Обробка глини

Природної глини та суглинки не мають технологічних властивостей, що забезпечують одержання керамічних виробів необхідної якості. Глини, у силу умов свого утворення, відрізняються більш-менш ясно вираженою шаруватістю структури.

Основна задача обробки глини – руйнація її природної структури, тобто руйнація агрегатів глинистих порід і рівномірний розвиток навколо глинистих часток гідратних оболонок, із тим щоб довести до необхідного мінімуму дія міжмолекулярних сил зчеплення. Стосовно води структурні агрегати глинистих порід можуть бути, як хитливі та малостійкі у воді, так і водостійкі. Зв'язки між частками, в хитливих у воді агрегатах, легко руйнуються при простому зволоженні.

Рис. 5.6. Закриті сховища сировини

а – трикутного перетину з грейфером; б – із мостовим грейферним краном;

в – з естакадою. 1 – мостовий кран, 2 – грейферний захват, 3 – естакада.

Водостійкому ж агрегати необхідно або руйнувати механічно, обробкою на машинах, що обробляють глину (різкою ковшами екскаватора, розпушуванням на глинозрихлювачах, розмелом на вальцях, перемішуванням у змішувачах), або піддавати тривалому вилежуванню для здійснення ряду фізичних і хімічних процесів, що обумовлюють руйнацію структури (зволоженням, зволоженням паром і вакуумуванням). При механічному впливі на агрегат глини відбувається розтріскування водостійкої плівки та зсув, як окремих часток глини, так і окремих ділянок плівки. При наявності в порах агрегатів води вона проникає у тріщини, що утворилися, розклинює їх, активно бере участь у руйнації агрегату. Іноді глини у природному стані містять значну кількість вільної води, у той час як гідратні оболонки розвинуті слабко. У цих випадках при проминанні глини полегшується перехід вільної золи у зв'язану.

У випадку повної руйнації агрегатів водостійких плівок, що сприяє максимальному розвитку, навколо глинистих часток, гідратних плівок і зменшенню їхньої товщини, при наступному сушінні виробів призводить до зміцнення зв'язку між окремими глинистими частками, тобто до зміцнення керамічного напівфабрикату. Якщо ж у процесі обробки глини агрегати зруйновані не цілком, то частина сил залишається зв'язаною і при сушінні зовсім не бере участь у зчепленні, що призводить до зниження міцності виробу.

У залежності від часу року, і призначення пластичну обробку глини здійснюють різноманітними засобами: виморожуванням глин, замочуванням, вилежуванням, перемішуванням маси.

Методи обробки глини поділяють на природні та механічні.

Природний спосіб обробки глини полягає у використанні погодних-кліматичних умов для зміни властивостей сировини. Добуту глину витримують тривалий час у вологій атмосфері. При вилежуванні або виморожуванні у глині відбуваються такі процеси. За рахунок збільшення обсягу води у глині при її замерзанні та набряканні порушуються зв'язки, глиняні грудки розпадаються на окремі зерна. Унаслідок цього зростає питома поверхня глини, збільшується кількість зв'язаної води, поліпшуються технологічні властивості матеріалу. Проте цей засіб обробки глин недоречний на підприємствах великої потужності, тому що для його здійснення необхідні великі виробничі площі, значні витрати на транспортування сировини. Природну обробку використовують на заводах із невеликою річною витратою сировини.

При механічному способі структуру глини руйнують та усереднюють за речовинним складом і вологістю за рахунок впливу робочих органів механізмів. Механічний метод обробки найбільше поширений на підприємствах керамічної промисловості. У залежності від технології виготовлення виробів механічну обробку глини виконують різними засобами. Типові схеми обробки глини передбачають наступні операції (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Схема технологічних операцій при підготовці глин

Примітка: Для одержання шлікеру глину додатково розпускають у воді та

ведуть мокрий помел.

Глина з кар'єру поступає у великих шматках. Тому її потрібно розбити на незначні шматки. Для цього вона через живильник подається або у глинозрихлювач, або стругач, або валкові дробарки.

Дозування глини здійснюється живильником, який забезпечує безупинну та рівномірну подачу глини. Для кожного виду глини застосовують окремий живильник, що настроєний на певну продуктивність у залежності від утримання даного матеріалу в шихті.

Звичайно, для подачі глини використовують ящикові живильники. Ящиковий живильник (рис. 5.8) являє собою металеву ємність, дном у якій служать металеві пластинчасті конвеєри 4 або гумова стрічка на капроновій основі. Місткість ящика 2-2,9 м³, продуктивність живильника 24-45 м³ /год.

