Ш а р о в ы е |
м е л ь н и ц ы |
н е п р е р ы в н о г о дейс твия . |
Принцип работы |
мельниц этого |
типа такой же, как у мельниц |
периодического действия. Барабан мельницы разделен на несколь ко камер и имеет удлиненную форму. Загрузка производится в первую камеру непосредственно через цапфу барабана. По мере диспергирования паста перетекает сквозь решетчатую перегородку в следующую камеру. Продукт непрерывно выводится из послед ней камеры. Отверстия в решетчатых перегородках расположены так, что в одних перегородках они находятся в центре, а в других — у периферии. Каждая секция имеет люки для загрузки и выгрузки шаров й слива остатков. Мельницы изготовлены из стали и имеют водяное охлаждение. Загрузка производится пастой, смешанной в смесителях предварительного замеса. Мельницы этого типа не получили широкого распространения.
П л а н е т а р н ы е ш а р о в ы е ме льницы. Планетарная шаровая мельница состоит из нескольких барабанов (обычно из четырех), которые могут вращаться вокруг своей оси и одновре менно вокруг общей оси планетарной системы. Диспергирование в этих мельницах значительно ускоряется по сравнению с обычными шаровыми мельницами за счет увеличения сил сдвига. Барабаны планетарных мельниц, как правило, выполнены из фарфора и име ют небольшой объем (до 5 л). Расположение барабанов может быть вертикальным и горизонтальным. Большинство мельниц этого типа — периодического действия.
В и б р а ц и о н н ы е |
ш а р о в ы е ме льницы. Лакокрасоч |
ные пасты в шаровых |
мельницах этого типа диспергируются шара |
ми при непрерывной вибрации барабана. Число вибрационных колебаний барабана соответствует частоте вращения мотора, при этом эксцентрик, сидящий на валу мотора, преобразует враща тельное движение в вибрационное. Вибрационные шаровые мель ницы могут работать периодически и непрерывно. В настоящее время мельницы этого типа практически не применяются.
Аттриторы. Основной частью краскотерочиой машины типа ат-
тритора (рис. 10.33) является его контейнер, представляющий собой вертикальный цилиндрический корпус 3 с рубашкой для охлажде ния и вертикальной мешалкой 2. На вал мешалки насажены гори зонтальные лопасти (круглые штанги), расположенные по винто вой линии. Вал мешалки соединен с приво дом, монтируемым на неподвижной станине при помощи легкоразъемной муфты. При разгрузке и чистке контейнера его передви гают на роликах по направляющим. В мо делях небольшой емкости имеется возмож
ность |
опрокидывания контейнера для |
Рис. |
10.33. Краскотерочная машина типа аттритора: |
/ —трубопровод; 2— мешалка; 3—корпус с водяной рубащкоД f —диспергируемая масса; 5—шары.
Рнс. 10.34. Бисерная (песочная) мельница:
/ —вал с дисками; 2—муфта; 3—электродвигатель; 4— станина; 5—фильтр-приемник; 5—контейнер.
выгрузки, а в моделях большой емкости выгрузка производится снизу при помощи насоса. Мелющими телами в аттриторах явля ются шары 5. Диспергирование лакокрасочной пасты 4 произво дится при непрерывно работающей мешалке. При этом шары за гружают до уровня верхней лопасти мешалки, а материал — несколько выше уровня шаров. Загрузка материала может произ водиться непосредственно в аттритор или из смесителей предвари тельного замеса. Аттриторы с контейнерами большой емкости снабжаются циркуляционными насосами для возможности непре рывной циркуляции диспергируемого материала в процессе рабо ты. При работе вал и корпус контейнера истираются незначи тельно; большему износу подвержены лопасти машины, поэтому их приходится часто заменять. Большим преимуществом аттриторов по сравнению с шаровыми мельницами является их большая производительность и малые габариты. За рубежом выпускают аттриторы различных размеров — от 0,75 до 600 л.
Бисерные (песочные) мельницы. Бисерные мельницы (рис. 10.34) являются наиболее производительным оборудованием из оборудования, применяющегося для диспергирования пигмент ных суспензий. Основным узлом бисерной мельницы является вер тикальный цилиндрический передвижной контейнер б, в котором производится процесс диспергирования пигментных паст с по мощью мелющих тел. Внутри контейнера имеется мешалка, пред ставляющая собой вал 1 с дисками специальной конфигурации. В ряде конструкций форма мешалки изменена и вместо дисков применяются винтовые лопасти, эксцентрично приваренные коль
ца. К преимуществам бисерных мельийц можно отнести возмож ность их применения для диспергирования пигментных суспензий различной вязкости.
