【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 同時(shí)向水中加入鈣基膨潤(rùn)土和純堿 , 加堿量采用最大濕粘度和最低失水量法確定 , 一般要加過(guò)量堿 , 液固比為 1~ 8, 經(jīng)浸泡造漿后脫水 ,干燥 , 磨粉即得鈉基土。 ( 2) 陳化法。在原礦或加工后的干粉中 ,按所需的 Na+ 量 ( 常為礦石量 3% ~ 5% 的 Na2CO3 量 ) 化成水溶液加入 , 拌勻 , 堆放。整個(gè)礦石含水量控制在 30% 左右 , 堆放時(shí)間 7~ 10d, 并常翻動(dòng)拌合 , 老化后干燥 , 磨粉。該法鈉化效率較差。 ( 3) 擠壓法。此法是在加入改型劑的同時(shí) , 施加一定的壓力 ( 剪切力 ) 使蒙脫石顆粒分開 , 加速 Na+ 交換 Ca2+ 的進(jìn)程。這種方法是目 前最常用的 , 已取得了較好的效果。在鈉化改型時(shí) , 擠壓是關(guān)鍵一步 , 因?yàn)閿D壓起到了剝片作用 , 使蒙脫石顆粒之間、晶層之間 , 產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而分離 , 從而增加了與 Na+ 離子的接觸面積 , 易于進(jìn)行充分的離子交換。由于擠壓摩擦產(chǎn)生 了大量熱能 , 加快了離子運(yùn)動(dòng)速度 , 擴(kuò)大了運(yùn)動(dòng)范圍 , 從而增加了反應(yīng)機(jī)會(huì)與陽(yáng)離子交換過(guò)速度。蒙脫石在大的擠壓作用下 , 化學(xué)鍵遭到了破壞 , 產(chǎn)生斷鍵。這有利于吸附相反電荷的 Na+ 離子 , 從而增加了鈉化反應(yīng)的進(jìn)行 鈉化流程 在生產(chǎn)中廣泛使用半干法對(duì)鈣基膨潤(rùn)土進(jìn)行鈉化改性，可分為鈉化劑粉末加入法和鈉化劑水溶液加入法 。 鈉化劑粉末加入法工藝流程是：原土 → 干粉碳酸鈉 → 加水碾壓 → 存放 → 粉碎成粉 → 性能檢測(cè) 。鈉化劑水溶液加入法工藝流程是：原土 → 碳酸鈉水溶液 → 碾壓 → 存放→ 粉碎成粉 → 性能檢測(cè) 。 性能指標(biāo)評(píng)價(jià) 鈉基土應(yīng)用廣泛，各行業(yè)有不同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但沒有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 。 膨脹容是表征粘土礦物水化特性的參數(shù)，而蒙脫石是水化性能最強(qiáng)的粘土礦物之一 。 復(fù)用性是表征膨潤(rùn)土高溫特性的參數(shù)，復(fù)用性好的膨潤(rùn)土受多次熱作用后，粘結(jié)力下降比復(fù)用性差的膨潤(rùn)土要少，所以在選用膨潤(rùn)土?xí)r應(yīng)注意其復(fù)用性好壞 。 因此 應(yīng) 采用膨脹容和復(fù)用性來(lái)檢驗(yàn)鈉基土的質(zhì)量 。 膨脹倍越大，鈉基土的性能越好，即鈉化效果越好 。 復(fù)用性越好，鈉基膨潤(rùn)土的有效膨潤(rùn)土含量越高，則實(shí)際生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)性也越高 。 應(yīng) 著重考察了鈉化含水量 、 碳酸鈉加入量 、 陳化時(shí)間和擠壓次數(shù)對(duì)鈉化效果的影 響 。 鈉化劑水溶液加入法工藝下各因素的影響及試驗(yàn)結(jié)果分別見表 表 2和表 3所示，各影響因素與膨脹容的關(guān)系見圖 1（ 圖中膨脹倍為同一水平下 3次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值） 。 表一 水溶液加入法正交試驗(yàn)影響因素及水平 表二 水溶液加入法膨脹容極差分析 表三 水溶液加入法正交試驗(yàn)方案及結(jié)果 圖 1 實(shí)驗(yàn)表明 ， 膨脹容隨著含水量的增加而減小，鈉化含水量為 27%時(shí)最合適； Na2CO3的加入量為 5%最合適；膨脹容隨陳化時(shí)間的增加而增大，故陳化時(shí)間可以選擇 3天；擠壓次數(shù)對(duì)膨脹容的影響不是很 明顯，而且膨脹容隨 擠壓次數(shù)的增加而減小，因此選用擠壓次數(shù)為 3次即可 。 