Определение эффективности смешивания при пластической подготовке сырья // Строительные материалы. 2012. № 8.

Авторы: 
Шлегель И.Ф. - канд. техн. наук, генеральный директор; 
Шаевич Г.Я., директор; 
Рукавицын А.В. заместитель директора; 
Носков А.В., ведущий специалист; 
Слемнев Д.А., инженер - технолог; Институт Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов, ООО «ИНТА-Строй» (г.Омск). 

Способ пластического формования сырца в настоящее время является доминирующим в производстве кирпича и других изделий грубой керамики. При этом качество пластической подготовки сырья определяет качество конечной продукции. 
Для получения качественного кирпича на большинстве предприятий используют многокомпонентные сырьевые смеси – кроме глины одного или двух видов вводят пластифицирующие или отощающие добавки, выгорающие или плавневые компоненты, используют отходы промпредприятий (вторичные ресурсы). 

Подготовка сырья предусматривает изменение его дисперсности, пластичности, сушильных свойств и других характеристик перерабатываемого сырья. Технологи знают, как определить эти характеристики, так как есть стандартные методики, знают влияние не только компонентов, но и различных машин на те или иные показатели. 

Но при этом наблюдается такой парадокс – нет методики определения эффективности перемешивания на различном оборудовании, установленном в линии пластической подготовки. Мы считаем, что этот показатель является наиболее важным при оценке качества подготовки сырья и определяет качество конечной продукции. Также нет данных по влиянию различных машин на этот показатель. 

В своей работе мы руководствовались следующими соображениями. Основной качественный критерий процесса смешивания – однородность конечного продукта. Однородной считается смесь, в которой содержание компонентов в любом ее объеме не отличается от заданного содержания всей смеси. 

Эффективность смешивания зависит как от физических свойств компонентов (гранулометрический состав, форма и характер поверхности частиц, влажность, плотность), так и от параметров оборудования. Трудно определить, насколько равномерно распределены все компоненты в смеси, поэтому ставится задача установить равномерность распределения одного из компонентов. Экспериментально установлено [1], что если какой-то компонент распределен в смеси равномерно, то и другие компоненты также распределены равномерно. Однако определить равномерность распределения этих компонентов можно лишь в тех случаях, когда методы их количественного определения сравнительно просты и наличие других компонентов не мешает анализу. Такие компоненты называют «ключевыми». 

Методики определения качества перемешивания, известные из других отраслей промышленности [2,3] в случае с пластичным сырьем не подходят, поэтому, опираясь на принципы, изложенные выше, нами разработана методика определения эффективности смешивания, которая и представляется вниманию специалистов кирпичной промышленности. 

В шихту вводится известное количество «ключевого» компонента, в данном случае, использованы гранулы вспенивающегося полистирола марки FSA, фракции 0,8 - 1.2 мм. Количество вводимого компонента может составлять 1-2 % от массы шихты. Для определения смешивающей способности отдельной единицы технологического оборудования предварительное смешивание не осуществляется, т.е. дозирование производится на транспортер непосредственно перед агрегатом равномерным рассыпанием. Отбор представительной пробы осуществляется с отходящего транспортера, с участка, длина которого вычисляется для каждой машины пропорционально ее производительности (рис.1.). 

В процессе переработки осуществляется отбор представительных проб. Количество проб должно быть не менее 5, а масса каждой пробы - не менее 3 кг.

Рис. 1. Схема эксперимента.

Вторым шагом, в методике определения качества смешивания является анализ содержания «ключевого» компонента в 5-10 навесках по 100г каждая , отобранных из каждой представительной пробы методом квартования [4]. Отобранные пробы - высушиваются до воздушносухого состояния, измельчаются в ступке, промываются на сите 0,63. Оставшийся на сите материал и полистирольные гранулы высушиваются при 105 0С и взвешиваются. В процессе сушки полистирольное зерно вспучивается, что позволяет его легко отделить от песчаной составляющей. Вычисляется процентное содержание гранул в каждой отдельной пробе. 

Эффективность смешивания, которую рассматривают в других отраслях промышленности как стохастический (случайный) процесс, определяют на основе статистических характеристик смеси. Такой характеристикой обычно служит коэффициент вариации (неоднородности) распределения «ключевого» компонента в смеси. [3]
Коэффициент вариации определяют по формуле:

где ,  – среднее содержание «ключевого» компонента в смеси, %;
– содержание «ключевого» компонента в каждой из проб, %;
n – число проанализированных проб.
Для оценки процесса смешивания следует придерживаться следующих показателей принятых в комбикормовой промышленности [1]. Если:
V_c < 5% , то качество смеси отличное;
5% < V_c < 7% - хорошее,
7% < V_c < 15% - удовлетворительное,
V_c > 15% - плохое. 

Для отработки предложенной методики нами была проведена оценка эффективности перемешивания на различном оборудовании для подготовки пластичного сырья. При этом оказалось, что одного эксперимента с анализом 5 проб для определения коэффициента недостаточно. 

Поэтому для каждой машины было проведено 8-12 экспериментов, отброшены крайние значения и для 5 экспериментов определено среднее значение коэффициента вариации (таблица 1).
 

Как видно из представленной таблицы, наихудшее перемешивание и распределение добавок в шихте обеспечивают вальцы. Таким образом, мнение, что установкой вальцов можно решить проблему гомогенизации шихты - является ошибочным. Бегуны и смесители, дают хорошие результаты, обеспечивая практически равные показатели по однородности распределения добавок в шихте. При анализе результатов исследования видно, что установки серии «Каскад» [5] обеспечивают более высокую степень гомогенизации шихты . 

Результаты проведенной серии экспериментов по предложенной методике, дают основание утверждать, что установки «Каскад» - являются уникальным технологическим оборудованием, позволяющим обеспечить высокую степень гомогенизации сырья при пластическом способе подготовки керамических масс. 

Таким образом, разработана и апробирована методика определения эффективности смешивания при пластической подготовке сырья. Однако проведенные эксперименты не являются всеобъемлющими, а технологам-энтузиастам предлагается расширить исследование и опубликовать данные по процессу перемешивания на их производстве. Надеемся, что накопление статистических данных позволит в дальнейшем разработать соответствующий стандарт для нашей отрасли. 

Список литературы: 

1. Черняев Н. Оценка качества смеси и эффективности работы дозаторов и смесителей// Комбикорма. 2010 г., № 4, с. 36-37. 
2. Максаков В.Я., Дюкарев В.В., Минько Л.А., Сергеев В.М. Оценка качества комбикормов. – М.: Колос, 1977 
3. Смесители для пищевых материалов [электронный ресурс]// URL: http://tehnoinfo.ru/tehnolog/pishotr/130-2011-02-15-19-13-18.html, последнее обращение: 15.02.2012 
4. ГОСТ 12536-79 — Грунты. Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического) и микроагрегатного состава - Нормативные документы 
5. Шлегель И.Ф., Шаевич Г.Я., Носков А.В., Астафьев В.А., Андрианов А.В., Молодкина Л.Н. Новое поколение глиноперерабатывающих установок «Каскад» // Строительные материалы. 2008. № 4.