Рихлення глини здійснюють глинозрихлювачем (рис. 5.9), який має ротори, що обертаються над живильником і своїми зубами руйнують шматки глини. Через решітку глина подається на транспортуючий орган живильника.

Для рихлення глини можуть також застосовувати дискозубчасті дробарки, які подрібнюють значні та морожені шматки глини розміром від 700-800 до 200-250 мм двома валками діаметром 1200 мм із складальними фрезами.

Валки дробарки обертаються назустріч один одному з різними кутовими швидкостями, що виключає замазування фрез глиною під час їхньої роботи. Дробарку встановлюють у технологічну лінію, що включає приймальний бункер, стрічковий живильник, дробарку та конвеєр.

Валкові дробарки (вальці) застосовують для попереднього здрібнювання пластичних глиняних матеріалів, для роздрібнення порід середньої та великої міцності, для повторного роздрібнення твердих і тендітних порід. Поверхня валків може бути гладкою, рифленою, зубцюватою або ребристою.

Рис. 5.8. Ящиковий живильник

1 – біла; 2 – шибер; 3 – корпус; 4 – пластинчастий конвеєр; 5 – електро-

двигун; 6 – редуктор.

Рис. 5.9. Глинозрихлювач

1- вихід для глини; 2- тарілка; 3- конус; 4- лійка; 5- ребра; 6- підп'ятник;

7- вісь; 8- ножі; 9- горизонтальний диск; 10- шестерня; 11- диск із ріжучими

ножами.

У залежності від призначення дробарки (вальці) можуть бути різноманітних типів. Гладкі та зубцюваті вальці призначено для роздрібнення пластичних глин.

Для роздрібнення глин, що мають тверді кам'янисті та інші сторонні включення, із виділенням кам'янистих включень застосовують каменевидільні вальці (рис. 5.10).

Кам'янисті включення порушують структуру відформованого виробу, служать джерелом виникнення тріщин при його сушінні й випалі, зменшують міцність виробу. Крім того, кам'янисті включення можуть призвести до поломки устаткування при обробці глини. Для виділення каменів застосовують дезинтеграторні вальці з ребристим валком і вальці з гвинтовим валком.

Дезинтеграторні вальці, із ребристими валками (рис. 5.11) складаються з двох валків різного діаметра – той що дробить - 1, і, той що подає - 2. Валки встановлено із зазором. Валок меншого діаметра (600 мм) ребристий, обертається з більшою швидкістю, чим гладкий валок більшого діаметра (1000 мм).

Рис. 5.10. Вальці грубого розмелу глини

1 - завантажувальна лійка; 2- вальці; 3- привідне колесо;

4- привідна шестерня.

Рис. 5.11. Дезинтеграторні вальці

1 – валок, що подрібнює, 2 – валок, що подає, 3 – каменисті включення.

Глина, попадаючи між валками, проминається, дробиться та проходить униз між валками, кам'янисті включення - 3 віддаляться в отвір корпуса.

Каменевидільні вальці з гвинтовими валками мають також два валки, але однакового діаметра (750 мм). На поверхні одного з них зроблена нарізка. Глина, попадаючи між валками, проминається, дробиться та проходить униз. Кам'янисті включення при обертанні валків зрушуються гвинтовими поверхнями убік і віддаляться.

Гладкі вальці, (рис. 5.12) застосовують для здрібнювання вологої глини та матеріалів середньої міцності - кварцу, польового шпату, вапняку, шлаків, шамоту. Вальці подрібнюють матеріал роздавлюванням, стиранням або вигином валками - 3, що обертаються один назустріч одному з різною швидкістю. При здрібнюванні вологої глини вальці працюють із максимальною ефективністю при зазорі між ними 2 - 3 мм і вологості, близької до формувальної.

Дірчасті вальці застосовують для здрібнювання і часткового перетирання глиняної маси з метою руйнації структури глинистої породи. Вальці мають один тихохідний і інший швидкохідний валок. Робочий зазор між валками 5 мм. Глиняна маса, що затягується та здрібнюється валками, продавлюється через отвори валків у виді окремих гранул і далі приділяється.

Сухої, тендітної, мерзлої та вологої глини дроблять до шматків розміром 10 - 15 мм на ножових глинорізках (стругачах).

Рис. 5.12. Гладкі вальці

1 - верхній підшипник; 2- вал; 3- котки; 4- муфта; 5- піввісь;

6- чаша; 7- під; 8 – підп'ятник.

Стругачі бувають із горизонтальним і вертикальним ріжучим диском. Стругачі з горизонтальним ріжучим диском (рис. 5.13) найбільше поширені.