На рис. 10.35 показаны диски и мешалки различных типов, применяющиеся в бисерных мельницах.
Процесс диспергирования в бисерных мельницах проходит бы стро благодаря энергичному перемешиванию. Контейнер надежно фиксируется быстродействующим зажимом у станины 4 мельницы (рис. 10.34), на которой монтируются электродвигатель 3, все вспомогательное оборудование и пульт управления. Передача вра щения от электродвигателя к валу мешалки осуществляется через эластичную (иногда магнитную) муфту 2 или с помощью клино вых ремней. Для изготовления контейнера и мешалки применяют износоустойчивые материалы (нержавеющая сталь или специаль ные сорта стали).
Диспергируемый материал подается в нижнюю часть контейне ра с помощью насоса с регулируемой частотой вращения. Выходя щий из контейнера материал проходит через разделительное сито и удаляется из контейнера. В некоторых конструкциях машин, пред назначаемых для диспергирования пигментных паст повышенной вязкости, вместо сетки устанавливают сферическую шайбу, при помощи которой регулируется зазор на выходе материала из кон тейнера. При этом осуществляется дополнительное диспергирова ние и отделение мелющих тел от выходящего из контейнера мате риала. Заданная степень диспергирования получаемого продукта может регулироваться в широких пределах за счет количества материала, подаваемого на диспергирование в единицу времени, а следовательно, за счет продолжительности пребывания материала в контейнере. Благодаря силам сдвига в диспергируемом материа ле возникает интенсивное внутреннее трение между частицами и осуществляется хорошее диспергирование и смачивание твердых частиц. .Для предотвращения сильного нагревания материала во время диспергирования контейнер снабжается водяной рубашкой. В качестве мелющих тел для бисерных мельниц применяются песок специального состава и шарики из силикварцита, стали или синте-
jh_____ ,
,__Z J _ ' '
Рнс. 10.35. Типы мешалок бисерных мельниц:
а —дисковая; б —дисковая с |
отверстиями; в—винтовая; г —дисковая со срезом; б —диско |
вая со срезом |
и с отверстиями; е —кольцевая спиральная. |
тических материалов. Диаметр применяемых мелющих тел — от 1 до 3 мм. Контейнер ре комендуется загружать мелю щими телами на 50—60% от его емкости.
Рис. 10.36. Схема работы дисперсионной мельницы типа «Кейди-Милл»:
/ — диспергирующая |
головка; |
2—статор; |
3— ротор; 4—корпус |
с водяной |
рубашкой; |
5 —диспергируемая |
масса; |
б—привод; |
7—электродвн гатель.
Основные преимущества применения бисерных мельниц приве дены ниже:
1) высокая производительность (в 3—4 раза выше произво дительности шаровой мельницы);
2)высокая степень дисперсности продукта (от 5 до 18 единиц по методу «Клин»);
3)возможность регулирования производительности мельницы
вшироких пределах;
4)возможность осуществления непрерывного процесса дис пергирования, что создает условия для полной механизации и автоматизации процесса;
5) сокращение расхода электроэнергии на диспергирова ние;
6)возможность исключения (для большинства пигментных суспензий) операции очистки на фильтрах и центрифугах;
7)сравнительная простота конструкции машины и ее обслу живания;
8)малые габариты машины;
9)бесшумность работы и безопасность обслуживания машины.
Бисерные |
мельницы выпускаются различных |
емкостей — от |
0,2 до 1 л (лабораторные) |
и до 500 л. |
|
Наиболее |
распространенные емкости бисерных |
мельниц — 30, |
70 и 140 л. |
|
|
|
Ниже приводится характеристика мельницы МПД-50 отече |
ственного производства: |
|
|
Емкость контейнера, л .......................................... |
|
50 |
Число насосов.......................................................................... |
|
2 |
Число дисков на в а л у ......................................................... |
|
12 |
Частота вращения вала, о б /м и н .................................... |
980 |
Установленная мощность |
электродвигателя, кВт |
20,8 |
Габариты, м м ................................................................ |
1772X970X2772 |
Вес, кгс.................................................................................... |
|
|
1651 |
Контейнер и мешалка изготовлены из нержавеющей стали. |
Мельницы типа «Кейди-Милл». Мельница типа «Кейди-Милл» (рис. 10.36) предназначена для диспергирования низковязких пиг ментных паст. Она представляет собой цилиндрический сосуд, че рез днище которого проходит вал с ротором 3, вращающимся с частотой 5000 об/мин. Ротор мельницы 3, представляющий собой полый цилиндр с прорезями, вращается внутри другого полого цилиндра — статора 2, также имеющего прорези-каналы. Обечай ка мельницы снабжена водяной рубашкой для охлаждения. Дис пергирование пасты производится за счет усилий удара и среза, возникающих при движении пасты по каналам ротора и ста тора.
