Rambler's Top100
ООО "Вибротехцентр" - вибрационная техника и технологии
Статьи
 

Применение многочастотных вибрационных грохотов Ultimate Screener™ на предприятиях промышленности нерудных и строительных материалов.

  I. Введение
В настоящее время в мире, на предприятиях по добыче, переработке и подготовке нерудных материалов, используются тысячи и десятки тысяч вибрационных грохотов. Такие материалы как песок, гравий, песчано-гравийная смесь, кварцевый песок, различные силикатные соединения, известняк и другие карбонатные породы, доломит, полевой шпат, глина, каолин, слюда, гипс и пр., используются во множестве областей промышленности, таких как строительная (песок, цемент, цементо-бетонные смеси, асфальто-бетонные смеси и прочие дорожные смеси, строительные и отделочные панели, кирпич, кровельные материалы, штукатурка и пр.), керамическая (производство фарфора и фаянса, кирпича, глиняной и керамической плитки, покрытий), стекольная - список можно продолжать до бесконечности.

При столь большом объёме и высокой разветвлённости областей применения этих материалов наблюдается явно недостаточный уровень технологии их приготовления, что приводит к неоправданным затратам, к применению дорогих и неудобных методов разделения, очистки, обеспыливания, обезвоживания и пр., а также к возникновению огромного количества отходов, направляемых в отвалы, вместо того, чтобы быть использованными по назначению, что, помимо экономических, создаёт также и экологические проблемы. Помимо этого, неподходящие методы разделения этих материалов приводят к невозможности выпуска и, соответственно, применения более качественного, а, значит, и более выгодного со всех точек зрения продукта.

  II. Положение в нерудной промышленности Российской Федерации
В нерудной промышленности при переработке изверженных и карбонатных пород материалы мельче 5 мм являются отходами (отсевами), хранятся в отвалах и практически не используются. Только в России при переработке изверженных пород отсевы составляют в среднем по отрасли более 25% (!), и, при постоянно растущей потребности в кубовидном щебне, эта цифра растёт. Отсевы карбонатных пород в России в среднем по отрасли превышают 40% (!). Таким образом, ежегодные объёмы отвалов изверженных пород составляют свыше 12 млн. м3, а карбонатных - ещё около 10 млн. м3. В настоящее время с большим трудом используются не более 25% отсевов изверженных пород, карбонатные же отсевы не используются вообще.

По экспертным оценкам разных организаций абсолютные цифры потерь/неиспользуемых материалов варьируются, но все эксперты сходятся в одном - в настоящее время в России в отвалах сотни миллионов м3 неиспользованных материалов, уже добытых на поверхность, но непригодных к использования в связи с отсталостью технологий их переработки. Подавляющее большинство этих материалов может быть обогащено и использовано промышленностью строительных материалов и другими отраслями промышленности.

Стоимость обогащённых отсевов на российском рынке в несколько раз превосходит стоимость нерудных строительных материалов и более, чем в 10 раз превосходит стоимость самих отсевов.

  III. Многочастотная вибрационная технология и её отличие от традиционной
В данной статье не стоит задача подробного изложения многочастотной вибрационной технологии Kroosher® и описания модельного ряда машин Ultimate Screener™ и других машин, построенных на её основе. Поэтому только вкратце приводится объяснение основных принципов, приводящих к поистине небывалым результатам в просеивании, разделении, обеспыливании, обезвоживании нерудных материалов, результатам, оставляющим далеко позади традиционные представления о возможностях вибрационных машин в этой области промышленности.

При подаче сыпучего материала на традиционный вибрационный грохот все частицы материала попадают под действие одной и той же частоты возбуждения, надрешётный материал из нижних слоёв блокирует сетку и затрудняет просеивание подрешётного материала из более высоко расположенных слоёв. В случае работы грохота Ultimate Screener™ каждая частица на сетке получает свою собственную резонансную частоту возбуждения, т.к. на сетке одновременно присутствует множество частот из широкого спектра. Каждая частица двигается по своей траектории и возникает очень высокий вибровзвешенный слой материала, где практически каждая частица подрешётного продукта успевает пройти сквозь сетку. Таким образом, обеспечивается большая производительность процесса при очень высокой его эффективности.