Після подрібнення глина поступає через живильник у сушильний барабан (рис. 5.14).

Рис. 5.13. Стругач

1 – лійка; 2 – лопати; 3 – ножі; 4 – тарілка шестерні; 5 – ріжучий диск;

6 – вертикальна вісь; 7 – станина; 8 – скребок.

Рис. 5.14. Сушильний барабан

1 – вивантажувальна камера; 2 – циклон; 3 – димосос; 4 – бункер; 5 – газова

камера; 6 – топка; 7 – корпус.

Спалення гасу в них здійснюється безпосередньо у приймальній частині сушильного барабана, де продукти спалювання розбавляються зовнішнім повітрям, що надходить у барабан через зазори між торцевою стінкою та обичайкою. Такий сушильний барабан працює наступним способом. Продукти згорання від пальників надходять безпосередньо в корпус обертового барабана, де розігріваються до заданої температури, наприклад, 800^оС, просочується через зазор зовнішнім повітрям.

До змішування з продуктами згорання повітря нагрівається за рахунок теплообміну з торцевою стінкою, підпірною каблучкою та обичайкою у виді поверхні обертання, що виконує роль направляючої для підсосу усередину барабана повітря. Торцева стінка може переміщатися уздовж осі барабана на візку з фіксатором. Частина повітря за рахунок дії продуктів спалення, що ежектують, поступає до устя пальників і тічки, вмонтованих у вертикальну стінку, і прохолоджує їх. Матеріал через завантажувальну тічку надходить на приймальні лопати і далі, пересипаючись, рухається до розвантажувальної камери разом із теплоносієм, контактуючи з ним і, висихаючи до заданої вологості. Гази, що відходять, проходять систему пило очистки та димосос і викидаються в атмосферу.

Використання сушильного барабана з відкатною топкою дозволяє помітно зменшити витрату палива на сушіння глини (на 20-25%), знизити кількість і температуру газу, що відходить, за рахунок різкого (майже у два рази) скорочення підсосів повітря, значно поліпшити умови експлуатації сушильних барабанів.

Сушать глину в сушильних барабанах прямотоком, тобто і матеріал, і підігрітий гас рухаються в одному напрямку, тому що при протитоці глина може перегріватися, що призведе до втрати нею пластичних властивостей. При проходженні глини через сушильний барабан змінюється її зерновий склад. Дрібні шматки висихають і розсипаються в пилюку, значні запарюються та закочуються у шматки. Це обумовлює велику різнорідність по вологості, як між окремими шматками, так і в межах одного шматка. Для усереднення вологості застосовують ланцюгові завіси усередині барабана, що частково подрібнюють глину, а також створюють проміжний запас висушеної глини, у якому з часом відбувається перерозподіл вологості.

Сушильний барабан працює при постійній температурі вихідного газу. При зміні вологості матеріалу або інтенсивності подачі його в барабан режим сушіння регулюють тільки кількістю гарячого гасу, що надходить у барабан. Змінювати температуру гасу рекомендується лише в незначних межах, збільшуючи або зменшуючи подачу холодного повітря у змішувальну камеру. Вологість матеріалу, що надходить у барабан і виходить із нього, контролює лабораторія, і результати аналізів повідомляє робочим, що обслуговує сушильний барабан.

Існують технологічні схеми підготування глини, у яких сполучаються процеси сушіння та розмелу глини в однім агрегаті.

Шахтний млин (рис. 5.15) – агрегат для одночасного розмелу та сушіння глини. Працює млин у такий спосіб.

Глина після попереднього роздрібнення надходить через тічку 6 у сепараційну шахту 5. Вона падає шматками назустріч потокові гарячого газу, що рухається нагору по шахті. Гарячий газ із топки засмоктується у млин по газоходу 2. У шахті найбільше дрібні частки несуться в устрої, що уловлюють пил, а більш значні шматки падають у млин і піддаються роздрібненню. Під дією потокові газу, а також завдяки великому числу оборотів ротора 3 із билами 4 глиняні частки викидаються знову в сепараційну шахту, де дрібні частки несуться газом нагору, а значні - повертаються на помел.

Рис. 5.15. Шахтний млин: а – конструкція, б – схема роботи

1 – вал ротора; 2 – газохід; 3 – ротор; 4 – біла; 5 – шахта; 6 – тічка для

подрібненого матеріалу; 7 – вихідний канал.

Таким чином, тонкощі помелу глиняного порошку визначається швидкістю газу у сепараційній шахті, що піддається регулюванню.

