, улучшаются, а максимальная концентрация смещается в сторону болеевысоких, до 70- 80% наполнений.

Эффективным способом улучшения совместимости полимеров с наполнителямиявляется тонкий помол последних, который сопровождается образованием свежих,реакционно-активных поверхностей. По ряду признаков механическое измельчение-это наиболее универсальный и экономичный способ получения тонкодисперсныхпорошков из дешевых, практически «бросовых» материалов.

Одним из самых распространенных органических наполнителей полимерныхматериалов является древесная мука. Высокая прочность на изгиб и растяжение прималом объемном весе, низкая теплопроводность, волокнистая структура обусловилиее применение в производстве изделий из пластмасс, резины и т.д. Качество этихполимерных материалов во многом определяется свойствами древесного наполнителяи прежде всего размерами частиц.

До недавнего времени механическое измельчение низкоплотных упругихматериалов было сопряжено со значительными трудностями и сопровождалось высокимрасходом энергии. Так для получения относительно грубодисперсного продукта(марка 160-560) из древесных отходов традиционно используются молотковыемельницы, по сути, являющиеся модифицированными дробилками, способными выдаватьпорошок нужного качества только в замкнутом цикле помола с огромной циркуляцией«крупки». Попытки использования для помола древесных отходов вибрационныхмельниц, хотя и позволили получить порошки соответствующие марке 100, однакорасход энергии также оказался очень велик, порядка 1000-1200 кВт*ч на тоннупродукта. К тому же обязательным условием применения вибромельниц являлосьпредварительное тонкое дробление сырья, а также его сушка до влажности 4%, чтоеще больше увеличивало энергозатраты на получение древесного порошка.Эксперименты с воздухоструйными мельницами также не увенчались успехом в планеповышения тонкости помола и снижения расхода энергии. Из-за плохой, посравнению с минеральными веществами (кварц, известняк и т.д.), измельчаемостидревесины, эти агрегаты оказались не приспособлены для производства тонкихмарок 120 и меньше (1).

Основная проблема получения древесной муки с использованием мельниц,изначально созданных для работы с хрупкими материалами поликристаллическогостроения, связана с реализуемой ими моделью измельчения. Минеральное сырье, какправило, имеет прочность на сжатие в 8-10 раз больше чем на изгиб и растяжение,то есть для его измельчения рационально использовать удар. И молотковые ивоздухоструйные мельницы относятся к типу измельчительного оборудованияударного действия, вибрационные мельницы - ударно-истирающего (2).Древесные отходы, такие как опилки, стружка, щепа и т.д. материалы не хрупкие,а напротив упругие, удар по ним не приводит к их разрушению, значит,измельчение таких материалов должно производиться другими способами.

Оборудование длядробления и помола

Совершенно очевидно, что низкий КПД используемых в производстве древесноймуки молотковых мельниц связан с крайне неоптимальной моделью измельченияданного материала. Шарнирные ударные элементы сами по себе не способныразрушить упругие частицы древесины, они лишь сообщают им вихревой характердвижения. Более чем скромные результаты измельчения получены не за счет«основного», а за счет «побочного продукта» перемещения помольных органов -закручивания потока и самоистирания частиц в этом потоке. Но сама конструкциямолотковых мельниц ввиду больших рабочих зазоров и массивности ротора неспособствует усилению положительного эффекта взаимного измельчения частиц вплотных потоках.

Для кардинального уменьшения расхода энергии на получение тонкодисперсногодревесного порошка, требуется создание измельчительной машины принципиальноиного типа, отличной от молотковых, вибрационных и струйных мельниц.

Машиностроительным предприятием «ТЕХПРИБОР» разработана и запущена впроизводство импеллерная мельница модели «ИМ-450» (рис. 1), предназначенная длятонкого помола древесных отходов. Мельница относится к типу измельчительногооборудования истирающего действия, ее рабочим органом является лопастной ротор-импеллер. Основное отличие импеллерноймельницы «ИМ-450» от оборудования аналогичного назначения, это возможностьформирования в камере помола зоны интенсивного самоизмельчения тороидальнойформы, где вихревой характер движения частиц дополняется их радиальным Рис.1 Импеллерная мельница «ИМ-450»

перемещением в плотном слое.

Оригинальная конструкция импеллера и статора мельницы позволяют создать двепрактически независимые области измельчения. Первая, с увеличенными рабочимизазорами для предотвращения поломок рабочих органов, связанных с попаданием вкамеру помола недробимых включений, а вторая, напротив, с малыми зазорами дляэффективного помола и динамической классификации частиц, согласно их размеров.

Испытания импеллерной мельницы «ИМ-450» подтвердили высокую эффективностьданного оборудования при помоле неподготовленных опилок хвойных и лиственныхпород древесины (рис. 2).

Рис. 2 а) б)

а) Исходный материал: Опилки, сучья, ветки ? 30 мм, длина до 20 мм

б) Материал после измельчения на импеллерной мельнице «ИМ-450»

Полученный порошок состоит из частиц размерами 2-5 микрон (70%) и 7-10микрон (30%) (исследования по изучению гранулометрии порошков проводилисьГосударственным НИИ «Синтезбелок»). Производительность мельницы составляет 100кг/ч. Расход энергии на получение одной тонны тонкодисперсного порошка непревышает 300 кВт*ч.

Таким образом, по сравнению с известными видами оборудования тонкого помоладревесины, импеллерная мельница «ИМ-450» имеет в 3.5- 4 раза меньший расходэнергии, на получение древесного порошка D90 < 10 мкм, что позволяетговорить об успешной реализации в данном аппарате одной из наиболее эффективныхмоделей измельчения волокнистых материалов - самоистирание частиц в плотныхпотоках.