Одной из самых распространённых проблем традиционного грохочения является проблема забивания сеток. Это приводит к низкой эффективности процесса, неоправданным, и очень большим, потерям материала в отвалы, низкому качеству конечного продукта и, зачастую, к невозможности производить материалы нужного качества по техническим причинам (физическая невозможность произвести необходимый материал), либо по экономическим (неприемлемая дороговизна и неудобство в эксплуатации альтернативных методов производства). В подавляющем большинстве случаев грохот Ultimate Screener™ становится решением таких проблем. Основных причин забивания сеток три - это залипание сеток влажным/липким материалом, застревание в ячейках частиц неправильной формы близких по размеру самой ячейке, агломерация. В отличие от традиционных грохотов, у которых вертикальная амплитуда сетки равна таковой корпуса машины, в грохоте Ultimate Screener™ амплитуда корпуса минимальна (0,8 - 1 мм, в отличие от 2 - 3 мм у традиционных грохотов), тогда как амплитуда самой сетки максимальна (10 мм против тех же самых 2 - 3 мм). При такой амплитуде застревание невозможно, т.к. если частица не проникает сквозь сетку сразу, она отбрасывается обратно без шансов проникнуть внутрь ячейки частично и там остаться. При этом ускорения, передаваемые на сетку в грохоте Ultimate Screener™ составляют от 500 g до 1000 g и даже более (где g - ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с^2) в отличие от традиционных грохотов с ускорениями в пределах 4 - 5 g. Залипание сеток с такой ситуации также практически невозможно. Такое воздействие комбинируется с мощными импульсами, сообщающими многочастотное возбуждение сетке, при этом распределение спектра частот на сетке меняется 25 раз в секунду.

То же самое происходит и при подаче жидкого материала (пульпы), с той только разницей, что в грохоте Ultimate Screener™ предназначенном для работы с жидкими материалами, также используются гидростатические эффекты.

  IV. Отсевы дробления как пример положения в строительных отраслях России и перспектив грохотов Ultimate Screener™
Невозможно ни в рамках одной статьи, ни в рамках даже одной книги описать всё многообразие проблем, решаемых многочастотными вибрационными машинами для нерудной промышленности в целом и для строительной промышленности в частности. Так, например, разделение гипса на фракции 600 µ и 1 мм приводит к качественному повышению характеристик отделочной штукатурки, что весьма востребовано строительными организациями, т.к. ведёт к улучшению качества отделочных работ и сокращению их сроков. Примеры можно приводить до бесконечности, поэтому для подробного рассмотрения взят только один пример, а именно, применение отсевов дробления, ныне бесполезно утилизируемых.

Грохота Ultimate Screener™ могут вернуть отсевы дробления в процесс полезного использования и принести колоссальный экономический эффект, как прямой (использование ранее утилизируемого материала), так и косвенный (удешевление производства бетонов, асфальтобетонных смесей, штукатурки и пр. При одновременном повышении качества выпускаемой продукции, а, следовательно, увеличения её рыночной цены).

Дорожно-строительные организации сегодня - основные потребители отсевов дробления щебня. В цементно-бетонных покрытиях отсевы дробления применяются вместе с пластифицирующими и воздухововлекающими добавками. В асфальтобетонах всех марок допускается применение отсевов, при этом количество частиц с размерами менее 0,16 мм не нормируется.

Россия обладает большими запасами мелких песков, использование которых в производстве бетона приводит к перерасходу цемента. В связи с этим широкое распространение получили укрупняющие добавки к мелким пескам из отсевов дробления в соотношении 1:1. Укрупняющими добавками служат, как правило, материалы с размером зёрен 1,25 - 5 мм, т.е., те самые, что сейчас, в основном, выбрасываются за невозможностью их качественной и экономически оправданной переработки.

В отсевах, применяемых в бетонах, процентное содержание зёрен, проходящих через сито с отверстиями 0,16 мм, не должно превышать 15% по массе, а содержание зёрен с размерами частиц свыше 5 мм не должно превышать 5%. Поэтому для обеспечения требуемого качества изделий из бетона необходимо обогащение отсевов дробления или разделение их на ряд фракций.

Научные работы показали, что использование отсевов дробления фракций 0,16 - 0,315 мм взамен песка при изготовлении конструкционных пенобетонов способствует созданию пространственной жёсткости и значительному повышению прочности бетона.

