GlobeCore / Статті / Подрібнення піску в апаратах вихрового шару

Подрібнення піску в апаратах вихрового шару

Подрібнення піску в апаратах вихрового шару

Подрібнення піску – необхідний етап підготовки матеріалу для його подальшого використання у будівництві та промисловості. Він є одним із базових компонентів для зовнішнього оздоблення поверхонь, штукатурних сумішей, розчинів, підлогових покриттів. Пісок використовують при виробництві тротуарної плитки, сухих будівельних сумішей, скла, лакофарбових матеріалів тощо. При цьому якість матеріалів, конструкцій і поверхонь, у яких використано пісок, залежить від того, наскільки цей матеріал є дрібним і активованим для взаємодії з іншими компонентами.

Навіщо подрібнюють пісок

Диспергування піску необхідне для створення тонкодисперсного будівельного матеріалу з високою концентрацією діоксиду кремнію і певною тонкістю помелу. Від цих двох параметрів здебільшого залежить, наскільки якісно можна застосувати пісок у будівельних сумішах та при виробництві матеріалів.

Подрібнений до потрібних показників та активований продукт стане основою для створення міцних, зносостійких конструкцій і поверхонь, стійких до усадки, стирання та впливу зовнішніх факторів.

Так, для різних цілей та матеріалів підходить пісок різних фракцій:

  • 2,5 мм – розчин для кладки цегли;
  • 2-2,8 мм – для чорнової штукатурки;
  • 1,25 мм – для чистової штукатурки, шпаклівки.

Для виробництва будівельних та оздоблювальних матеріалів використовується дрібний, тонкий та дуже тонкий пісок. Щоб досягти таких показників, матеріал піддають помолу, а також активації для надання необхідних властивостей.

Подрібнення піску – традиційні методи, їх переваги та недоліки

Подрібнення піску здійснюється різними млинами. На ринку представлено цілий ряд різновидів апаратів, які дозволяють тим чи іншим способом оптимізувати виробництво матеріалу:

Кульові млини
Це барабани з кулями або іншими елементами, що подрібнюють пісок шляхом його розтирання і роздавлювання під час обертання робочої камери. Технологія відрізняється високими енерговитратами, і у найкращому випадку ККД апарату досягає 20%. Крім того, пристрої схильні до сильного зносу і періодично потребують заміни компонентів. Однак на виході виходить якісний продукт з тонкістю до 2 мкм.

Вібраційні млини
Це обладнання з помольною камерою і вібратором, яке дозволяє отримати дрібні частки. Але для подрібнення матеріалу в цій установці його необхідно попередньо підготувати, що веде до додаткових витрат енергоресурсів.

Планетарні млини
За конструкцією схожі на кульові установки, але економніші. Барабани обертаються як навколо центральної осі, так і навколо своєї, створюючи тиск у десятки G. Дозволяють подрібнювати пісок до 3 мкм.

Струминні млини
Це апарати для подрібнення піску за допомогою спрямованих потоків повітря. Частинки стикаються і подрібнюються, поки не досягнуть певного розміру. Технологія дозволяє отримати частинки менше 1 мкм. Однак для роботи потрібне постійне подавання стиснутого повітря, що робить обладнання менш економічно доцільним. ККД досягає 58%.

Хоча ці види млинів показують задовільні результати, вони не завжди дозволяють досягти необхідної активності піску і споживають велику кількість енергоресурсів.

Апарат вихрового шару як спосіб оптимізації процесу подрібнення піску

Подрібнення піску в апаратах вихрового шаруАпарат вихрового шару (АВС) або електромагнітний вихровий млин – це інноваційне універсальне обладнання, що використовується для отримання тонкодисперсних матеріалів. Компанія GlobeCore проектує та виробляє апарати АВС-100 і АВС-150, які вирішують проблеми традиційних методів помелу піску.

В конструкції АВС є робоча камера з обертовим електромагнітним полем, яке створюється індуктором. Феромагнітні голки діють як робоча речовина, і під впливом поля вони взаємодіють з піском, створюючи середовище для швидкого подрібнення і активації матеріалу.

За допомогою регулювання часу обробки матеріалу можна отримати різну фракцію піску. Для найбільш тонкого помелу можна отримати частинки розміром до 1 мкм.

Процес подрібнення піску в АВС включає:

  • диспергування;
  • перемішування;
  • електромагнітну обробку;
  • електроліз (у випадку мокрого помелу);
  • акустичні коливання;
  • високе локальне тиск.

Ці процеси забезпечують ефективне подрібнення та активацію тонкодисперсної речовини. На виході ми отримуємо пісок високої якості, придатний для приготування сумішей та виробництва матеріалів. Надалі цей пісок стане основою для створення міцних, надійних поверхонь, конструкцій, оздоблення стін, підлог, стель, фасадів. Варто зазначити, що всі процеси відбуваються одночасно і в одній робочій камері, що значно підвищує ефективність електромагнітної вихрової млини.

Разом із тим, завдяки механічному впливу, розколу піщинок, матеріал стає активнішим. На новоутвореній поверхні формуються активні центри та вільні радикали. Це відбувається завдяки розриву зв’язку Si-O. В піску змінюється сума поверхневої та внутрішньої енергії, і на його поверхні утворюється надлишкова енергія, корисна при взаємодії піску з іншими компонентами. Значно зростає структуроутворююча функція матеріалу.

Результати експерименту з подрібнення піску в апараті вихрового шару АВС-100

Компанія GlobeCore провела експерименти з подрібнення кварцового піску в апараті вихрового шару АВС-100. При цьому використовувався принцип «сухого» помолу: порція піску поміщалася в робочу камеру апарата і оброблялася у вихровому шарі феромагнітних частинок протягом трьох хвилин.

Після вилучення зразки обробленого піску були досліджені під мікроскопом і порівнювалися з зразками початкового піску, який не проходив обробку у вихровому шарі. Фотознімки, отримані за допомогою мікроскопа, наведені на рисунку 1.

Подрібнення піску в апаратах вихрового шару Подрібнення піску в апаратах вихрового шару

До подрібнення

Після подрібнення

Зображення 1 – Порівняння початкового піску та піску, подрібненого в апараті вихрового шару.

З зображення видно, що до подрібнення у піску переважали частинки розміром понад 300 мікрон, а після подрібнення в апараті вихрового шару розмір більшості частинок не перевищує 3-5 мікрон.

Переваги використання АВС для подрібнення піску

  • Висока тонкість помелу піску
    В межах практичних досліджень за три хвилини вдалося досягти подрібнення кварцового піску до розмірів 3-5 мкм.
  • Високі показники активації піску
    Практично всі піщинки стають у кілька разів активнішими для подальшої взаємодії з іншими продуктами та водою під час створення розчинів і виробництва оздоблювальних матеріалів.
  • Економічність
    АВС за 2-3 хвилини роботи показує ті ж результати, яких при традиційних методах помелу потрібно досягати за кілька годин експлуатації установки. При цьому він споживає в рази менше електроенергії, ніж класичне обладнання. А в деяких випадках показники енергоефективності відрізняються в десятки разів.
  • Зручність використання
    Перед помелом пісок не потребує попередньої підготовки, сушки, подрібнення та інших процесів.

Завдяки цим перевагам використання електромагнітного млина для помелу піску на виробництві та будівництві дозволяє оптимізувати процеси за рахунок зниження енерговитрат і часу на підготовку тонкодисперсного матеріалу. Крім того, ви отримаєте якісніший і активніший продукт, ніж у разі застосування традиційних методів обробки піску.