ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ-ГРАНУЛЯТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ

Предлагаемая полезная модель относится к промышленности строительных и теплоизоляционных материалов и может быть использовано при производстве минеральной ваты из расплавов горных пород, шлаков и стеклянных синтетических материалов.
Из уровня техники [патент РФ №2187525, приоритет от 20.03.2001 г., опубл. 20.08.2002 г. «Способ изготовления теплоизоляционного и огнезащитного покрытия»] известна установка для переработки шлаков, включающая гранулятор и транспортер для уборки гранулята. Гранулятор выполнен в виде вращающегося барабана, по обе стороны от которого расположены две водоохлаждаемые пластины, причем одна из пластин снабжена ножом для очистки барабана. Барабан выполнен полым и охлаждаемым, что обеспечивает безводную грануляцию с равномерным измельчением шлака.
Недостатком данной установки является невозможность измельчения шлаковых корок и кусков минеральной ваты.
Известна также установка для переработки ковшовых остатков, содержащая приемный желоб, устройство для охлаждения, дробления, классификации, выполненная в виде перфорированного барабана с продольными ребрами, устройства для подвода охлаждающей воды, отвода пара и выгрузки [патент РФ №2044711, приоритет от 11.08.1992, опубл. 27.09.1995 «Установка для переработки отходов производства минеральной ваты»]. Недостатками данной установки являются низкая производительность, неэффективное дробление отходов производства только за счет их соударений, охлаждение отходов металлургического производства путем смешивания их с водой, что требует дополнительной сушки при их повторном использовании, невозможность измельчения всех видов отходов производства минеральной ваты (кусков минеральной ваты, минераловатной пыли, шлаковых корок, огненно-жидких капель). Кроме того, не предусмотрен механизм возврата отходов производства минеральной ваты в технологический процесс.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является установка гранулирования минеральной ваты для изготовления звукопоглощающих акустических плит «Акмигран» [Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М.: Высшая школа, 1989. - С.322]. Для разрыва ваты на клочки используют вертикальный гранулятор, который представляет собой цилиндр с конусообразным расширением в верхней части. На центральном валу гранулятора расположены ножи и лопасти для разрыва и закатки минеральной ваты. Гранулятор имеет отверстие для загрузки минеральной ваты в верхней части, патрубки для выхода гранул и твердых неволокнистых включений в нижней части. Получение гранул осуществляется следующим образом: минеральная вата подается в верхнюю часть корпуса трубного гранулятора, где разрывается на отдельные куски ножами. Скребок сбрасывает их в цилиндрическую часть корпуса, где они перемещаются по спирали вдоль стенок и закатываются в гранулы. Регулирование степени закатывания гранул осуществляется степенью открытия задвижки выходного отверстия. При грануляции часть корольков отделяется через частично перфорированные стенки и дно в сборный бункер для корольков. Гранулированный материал через щель с механической задвижкой попадает на механическое сито, имеющее встряхивающий привод, где происходит дополнительный отсев корольков.
Известный способ грануляции минеральной ваты в вертикальном трубном грануляторе имеет ряд особенностей, выгодно отличающих его от существующих, в число которых входят:
- гранулятор может обрабатывать минеральную вату двух видов - комовую и в плитах;
- грануляция ваты с различным диаметром волокна и различной жесткостью;
- получение гранул различной плотности и размеров, что достигается изменением времени пребывания материала в грануляторе путем регулирования размера разгрузочного отверстия;
- отсутствие устройства для предварительного распушения или рубки на куски минерального ковра.
Из-за особенностей конструкции недостатком данного аппарата является неполное отделение неволокнистых включений через перфорированные стенки: отделение корольков возможно вследствие протирки через отверстия в стенке или под действием центробежных сил, но для закатки в гранулы вращение вала должно быть медленным. Корольки имеют вес, намного больший чем вата, и под действием силы тяжести стремятся вниз, а не к стенкам аппарата. Механическая задвижка выходной щели создает препятствие для выгрузки продукта, который легко утрамбобывается и может создать своды и забить выходную щель. Кроме того, механическое сито усложняет конструкцию гранулятора и требует дополнительного привода. Отсев на нем корольков происходит после закатки в гранулы, что делает невозможным и неэффективным отделение закатанных в гранулы корольков.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание совмещенного измельчителя-гранулятора для измельчения всех видов отходов минераловатных производств, разрыва их на клочки с последующим окатыванием в гранулы, отсева неволокнистых включений, который позволяет создать безотходную технологию переработки минеральной ваты, повысить качество получаемого продукта путем многократного воздействия на гранулят (измельчение, окатывание, отсев корольков), расширить сырьевую базу для производства и применения минераловатного гранулята.
Поставленная техническая задача решается тем, что предлагается измельчитель-гранулятор минеральной ваты, содержащий корпус с загрузочным отверстием в верхней части и разгрузочным отверстием в нижней, вращающийся вал, перфорированное днище, отличающийся тем, что в корпусе, содержащем ограничительные вилы и измельчительные колки, горизонтально расположены два питательных барабана с ответными колками, вращающиеся навстречу друг другу с разными окружными скоростями, в нижней части корпуса аппарата расположен горизонтальный вращающийся вал с элементами разрезного шнека, в прорезях которого расположены группы колков, а днище аппарата в виде фрагмента цилиндра ниже шнека содержит отверстия для отсеивания твердых неволокнистых включений.