У млині, куди надходить гарячий газ, глина одночасно розмелюється та сушиться, у шахті над млином - розсіюється і частково досушується. Із шахти газ відносить глиняний порошок у осаджувачі пилу, що працюють послідовно. Готовий порошок подається в бункера, а очищений газ викидається в атмосферу. Продуктивність млина досягає 25 т/год. порошку глини.

Глиняні порошки, отримані в шахтному млині, відрізняються від порошків глини, висушеної у сушильному барабані з наступним розмелом, більшою питомою поверхнею навіть при рівних результатах гранулометричного аналізу, осколковою формою зерен і менших перепадів вологості по фракціях. Ці особливості порошків, одержуваних у шахтному млині, сприяють збільшенню швидкості та ступеня набрякання глини при подальшому зволоженні, поліпшенню якості маси.

Висушену в сушильних барабанах глину розмелюють, щоб одержати порошок заданого зернового складу. Для помелу глини застосовують корзинчасті дезінтегратори, бігуни сухого помелу.

Корзинчастий дезінтегратор (рис. 5.16) складається з двох циліндричних корзин, що обертаються одна усередині інший у різних напрямках (назустріч одна інший).

Рис. 5.16. Корзинчастий дезінтегратор

1,8 – привідні вали; 2 – завантажувальна тічка; 3 – пальці; 4,5 – диски;

6,7 – ступиці

Корзини являють собою сталеві диски 4, 5, прикріплені до ступицям 6, 7, що мають три ряди жорстко закріплених пальців 3. Матеріал для помелу подається усередину обертових корзин через завантажувальну тічку 2. Попавши при падінні на пальці внутрішнього ряду малої корзини, шматки глини під дією удару пальців розбиваються, відкидаються та потрапляють на наступний ряд пальців великої корзини, що обертається у протилежну сторону. Потім матеріал відкидається на третій, четвертий ряди пальців і т.д., поки здрібнені частки не пройдуть через усі ряди. Тонкощі помелу в дезінтеграторі підвищується зі збільшенням кількості рядів пальців і частоти обертання корзини. При збільшенні частоти обертання з підвищенням тонкощів помелу матеріалу якийсь час зростає і продуктивність дезінтегратора, але потім унаслідок трудності проходу матеріалу при великому числі оборотів від центру до периферії продуктивність знижується. Здрібнений матеріал надходить у нижню частину кожуха, відкіля направляється в бункера або на подальшу переробку.

Нормальна робота дезінтегратора забезпечується при рівномірному живленні шматками глини розміром 25-30 мм вологістю 8-12%. Підвищення вологості призводить до злипання та сприяє воланню дезінтегратора глиною.

Хиби дезінтеграторів: швидкий знос пальців і порушення балансування, порівняно велика витрата електроенергії, розрихлення глини після помелу, що утрудняє пресування. При влученні металевих предметів у дезінтегратор він виходить із ладу. У зв'язку з цим перед дезінтеграторами обов'язково встановлюють магнітні уловлювачі, а при помелі глини з твердими включеннями - машини для максимального виділення цих включень.

Бігуни сухого помелу (рис. 5.17) використовують при вологості глин не вище 8-9%, при більш високій вологості відбувається утворення коржів.

Дія бігунів заснована на роздавлюванні та одночасному стиранні матеріалу при обертанні чаша 3 навколо вертикального вала 2, якщо ковзанки 1 рухливі, або при катанні ковзанок по нерухомій чаші. Матеріал, що надходить, під дією сили ваги ковзанок роздавлюється, а при ковзанні ковзанок по чаші стирається. Ковзання ковзанок викликається різницею швидкостей прямування окремих точок зовнішньої поверхні циліндричного обідка ковзанки по довжині її утворюючої. Розмір ковзання прямо пропорційний ширині ковзанки. Порошки, отримані в бігунах, відрізняються підвищеною щільністю і малими пружними деформаціями, що сприяє гарному формуванню.

Рис. 5.17. Бігуни сухого помелу

1 – катки; 2 – вертикальний вал; 3 – чаша, що обертається; 4 – нерухомий

піддон; 5 – кільцеве сито; 6 - скребок

Недоліки бігунів - невелика продуктивність при великій масі і високій експлуатаційній вартості (велика витрата змінних деталей, споживаної електроенергії). Крім того, при роботі їх виділяється багато пилюки через недостатню герметичність.

Для виділення з глинистої маси, залізних предметів або залізовмісних домішок, що погіршують якість готових виробів, застосовують магнітне сортування, що здійснюють електромагнітними сепараторами різноманітних конструкцій.

Дата добавления: 2014-10-17