Способ получения тонкодисперсного мела

 

Изобретение относится к технологии получения мела, используемого для теплоизоляции теплотрасс, а также в качестве наполнителя при производстве полихлорвиниловых изделий, в резинотехнической и кабельной промышленности, для производства красок, в медицине и других областях. Из добытого в карьере мела с влажностью более 20 - 30% готовят шлам из расчета 60% воды и 40% мела, который усредняют и отмучивают. Затем его гидротранспортом подают в роторно-пульсационный аппарат (РПА), в котором происходит измельчение частиц меловой пульпы. После РПА пульпу подают на вакуум-фильтр. Полученный меловой корж с влажностью не менее 25% направляют на сушку в поле высокой частоты с напряженностью 1000 - 1500 В/см, создаваемое генератором, работающим в метровом диапазоне волн. Высушенный материал имеет влажность 0,5%. Затем его подают в струйную мельницу, где под действием холодного воздуха давлением 0,6 МПа кусочки мела разрушаются до размеров в среднем 1,6 мкм. Тонкость помола при этом составляет 10460 см²/г. Гранулометрический состав: фракции 7 - 13 мкм 30%, 1 - 3 мкм 70%. Изобретение позволяет расширить область использования готового продукта за счет повышения тонкости измельчения и однородности по гранулометрическому составу. 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения мела, используемого для теплоизоляции теплотрасс, а также в качестве наполнителя при производстве полихлорвиниловых изделий, в резинотехнической и кабельной промышленности, для производства красок, в медицине и других областях.

Известен способ получения тонкодисперсного мела [1] Сущность технологии заключается в том, что меловая порода природной влажности после дробления и магнитного сепарирования подается в агрегат для мокрого измельчения при влажности до 60% (относительной), куда одновременно вводится раствор диспергатора: триполифосфат натрия или смесь его и углекислого натрия, взятых в соотношении 1:4. Вместе с диспергатором добавляется щелочь, количество которой зависит от вида и концентрации диспергатора. Полученную меловую пульпу после фрезерно-метательной мельницы направляют на виброгрохот и вибросито для удаления крупных (более 5 мм) включений, а затем на тонкое измельчение в струйном дезинтеграторе. После двухстадийного обогащения в циклонах ее собирают в мешалках, откуда она направляется для измельчения в струйный дезинтегратор. После чего водно-меловая суспензия подвергается отмывке от щелочей и водорастворимых примесей, содержащих ионы Cl^-, SO₄^-2 и др. Пройдя контрольный отсев, продукт подают на распылительную сушку.

Использование в данном способе в качестве диспергатора смеси дефицитных химических соединений оказывает корродирующее влияние на технологическое оборудование. Кроме того, для получения готового продукта без химических примесей проводится тщательная отмывка меловой суспензии, требующая значительных энергозатрат.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является производство тонкодисперсного мела по технологии отмучивания [2] Согласно этой технологии мел карьерной влажности доставляется к приемному бункеру, откуда поступает на первичное дробление в двухвалковую зубчатую дробилку, из которой выходит кусочками с размером не более 5 см. Дробленый мел ленточными транспортерами подается во фрезерно-метательную мельницу для измельчения в водной среде. Выходящая из мельницы суспензия мела в воде подается в струйный дезинтегратор, в котором происходит более тонкое измельчение. Меловая суспензия перекачивается насосами на гидроциклонную станцию, где установлены вибросито и гидроциклон. Очищенную меловую пульпу с гидроциклонной станции подают на вакуум-фильтр, с которого меловые коржи с влажностью около 27% направляют в гранулятор. В процессе окатывания мел вновь подвергается агрегированию в уплотненные гранулы. Гранулированный мел сушат в конвейерной сушилке потоком теплоносителя с температурой 140-150^оС.

Сушка гранул в динамике при постоянном их содержании приводит в одних случаях к дальнейшему уплотнению поверхности гранул, что потребует дополнительных энергозатрат на их размол, в других случаях к их разрушению. При этом мельчайшая часть разрушенных гранул выносится с теплоносителем, уменьшая выход готового продукта. Мелкие гранулы быстро перегреваются и образуют вторичные (вследствие активации химических примесей) более крупные зерна, значительно снижающие качество готового продукта. Высушенные гранулы мела подаются в силосы, откуда они поступают в размалывающие аппараты-дезинтеграторы. В связи с тем, что технические возможности дезинтеграторов ограничены, не удается эффективно разрушить уплотненные гранулы, поэтому получить продукт с равномерной гранулометрией не представляется возможным.

Недостаток способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемой тонины помола, энергоемок, а готовый продукт имеет большой разброс по грансоставу.

Цель изобретения улучшение качества готового продукта за счет повышения тонины помола и однородности по гранулометрическому составу и снижение энергоемкости технологического процесса.