При изучении фракционного состава отсевов ряда изверженных месторождений России установлено, что в отсевах находится от 15 до 25% фракций размером более 3 мм, т.е., наиболее ценного мелкого щебня, на который имеется огромный спрос, как в дорожном строительстве, так и в производстве ж/б изделий. С помощью грохотов Ultimate Screener™ эта фракция легко выделяется из отсевов и становится доступной к промышленному использованию.

Помимо основных перечисленных "больших" областей применения, можно, в качестве иллюстрации огромной многоплановости применения грохотов Ultimate Screener™, привести следующую - пылевидная составляющая отсевов дробления используется в качестве заполнителя для производства декоративной облицовочной фасадной плитки из мелкозернистого бетона, цвет плитки определяется цветовой гаммой горной породы порошка. Та же крошка используется в производстве камневидных штукатурок с различным размером используемых фракций. В настоящее же время декоративный щебень и песок, как правило, получают путём дробления отходов, получаемых при добыче из массива горных пород блоков, предназначенных для производства декоративных облицовочных плит и архитектурно-строительных изделий. Естественно, получение декоративной крошки из отсевов дробления - неизмеримо более дешёвый способ.

Необходимо также отметить, что наличие на территории горных предприятий больших отвалов создаёт серьёзные экологические проблемы. Это связано, прежде всего, с отторжением пахотных земель. Мелкий материал, накопленный в отвалах, пылит, что создаёт крайне неблагоприятную среду обитания для жителей соседних населённых пунктов.

Таким образом, применение грохотов Ultimate Screener™ только в одной, далеко не самой масштабной области, доступной для их применения, и только при работе с уже существующими отвалами, не говоря уж о работе на карьерах и месторождениях постоянного производственного цикла, позволяет решить несколько задач огромного коммерческого значения и государственной важности:

1. Обеспечить целый ряд отраслей промышленности России дефицитными фракционированными материалами;
2. Значительно увеличить коэффициент полезного использования добываемых пород;
3. Значительно сократить объёмы пород, находящихся в отвалах, тем самым существенно улучшив экологическую обстановку в зоне ведения горных работ.

  V. Практические примеры применения грохотов Ultimate Screener™ и других многочастотных вибрационных машин фирмы KROOSH Technologies в строительной и других отраслях промышленности, где используются нерудные материалы:
1. Материал - каолин (пульпа с содержанием 65% твёрдой фазы). Промышленность - производство керамических изделий. Страна - Испания. Задача - просеивание и обезвоживание. Сетка - 150 µ (0,15 мм). Традиционный грохот - производительность 3 м3/ч х м2. В течение 20 - 30 минут сетка начинает забиваться, и необходима её очистка с помощью струи воды под давлением, что делается вручную. Эффективность - около 70%. Степень обезвоживания конечного продукта - до 30% остаточной влажности. Средняя производительность (из-за постепенного снижения производительности вследствие забивания сеток) - 1 - 1,5 м3/ч х м2. Грохот Ultimate Screener™ - производительность - 7 - 10 м3/ч х м2 (в зависимости от качества подаваемого материала). Никакого забивания сетки. Эффективность - 92%. Степень обезвоживания конечного продукта - 17% остаточной влажности.

2. Материал - каолин (пульпа с содержанием 65% твёрдой фазы). Промышленность - производство керамических изделий. Страна - США. Задача - просеивание. Сетка - 44 µ (0,044 мм). Традиционный грохот - производительность - 75 литров/ч х м2 (0,075 м3/ч х м2). . В течение 20 - 30 минут сетка начинает забиваться, и необходима её очистка с помощью струи воды под давлением, что делается вручную. Эффективность - около 60%. Грохот Ultimate Screener™ - производительность - 1,8 м3/ч х м2. Никакого забивания сетки. Эффективность - 88 - 90%.