Мельница работает периодически. К преимуществам мельниц этого типа можно отнести простоту обслуживания, высокую произ водительность и герметичность.
Волчковые смесители. Волчковые смесители типа «Петцгольда» (рис. 10.37) применяются главным образом для диспергирования пигментных паст в производствах водоэмульсионных и полиграфи ческих красок. Смеситель представляет собой цилиндрический корпус 1 с днищем в виде усеченного конуса. Перемешивающее устройство 4 имеет сложную конфигурацию. Мешалка, располо женная в нижней части смесителя, создает хорошую циркуляцию содержимого смесителя. В верхней части смесителя лопасти ме шалки имеют другую форму и проходят между нижними лопастя ми. Одна из лопастей отгребает продукт от стенок смесителя. На крышке 3 аппарата располагаются люк 2 для загрузки сыпучих материалов, штуцера для загруз ки жидких компонентов и прибо ры контроля и регулирования. В нижней части смесителя располо жен люк 6 для выгрузки. Волчко вые смесители снабжаются ру башкой для нагрева или охлажде ния содержимого смесителя. Не которые конструкции смесителей рассчитаны для работы под ваку умом. Привод смесителя — ниж ний, от электродвигателя 5 через редуктор. Смесители выпускаются емкостью от 6 до 2400 л. В неко торых конструкциях смесителей предусмотрены две или три часто ты вращения лопастей мешалки.
Рис. |
10.37. ВолчковыН смеситель: |
1—корпус: |
2—люк |
для загрузки; |
3— крышка; |
4—перемешивающее |
устро?1ство; |
5—электро |
двигатель; 6—люк для выгрузки.
Аппаратура для очистки пигментированных лакокрасочных материалов
Для очистки лакокрасочных суспензий от посторонних примесей и крупных агрегатов применяются одновалковые машины с фильт рующим (рафинирующим) брусом, подробно описанные ранее (см. с. 339), центрифуги различных конструкций, вибросита и пат ронные фильтры.
Центрифуги. Для очистки эмалей применяют два типа центри фуг— тарельчатого или камерного типа и сверхцентрифуги. Кон струкции этих центрифуг в принципе не отличаются от описанных ранее (см. с. 332), но, как правило, работают при пониженных частотах вращения по сравнению с вышеописанными конструкция ми. Некоторые типы сверхцентрифуг снабжаются вариаторами, позволяющими менять частоту вращения барабана в зависимости от вида очищаемой эмали.
Вибросита. Работа вибросит основана на принципе прохожде ния очищаемой эмали через соответствующие сетки с фильтро вальной тканью при их непрерывной вибрации. Вибросита служат главным образом для контрольной фильтрации перед выпуском готовой продукции и выпускаются в виде передвижных установок.
Патронные фальтры. Патронные фильтры (рис. 10.38) нашли широкое распространение на заводах для очистки растворов смол и лакокрасочных суспензий. Фильтрующим элементом в патронных фильтрах является фильтр-патрон 3, представляющий собой ци линдр с центральным сквозным отверстием. Патрон изготавлива ется из очесов шерсти, пропитанных фенольной смолой. При отвер
ждении смолы в патронах образуются поры с заранее заданными размерами, что обес печивает требуемую степень фильтрации.
Число патронов в фильтрах зависит от характера загрязнений и требуемой произ водительности. В настоящее время проходят испытания патронные фильтры с автомати ческой сменой патронов.