Предлагаемый измельчитель-гранулятор поясняется фигурой (вертикальный разрез).
Предлагаемый измельчитель-гранулятор минеральной ваты содержит корпус 1 с загрузочным бункером, в верхней части которого расположены ограничительные вилы 2, два верхних питательных барабана 3 с колками, вращающиеся навстречу друг друга с разными окружными скоростями для предварительного разрыва на клочки ваты, ответные колки 4 на стенках корпуса для очистки питательных барабанов. В нижней части аппарата расположен основной элемент измельчителя-гранулятора - горизонтальный вращающийся шнековый вал 5. В подбункерном пространстве на валу выполнены элементы шнека для проталкивания клочков ваты в область грануляции. Далее вал имеет чередующиеся разрезы шнека и группы колков, среди них расположены колки для дополнительного разрыва клочков ваты. На корпусе вокруг вращающегося вала напротив разрезов шнека расположены ответные колки 6. В конечной части ротора на корпусе расположен патрубок 7 для выгрузки гранулята. В нижней части корпуса аппарата имеются отверстия 8, через которые происходит отсев твердых неволокнистых включений. Привод аппарата осуществляется посредством передачи вращения от электродвигателя 9 через эластичную муфту на приводные шестерни верхних колковых барабанов и шнека измельчительного, которые размещены на передней стенке корпуса аппарата.
Гранулятор работает следующим образом. Отходы минераловатного производства поступают в загрузочный бункер 1, ложатся на ограничительные вилы 2, под которыми вращается первый колковый барабан 3. Клочки ваты отрываются и увлекаются колками барабана, попадают в зазор между первым и вторым колковыми барабанами 3 и разрываются на более мелкие фрагменты. За счет разности в скоростях вращения барабанов происходят сдвиговые деформации, интенсифицирующие процесс разрыва ваты. Ответные группы колков 4, расположенные на стенках корпуса аппарата, способствуют самоочистке колковых барабанов и дополнительному измельчению ваты.
Мелкие клочки ваты попадают в нижнюю часть аппарата, где увлекаются шнеком 5, вращаются и движутся вдоль корпуса вокруг шнека, при этом начинает происходить первичное окатывание и формирование гранул минераловатного материала. Постепенно перемещаясь вдоль шнека, гранулы дополнительно несколько раз измельчаются, проходя через группы колков 6, расположенных в местах разрезов шнека. При интенсивном измельчении и перемешивании из ваты удаляются неволокнистые включения (корольки), которые отсеиваются через отверстия 8 в нижней части корпуса аппарата, собираются в отдельный бункер и направляются на повторную переплавку и раздув волокон. Готовый продукт - минераловатные гранулы - достигает разгрузочного патрубка 7, выходя из которого упаковывается в тару либо поступает на дальнейшую переработку в теплоизоляционные изделия.
Увеличение коэффициента гранулообразования достигается многократным чередованием прохождения клочков ваты между группами колков с одновременным их окатыванием и формированием минераловатных теплоизоляционных гранул.
Анализ работы предлагаемого технического решения показал, что применение измельчителя-гранулятора отходов минеральной ваты значительно облегчает работы в области утепления высокотемпературных промышленных агрегатов со сложными формами поверхности. Сыпучая гранулированная минеральная вата методом вдувания заполняет труднодоступные полости и перегородки. Методом полусухого торкретирования гранулированная вата наносится в составе теплоизоляционных и огнезащитных композиций на агрегаты, имеющие сложные поверхности. Методом формования из гидромассы из минераловатных гранул изготавливают теплоизоляционные скорлупы, в том числе и сложной формы.
Применение данного измельчителя-гранулятора позволит создать современные экологически чистые производственные линии, которые позволят наладить выпуск новой конкурентноспособной теплоизоляционной продукции для промышленного и гражданского строительства. Аппарат способен перерабатывать как минеральную вату различной плотности, так и отходы производства. За счет отсеивания корольков повышается качество гранулята, возврат отходов в технологический процесс позволяет создать безотходное производство.
3
Технический результат, полученный при реализации предлагаемого измельчителя-гранулятора, был достигнут при проведении производственных испытаний лабораторией материаловедения минерального сырья ИПХЭТ СО РАН совместно с действующим участком производства теплоизоляцонных изделий АО «ФНПЦ «Алтай». На экспериментальной установке получены следующие результаты: производительность 15 кг/ч, достигнуто гранулообразование и одновременное отделение твердых неволокнистых включений (корольков). Полученный после измельчения волокнистый материал с размером агломератов (гранул) менее 10 мм содержит минимальное количество неволокнистых включений (5-12% по массе), имеет насыпную плотность в неуплотненном состоянии 75 кг/м.