3. Материал - песок. Промышленность - строительная. Страна - Израиль. Песок влажный, влажность 4%. Сетка - 2 мм. Задача - контрольное просеивание (отделение камней, веток, корней деревьев и прочих посторонних включений). На традиционном грохоте просеивание невозможно из-за очень быстрого забивания сеток. Приходится песок сначала просушивать, что требует очень серьёзных капитальных затрат на строительство печи, дорого в эксплуатации (топливо) и требует постоянных транспортных расходов (у фирмы 4 завода по производству кирпича и плитки, печи для сушки песка ставить на каждом слишком дорого, поэтому весь песок доставляется на одно предприятие, там сушится, затем просеивается и развозится по заводам). Грохот Ultimate Screener™ - производительность - 6 - 8 тонн/ч х м2. Сушки не требуется, грохот стоит прямо на карьере и просеивает песок непосредственно после добычи. Отпала необходимость в дорогостоящем содержании печи (для нового предприятия - необходимость в строительстве печи). По подсчётам покупателя, только экономия на транспорте позволяет окупить стоимость полного комплекта грохотов Ultimate Screener™ менее, чем за год. При подсчёте срока окупаемости с учётом отсутствия затрат на сушку, он оказывается равным трём месяцам.

4. Материал - песчано-глиняная смесь. Промышленность - строительная. Страна - Южная Африка. Смесь с высоким содержанием глины и с высокой влажностью (11 - 14%, иногда до 17%). Задача - разделение на фракции на сетке 3 мм. Традиционный грохот не справляется с такой задачей, поэтому приходится использовать щелевидные просеивающие поверхности с размером щели 4 мм х 20 мм, из-за чего снижается качество продукта. Производительность - 4 тонны/ч х м2. Эффективность - 70%. Грохот Ultimate Screener™ - производительность 4 тонны/час х м2 (на сетке 3 мм х 3 мм, т.е., такая же производительность, что и у традиционного грохота с сеткой с площадью ячейки в 9 раз больше). Эффективность - 80%.

5. Материал - силикатный песок. Промышленность - строительная. Страна - Турция. Сетка - 2 мм. Традиционный грохот - производительность - 4,5 - 5 тонн/ч х м2. Эффективность - 70%. Грохот Ultimate Screener™ - производительность - 14,5 тонн/ч х м2. Эффективность - 85%.

6. Материал - силикатный песок. Промышленность - строительная. Страна - Турция. Сетка - 600 µ (0,6 мм). Традиционный грохот - производительность для промышленных объёмов практически нулевая, эффективное просеивание невозможно из-за постоянного забивания сеток. Для просеивания на такие фракции приходится применять мокрое просеивание (в виде пульпы), с последующей сушкой и, соответственно, неся все затраты по наличию инфраструктуры для мокрого просеивания и сушки и по самой сушке. Грохот Ultimate Screener™ - производительность - 5,5 тонн/ч х м2 (сухим способом, без добавления воды).

7. Материал - известняк (карбонат кальция, СаСО3). Промышленность - строительная. Страна - Австралия. Сетка - 1 мм. Традиционный грохот неспособен просеивать известняк на сетках менее 4 мм (при даже лёгком повышении влажности, неспособен просеивать ниже 6 мм). Грохот Ultimate Screener™ - производительность - 10 тонн/ч х м2. Эффективность - 91%.

8. Материал - кварцевый песок. Промышленность - стекольная. Страна - Германия. Задача - просеивание мокрым способом (концентрация твёрдой части - 3,2%) с целью отсеивания мелочи, содержащей глинистые включения и частичное обезвоживание. Сетка - 80 µ (0,08 мм). Традиционный грохот - около 5 тонн/ч х м2 при низком качестве (точные данные покупателем не предоставлены). Обезвоживание - до 24% остаточной влажности. Грохот Ultimate Screener™ - 45 тонн/ч х м2 при эффективности 98 - 99%. Степень обезвоживания - 17% остаточной влажности. Экономическая эффективность только с учётом обезвоживающего параметра очевидна: для выпаривания 10 литров воды необходимо затратить (сжечь) около 1 литра мазута. 10 литров воды соответствуют 1% влажности на тонну материала. Следовательно, для выпаривания дополнительных 7% влажности на каждую тонну материала (разница между остаточной влажность материала после традиционного грохота и грохота Ultimate Screener™) требуется 7 литров топлива. Стоимость 1 литра топлива в Германии - около 30 ? (0,3 €). На одну тонну топлива потребуется потратить дополнительно 2,1 €. Только один завод производит около 100,000 тонн кварцевого песка в год. Следовательно, только на одном заводе и только по параметру экономии топлива (не принимая во внимание высокое качество песка, большую производительность, минимальные затраты на обслуживание и замену сеток, отсутствие необходимости чистить сетку и пр., и пр.) экономия от применения грохотов Ultimate Screener™ составляет 210,000 € в год.