Аппаратура для фасовки
Машины и линии для фасовки в мелкую тару. В качестве мелкой тары для готовой продукции применяются главным образом жестяные банки емкостью от 0,25 до 3 л, а также банки емкостью 5 и 8 л. Работа ма шин, предназначенных для розлива лаков,
синтетических |
смол и эмалей в банки, |
Рис. 10.38. Патронный фильтр: |
. / —крышка; |
2—корпус; 3— патрон; 4— днище. |
основана на весовом и объемном принципе. Для машин, работаю щих по принципу взвешивания, применяют торговые весы, обору дованные отсекателями заданного веса. Недостатком машин этого
типа является то, |
что при взвешивании фиксируется точный вес |
с тарой (брутто), |
но при этом не учитываются колебания в весе |
тары. Для машин, работа которых основана на объемном прин ципе, применяют поршневые дозаторы с точной регулировкой хода поршня, а следовательно, и объема подаваемой порции. Приме няются однопоршневые машины с подачей в одну или две стороны (без холостого хода), многопоршневые линейные и карусельные машины.
В настоящее время нашли применение механизированные фа совочные линии, в состав которых входят машины, увязанные между собой по производительности: наполнительная (фасовоч ная) машина, машина для наложения и раскатки капсюля, этике тировочная машина, машина для укладки банок в ящики и короба. Передача банок с одной машины на другую механизирована. Имеется возможность питать такую линию банками из контейнеров специальной конструкции. После укладочной машины ящики на конвейере должны поступать на склад готовой продукции. Для розлива лаков в бутылки применяются машины по типу разливоч ных машин ликероводочной промышленности — машины Габриэ ляна и Котельникова с градуированными стаканчиками или бач ками и разливочный карусельный автомат Жукова.
Машины для фасовки в бидоны или фляги. Для фасовки готовой продукции в бидоны емкостью 18—25 л и фляги емкостью 35—40 л применяются машины для фасовки, работа которых основана на весовом и объемном принципе. Наиболее простыми машинами яв ляются весы различных конструкций, оборудованные отсекателя ми заданного веса. К недостаткам этих машин можно отнести не возможность учета веса тары.
В механизированных линиях, разработанных и испытанных на отечественных предприятиях, взвешивание производится на ци ферблатных весах. При первом взвешивании фиксируется масса тары, а затем автоматически включается наполнительное устрой ство и при этом фиксируется суммарная масса тары и готового продукта. Подача тары на весовой агрегат и уборка заполненной тары производится конвейерами и толкателями.
Машина для фасовки, работа которой основана на объемном принципе, представляет собой насос с горизонтальным расположе нием цилиндра. Подача порции строго регулируется микрометриче ским винтом. Максимальный объем подачи — 40 л. Подача пустой тары на агрегат и уборка заполненной тары производится автома тически при помощи системы конвейеров. В состав агрегата входит небольшой отрезок пульсирующего конвейера.
Глава 11
ОБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПИГМЕНТОВ
Оборудование, применяемое для. производства пигментов, ха рактеризуется большим многообразием, обусловленным выбором метода, масштабов производства и особенностей технологии производста различных пигментов. Процесс производства осажденных пигментов и наполнителей сводится в основном к получению нера створимого осадка из водных растворов солей. Для этих произ водств применяются реакторы для осаждения пигментов, оборудо вание для сгущения и классификации суспензий, промывки осадка и сушки (отстойники, сгустители, фильтры, центрифуги и сушилки). Для производства прокалочных пигментов, характеризуемого про ведением термической высокотемпературной обработки реакцион ной массы, применяется оборудование для прокаливания и осаж дения пигментов. При производстве пигментов, получаемых с помощью возгонки (производство глета, сурика, цинковых белил и др.), применяются печи различных конструкций, осадители, си стемы улавливания и др. При производстве земляных пигментов и наполнителей применяется оборудование для измельчения и сепа рации.
Все оборудование, применяющееся в производстве пигментов, можно разделить на следующие основные типы:
1)оборудование для сгущения и классификации суспензий и промывки осадка;
2)фильтры;
3)центрифуги;
4)сушилки;
5)печи;
6)оборудование для измельчения и сепарации;
7)реакторы.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СГУЩЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ СУСПЕНЗИЙ И ПРОМЫВКИ ОСАДКА
Оборудование для сгущения применяется: для отделения жид кой фазы суспензии перед фильтрацией суспензии, что позволяет уменьшить необходимую поверхность фильтрации; для промывки осадков при помощи декантации; для улавливания из сточных вод твердых частиц.
Оборудование для классификации применяется при разделении твердых частиц суспензии по размерам при мокром размоле и отделении крупных частиц при отмучивании.
Основным оборудованием для проведения этих процессов явля ются:
1)отстойники периодического и непрерывного действия;
2)гидроциклоны;
3)патронные вакуум-фильтры — сгустители;
4)ультразвуковые сгустители.
