СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОЙ СУСПЕНЗИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСКОВОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ
METHOD OF PRODUCING ACTIVATED SUSPENSION USING DISC CRUSHER

Изобретение относится к технологии получения суспензии с ее одновременной активацией (измельчением твердой фракции) и может быть использовано в строительстве, производстве строительных материалов, угольной энергетике, а также других отраслях, где используются суспензии.
Из уровня техники известен способ получения активированной суспензии с использованием дискового измельчителя (см. авторское свидетельство СССР SU 1734826, 23.05.1992), содержащего установленный в помольной камере вращающийся вал с дисками, при этом диски разделены вертикальными перегородками, соединенными со стенками камеры посредством пружин и снабженными отверстиями и волнистообразными углублениями. При этом вал выполнен полым с винтовыми радиальными отверстиями и углублениями для размольных шаров. При реализации способа суспензия поступает в пространство между дисками и перегородками. Вертикальные перегородки, взаимодействуя посредством шаров с вращающимся валом, начинают совершать качательные движения, что обеспечивает интенсификацию размола.
Недостатком данного способа является его сложность и низкая эффективность.
Из уровня техники известны технологии получения активированной суспензии без использования размольных шаров.
Известен способ (см. патент США US 3536266, 27.10.1970 - наиболее близкий аналог), в котором используется дисковый измельчитель, содержащий помольную камеру с размещенным в ней вращающимся валом, на котором установлены диски. При реализации способа суспензию загружают в камеру и разгоняют при вращении дисков, в результате чего происходит измельчение твердого компонента за счет столкновения суспензии с поверхностями дисков и стенками камеры. Однако данный способ также не обеспечивает достаточной эффективности измельчения.
Задачей изобретения является устранение недостатков аналогов.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности измельчения твердых частиц суспензии и степени гомогенизации суспензии.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ получения активированной суспензии включает подачу суспензии в камеру роторного дискового измельчителя, содержащего вращающийся вал и установленные на валу центробежные диски, разделенные перегородками, проходящими от стенок камеры и перекрывающими периферийные части дисков, и разгон смеси упомянутыми дисками с обеспечением измельчения твердого компонента суспензии за счет столкновения суспензии с поверхностями дисков и стенками камеры, а также формирования турбулентных зон самоизмельчения между дисками и перегородками.
Кроме того, указанный технический результат достигается в частных вариантах реализации изобретения за счет того, что:
- используют двухроторный дисковый измельчитель, содержащий дополнительный вращающийся вал и соосно установленные на валу центробежные диски, при этом обеспечивают разнонаправленное вращение валов измельчителя;
- осуществляют регулирование объема подачи суспензии с обеспечением заданной нагрузки;
- подачу суспензии в камеру осуществляют через песковой выход гидроциклона;
- подачу суспензии в камеру осуществляют центробежным импеллерным или дисковым насосом через разгонную насадку;
- после извлечения суспензии ее возвращают в камеру измельчителя, осуществляя циклическую обработку до получения требуемого размера твердого компонента.
В отличие от известных аналогов в заявленном способе используется дисковый измельчитель, содержащий неподвижные перегородки, проходящие от стенок камеры к центру дисков и частично перекрывающие поверхности дисков в их периферийной части. Благодаря такой конструкции измельчение твердого компонента суспензии осуществляется не только за счет соударения твердых частиц со стенками помольной камеры, но также и за счет формирования турбулентных зон самоизмельчения. При этом происходит более интенсивное измельчение твердого компонента суспензии с ее активацией и нагревом. В результате повышается производительность (эффективность) способа и степень гомогенизации суспензии.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показан первый вариант реализации устройства для осуществления заявленного способа;
на фиг. 2 показан второй вариант реализации устройства для осуществления заявленного способа;
на фиг. 3 показан вариант реализации способа с использованием импеллерного или дискового насоса;
на фиг. 4 показана схема измельчения в зоне обработки суспензии.
Устройство для реализации заявленного способа согласно первому варианту осуществления изобретения (фиг. 1) представляет собой однороторный измельчитель, содержащий помольную камеру (1) с входным (2) и выходным (3) патрубками и центробежные диски (4), установленные в камере (1) соосно на валу (5) с приводом (6) вращения. Диски (4) разделены сплошными неподвижными перегородками (7), проходящими от стенок камеры (1) к центру дисков (4) и перекрывающими периферийные части дисков (4), но не перекрывающими их остальные части.
Устройство для реализации заявленного способа согласно второму варианту осуществления изобретения (фиг. 2) представляет собой двухроторный измельчитель и, в дополнение к конструкции по первому варианту, содержит дополнительный второй вал (8) с приводом (9). На дополнительном валу (8) также размещены центробежные диски (4), при этом валы (5) и (8) установлены в камере (1) параллельно с обеспечением частичного перекрытия поверхности дисков (4). Указанные валы (5) и (8) вращаются разнонаправлено.