9. Материал - кварцевый песок. Промышленность - стекольная. Страна - Германия. Задача - просеивание сухим способом. Сетка - 400 µ (0,4 мм). Просеивание кварцевого песка на фракции менее 1 мм сухим способом на традиционных грохотах проблематично, а на фракции менее 800 µ (0,8 мм) - невозможно. Грохот Ultimate Screener™ - производительность 7,5 тонн/ч х м2.

10. Материал - песчано-гравийная смесь. Промышленность - строительная. Страна - Россия. Задача - контрольное просеивание. Сетка - 2 мм. Влажность - 3%. На традиционном грохоте производительность незначительна с точки зрения промышленных объёмов, требуется очистка сетки вручную. Грохот Ultimate Screener™ - производительность 45 тонн/ч х м2. Эффективность - 98 - 99%.

11. Материал - гипс. Промышленность - строительная. Страна - Россия. Задача - разделение на сетке 600 µ (0,06 мм) с целью выделения тонкой фракции для обеспечения высокого качества штукатурных смесей. На традиционном грохоте просеивание в промышленных объёмах затруднительно на сетках с размерами ячеек менее 3 мм, а на сетках с размерами ячеек менее 1 м - физически невозможно. Грохот Ultimate Screener™ - производительность 6 тонн/ч х м2. Эффективность - 95- 98%. Забивания сетки нет, очистка не требуется.

  VI. Сочетание многочастотной вибрационной технологии с другими методами
Очень большой эффект даёт сочетание многочастотной вибрационной технологии Kroosher® с другими методами, самостоятельно не дающими нужного эффекта производителю, но способными прекрасно работать в увязке с многочастной вибрационной технологией.

Так, например, обезвоживание песка (кварцевого песка, в частности), в тех случаях, когда необходимо глубокое обезвоживание, вплоть до полного (0% остаточной влажности), традиционно выполняется путём сушки. Это требует колоссальных затрат на тепловыделение. В отличие о традиционных сушилок, например, аппарат Ultimate Dewaterer™, сочетает механический и термический методы. Вибрационным путём достигается максимально возможная степень обезвоживания, в затем в той же рабочей камере машины подключается обдув горячим воздухом. За счёт многочастотной вибрации создаётся вибровзвешенная постель в очень толстом слое, при этом каждая частичка песка движется по своей собственной траектории, отдельно от других, комки (агломераты) отсутствуют. Это приводит к обдуву частички песка со всех сторон и уносу молекул воды (преодолению сил поверхностного натяжения) с затратами в разы/десятки раз меньшими, чем в традиционной сушилке. При этом степень влажности, которую требуется удалять с подключением термического метода намного ниже, чем в традиционном методе, т.к., значительный процент влажности уже удалён дешёвым механическим путём, а производительность, из-за того, что создаётся толстый вибровзвешенный слой, очень высока (толщина слоя примерно в 10 раз выше, чем в традиционных аппаратах, где применяется вибрация). Аппарат Ultimate Dewaterer™ работает в непрерывном режиме.

Другой пример - линия по обеспыливанию известняка, схема которой приводится ниже. Традиционные грохота принципиально неспособны удалять пыль из множества нерудных материалов, производительность на тонких сетках, таких, например, как требуются в приведённом случае - 75 µ (0,075 мм) - равняется нулю из-за быстрого и плотного забивания сеток. Циклоны (воздушные классификаторы) во-первых, при высокой производительности, неспособны обеспечить высокое качество по самой физике процесса, т.к, не дают чёткой линии отсечки, их эффективность не превышает 70% в лучшем случае (а, зачастую, не превышает и 45 - 50%), а во-вторых требуют больших объёмов сжатого воздуха, что само по себе дорого. Процесс же требует качества не ниже 95%. На схеме представлена линия по обеспыливанию известняка, созданная в фирме KROOSH Technologies, которая, с одной стороны, решает проблему уменьшения количества грохотов с целью снижения общей стоимости оборудования для потребителя, с другой стороны, обеспечивает выполнение всех требование по производительности и качеству, а, кроме того, уменьшает расход воздуха, что также приводит к снижению эксплуатационных затрат. Никакой другой системы, способной решать эту и подобные задачи, на сегодняшний день в мире не существует.
   
Тел./Факс: +7 (495) 231-49-65; Тел.: +7 (495) 771-08-67; E-mail:
 
Rambler's Top100