Цель достигается тем, что в способе получения тонкодисперсного мела перед обезвоживанием на вакуум-фильтрах пульпу диспергируют высокочастотной пульсацией частиц мела в непрерывном режиме, например в роторно-пульсационном аппарате, сушку коржа ведут в статическом его состоянии, например в поле высокой частоты, а помол проводят в воздушном потоке, например в струйной мельнице.

Наиболее эффективно разрушить мел возможно путем высокочастотного соударения его частиц. Такой обработке подвергается меловая пульпа, пропущенная через роторно-пульсационный аппарат. В процессе обработки частицы мела в нем совершают сложные с переменным направлением движения, соударяются друг с другом и с рабочими органами аппарата. Пузырьки воздуха, захваченные вместе с пульпой, кавитируют (взрываются в ней) и дополнительно способствуют измельчению мела. В результате такой обработки агрегаты частиц мела разрушаются и получается продукт с размером частиц от 2 до 5 мкм, который поступает на вакуум-фильтр.

Обезвоженный меловой корж, имеющий структуру со слабыми связями между измельченными частичками, эффективно подсушивается в статическом состоянии, например в поле высокой частоты. При такой сушке коржа, когда она протекает во всем объеме материала, связи между частичками становятся еще слабее. Кроме того, по мере уменьшения влажности коржа процесс сушки затухает, что предупреждает перегрев мела и разложение примесей химических соединений, содержащихся в нем.

В струйной мельнице при низких энергозатратах высушенный материал со слабыми связями между частицами за счет высокоскоростного разгона частиц в воздушном потоке и их соударения подвергается более тонкому помолу с однородной гранулометрией частиц без их агрегирования.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом и другими техническими решениями позволяет судить о его новизне и изобретательском уровне.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Из добытого в карьере мела с влажностью более 20-30% готовят шлам из расчета 60% воды и 40% мела, который усредняют и отмучивают. Затем его гидротранспортом подают в роторно-пульсационный аппарат (РПА), в котором происходит измельчение частиц меловой пульпы. После РПА пульпа подается на вакуум-фильтр. Полученный меловой корж с влажностью не менее 25% направляют на сушку в поле высокой частоты с напряженностью 1000-1500 В/см, создаваемое генератором, работающим в метровом диапазоне волн. Высушиваемый материал имеет влажность 0,5% Затем его подают в струйную мельницу, где под действием холодного воздуха давлением 0,6 МПа кусочки мела разрушаются до размеров в среднем 1,6 мкм. Тонкость помола при этом составляет 10460 см²/г.

В таблице приведены технические показатели мела, полученные по предлагаемому, контрольному способам и прототипу.

П р и м е р 1 выполнен по предлагаемому способу.

П р и м е р 2 (контрольный). Первичный помол проводили по прототипу (в дезинтеграторе), а сушку и последующий помол по предлагаемому способу.

П р и м е р 3 (контрольный). Первичный помол проводили по предлагаемому способу, а сушку по способу-прототипу.

В примере 4 приведены технические показатели мела, изготовленного по прототипу.

Из анализа таблицы следует, что первичный помол в дезинтеграторе (по прототипу), обезвоживание, гранулирование и сушка в поле высокой частоты с последующим измельчением в струйной мельнице (пример 3) позволили получить готовый продукт более равномерный по гранулометрическому составу, однако ограниченные возможности чисто ударного аппарата дезинтегратора не обеспечили получение сверхтонкого материала.

При выполнении первичного помола на роторно-пульсационном аппарате (пример 4) был получен тонкодисперсный полуфабрикат, однако последующие гранулирование, сушка на конвейерной сушилке и измельчение в дезинтеграторе не позволили получить готовый продукт высокого качества. Кроме того, для измельчения уплотненных гранул требуются повышенные энергозатраты. Только совокупность отличительных признаков предлагаемого изобретения (пример 1) позволяет достичь поставленную цель, то есть улучшить качество готового продукта за счет повышения тонкости измельчения и однородности по фракционному составу и снизить энергоемкость технологического процесса.

Предлагаемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в лакокрасочной, резиновой, керамической, бумажной, пищевой и парфюмерной отраслях промышленности.

Формула изобретения

Способ получения тонкодисперсного мела, включающий приготовление пульпы, ее отмучивание, первичное измельчение, обезвоживание на вакуум-фильтрах, сушку мелового коржа и его помол, отличающийся тем, что перед обезвоживанием пульпу диспергируют высокочастотной пульсацией частиц мела в роторно-пульсационном аппарате, сушку мелового коржа ведут в статическом состоянии в поле высокой частоты, а помол проводят в воздушном потоке струйной мельницы.

РИСУНКИ

Рисунок 1