В первом и втором вариантах валы (5) и (8) могут быть ориентированы как горизонтально, так и вертикально.
В частном случае заявленного изобретения обрабатываемая суспензия (фиг. 3) может подаваться в помольную камеру (1) центробежным импеллерным или дисковым насосом (10) через разгонную насадку (11), соединенную с входным патрубком (2) (см. фиг. 3).
Способ реализуется следующим образом.
a
а
Обрабатываемую суспензию через входной патрубок (2) подают в камеру (1). Суспензия, попадая на вращающиеся диски (4), под действием центробежной силы отбрасывается к периферии. В периферийной части образуется кольцевая зона обработки (12), где создается давление Р=m/S, где m - масса суспензии, a S - суммарная площадь пограничного слоя, в котором давление повышено (см. фиг. 1, 2). Давление Р зависит от геометрических размеров помольной камеры, диаметров дисков, плотности суспензии и скорости вращения валов приводов. За счет наличия перегородок (7) в указанной зоне (12) отбрасываемый к периферии поток суспензии сталкивается со встречным потоком уже обработанной суспензии (см. фиг.4). При этом с учетом сил вязкостного трения прилежащие к диску (4) слои суспензии имеют скорости, относительно близкие к скорости точек диска на поверхности прилегания, а скорость слоя, прилегающего к перегородке (7), стремится к нулю. За счет этого в пространствах между дисками (4) и перегородками (7) образуются турбулентные зоны (13), в которых происходит активное самоизмельчение суспензии (см. фиг. 4).
Наиболее крупные и тяжелые на текущий момент обработки частицы суспензии не имеют возможности покинуть зону обработки (12) в силу воздействия центробежных сил, что обеспечивает гарантированное измельчение.
В случае второго варианта реализации с использованием двухроторного измельчителя (см. фиг.2) помимо процессов, описанных выше, в зоне перекрытия (14) поверхности дисков (4) валов (5) и (8) суспензия под действием центробежной силы вдавливается в щель между дисками (4), что обеспечивает встречное столкновение потоков со скоростью, равной сумме линейных и центробежных скоростей помольных дисков. Таким образом, в данном варианте осуществления изобретения измельчение происходит наиболее интенсивно.
В процессе измельчения осуществляют регулирование объема подачи суспензии с обеспечением заданной нагрузки. Расстояние между дисками (4), а также расстояние между стенками (4) выбирается исходя из свойств суспензии.
Подача суспензии в камеру может осуществляться из пескового выхода гидроциклона.
Опционально измельчение может осуществляться циклически: после извлечения суспензии ее возвращают в камеру измельчителя, осуществляя обработку до получения требуемого размера твердого компонента.
Далее для примера раскрыта технология приготовления бетонной смеси с использованием заявленного способа.
Для приготовления бетонной смеси сначала по описанной технологии приготавливают суспензию из дозированных в требуемой пропорции воды и вяжущего вещества, способного к гидратации (цемент, граншлак, клинкер с гипсом и пр.). В процессе работы устройства происходит необходимое измельчение вяжущего вещества, активация и гомогенизация до образования однородной суспензии (цементного теста). Затем полученное цементное тесто подают в бетоносмеситель и замешивают с заполнителями.
Предлагаемый способ обеспечивает повышение степени активации бетонной смеси, темпов твердения, более полное прохождение процесса гидратации цемента, снижение расхода вяжущего вещества и затрат на приготовление бетонной смеси за счет исключения из технологического процесса тонкого помола клинкера на цементных производствах и хранения непосредственно цемента во влагозащищенных хранилищах до момента использования.
Аналогично процессу приготовления цементного теста готовятся буровые и иные специальные растворы, при приготовлении которых требуются диспергация и гомогенизация.
Предлагаемый способ может быть использован:
- при производстве бетонных смесей и изделий из них;
- при производстве ячеистых бетонов;
- для приготовления и утяжеления буровых растворов;
- для приготовления водоугольного и водоторфного топлива.
Таким образом, в заявленном способе происходит интенсивное измельчение твердого компонента с активацией и нагревом. Фактически осуществляется тонкий помол твердого компонента совместно с интенсивной гомогенизацией. Путем регулирования скорости вращения роторов, зазора между центробежными дисками и перегородками можно с высокой точностью получить требуемые параметры обработки суспензии. Предлагаемый способ отличается простотой, высокой производительностью и эффективностью, обусловленной отсутствием мелющих тел и быстроизнашивающихся деталей, а также возможностью управления степенью измельчения.