Отстойники
Отстойники применяются для сгущения осадков с удалением части суспензии, для промывки осадков методом декантации и для улавливания из суспензии твердой фазы.
Отстойники периодического действия представляют собой чаны цилиндрической формы, снабженные мешалками. Материалом для изготовления этих отстойников служит дерево, углеродистая сталь, защищенная кислотостойким покрытием (винипласт, кислотоупор ные плитки и др.) или нержавеющая сталь. Для слива осветленной жидкости или верхнего слоя суспензии в отстойнике предусмотрено несколько штуцеров на различной высоте, подъемная или поворот ная сливная труба. При производстве осажденных пигментов и наполнителей реакционный аппарат может использоваться как от стойник. Отстойники периодического действия широко применяют ся как репульпаторы при производстве двуокиси титана. Недо статком этих отстойников является периодический характер их ра боты.
Отстойники непрерывного действия. Отстойники непрерывного действия представляют собой цилиндрические аппараты с кониче ским днищем, снабженные мешалкой. Корпус отстойников изго тавливается из стали, защищенной кислотостойким покрытием, или из железобетона. Лопастная мешалка с гребками медленно вра щается внутри отстойника во избежание взмучивания осадка. Суспензия подается в центральную часть отстойника через загру зочную трубу, имеющую днище с отверстиями для равномерной подачи без взмучивания. Осветленная жидкость поступает в коль цевой жолоб, а осадок, осевший на дне отстойника, перемещается мешалкой к выгрузочному патрубку. В некоторых конструкциях отстойников непрерывного действия предусмотрены не коническое днище, а соответствующие устройства для непрерывной выгрузки осадка. Отстойники непрерывного действия работают по схеме, в которую входят дозаторы для подачи суспензии и для отбора сгущенного шлама. При многократной промывке осадка применя ют многоярусные отстойники, представляющие собой блок из нескольких отстойников непрерывного действия.
Гидроцпклоны
Гидродиклоны применяются для сгущения и классификации суспензий. Они находят применение главным образом в производ ствах пигментной двуокиси титана, литопона и железоокисных пигментов. В зависимости от размера зерен суспензии, размеров гидроциклона и скорости подачи суспензии гидроциклоиы могут работать как сгустители и сгустители-классификаторы.
Гидроциклон представляет собой коническую или цилиндриче скую камеру, в верхнюю часть корпуса которой тангенциально врезан загрузочный патрубок. Суспензия поступает через загру зочный патрубок в циклон. Отделяющиеся в камере циклона твер дые частички или сгущенная суспензия выгружаются через выгру зочный патрубок со сменным соплом и в нижней части камеры. Осветленная жидкость или тонкая фракция отводятся по цент ральной трубке в крышке камеры. Разделение фаз или классифи кация зерен твердой фазы происходит за счет центробежной силы, возникающей в результате вращения потока в камере. Гидроцик лоны чрезвычайно просты по конструкции и имеют высокую производительность. Для улучшения эффективности работы гидро циклонов их можно устанавливать последовательно.
Патронные вакуум-фильтры-сгустители
Патронные вакуум-фильтры-сгустители работают с погружени ем фильтрующей поверхности в сосуд с суспензией. Резервуар вакуум-фильтра представляет собой емкость прямоугольной или цилиндрической формы, изготовленный из стали, защищенной кис лотостойким покрытием. В резервуар погружены патронные филь тры, сообщающиеся через коллектор с вакуумной установкой. Патрон представляет собой конический или цилиндрический пу стотелый элемент, на который натянута фильтрующая ткань. Внутри патрона имеется трубка, присоединенная к коллектору. При создании в патронах вакуума фильтрат проходит через фильтрующую ткань внутрь патрона и по коллектору отводится в приемники, а осадок оседает на поверхности патронов. После вы ключения вакуума внутрь патрона подают сжатый воздух, при помощи которого осадок сбрасывается с поверхности патрона и падает на дно сосуда, откуда и выводится из фильтра в виде шлама при помощи шнека.
Фильтр-сгуститель работает непрерывно и его работа автомати зирована при помощи распределительной головки, присоединяю щей различные группы патронов поочередно к линии вакуума и сжатого воздуха. При непрерывной работе фильтра-сгустителя исключается возможность промывки осадка. При этом в резервуа ре поддерживается постоянный уровень суспензии, а разгрузка производится диафрагменным насосом. Фильтры-сгустители могут быть цилиндрической формы. При периодической работе этих