本設(shè)計(jì)用鈉化劑水溶液加入法工藝 鈣基膨潤(rùn)土人工鈉化的流程一般為：鈣基土原礦→破碎→加入碳酸鈉(濕法還需加水 )→混合擠壓→回轉(zhuǎn)爐干燥→碾磨→空氣分級(jí)→鈉基土產(chǎn)品 。 4 膨潤(rùn)土加工工藝設(shè)備 選型 設(shè)備選型依據(jù) 物料衡算是 設(shè)備選型的依據(jù)，而設(shè)備選型則要符合生產(chǎn)工藝的要求。設(shè)備選型既是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵和體現(xiàn)生產(chǎn)水平的標(biāo)準(zhǔn)，又是工藝布置的基礎(chǔ)，并且為動(dòng)力配電、水汽用量計(jì)算提供依據(jù)。設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)每一個(gè)品種單位時(shí)間（ h或 min）產(chǎn)量的物料平衡情況和設(shè) 備生產(chǎn)能力來(lái)確定所需要設(shè)備的臺(tái)數(shù)。若有幾種產(chǎn)品都需要共同的設(shè)備，在不同時(shí)間使用時(shí)，應(yīng)按處理量最大的品種所需的臺(tái)數(shù)來(lái)確定。對(duì)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，除按實(shí)際生產(chǎn)能力所需的臺(tái)數(shù)配備外，還應(yīng)考慮有備用設(shè)備。一般后道工序設(shè)備的生產(chǎn)能力要略大于前道，以防物料擠壓。 設(shè)備選型原則 對(duì)不同廠家不 同品牌不同規(guī)格性能的同類設(shè)備：從安全環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)、性價(jià)比高、兼容互換性高、技術(shù)支持優(yōu)良、等五個(gè)方面對(duì)礦井設(shè)備進(jìn)行選型。 設(shè)備選型思路 安全、核心及重點(diǎn)主要類設(shè)備 :依照高可靠性、高技術(shù)、高質(zhì)量、高穩(wěn)定性適應(yīng)高效率生產(chǎn)的的設(shè)備，選用知名廠家的一流設(shè)備。 輔助設(shè)備：按照性價(jià)比高，質(zhì)量?jī)?yōu)良，可靠性、穩(wěn)定性滿足生產(chǎn)需要的設(shè)備應(yīng)選則國(guó)內(nèi)中上等設(shè)備。 一般設(shè)備：不屬于安全、核心及重點(diǎn)主要類及輔助設(shè)備，可選用國(guó)內(nèi)中等水平設(shè)備。 轉(zhuǎn)筒干燥機(jī) 轉(zhuǎn)筒干燥器是最古老的干燥設(shè)備之一，目前仍被廣泛應(yīng)用于化 工、建材和冶金等領(lǐng)域。轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)（烘干機(jī)）主要由筒體裝置前后托輪裝置、進(jìn)出料裝置、傳動(dòng)裝置與齒輪罩等部件組成。（與烘干機(jī)配套的附屬設(shè)備：燃燒室、喂料出料設(shè)備、收塵設(shè)備 等均不屬本機(jī)范圍）。主要用于選礦、建材、冶金、化工等部門烘干一定濕度或粒度的物料。回轉(zhuǎn)烘干機(jī)對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，可以烘干各種物料，且設(shè)備操作簡(jiǎn)單可靠，故得到普遍采用。 回轉(zhuǎn)圓筒干燥器是一種處理大量物料干燥的干燥器。由于運(yùn)轉(zhuǎn)可靠， 操作彈性大、適應(yīng)性強(qiáng)、處理能力 大， 廣泛使用于冶金、建材、輕工等部門。在化工行業(yè)中，如硫酸按、硫化堿、安福粉、硝酸 銨、尿素、草 酸 、重 鉻 酸鉀、聚氯乙烯、二氧化 錳 、碳 酸 鈣、磷酸 銨 、硝酸磷肥、鈣鎂磷肥、磷礦、普通過(guò)磷酸鈣、重過(guò)磷酸鈣、磷酸三鈉、三聚磷酸鈉等的干 燥， 大多使用回轉(zhuǎn)圓筒干燥器。 回轉(zhuǎn)圓筒干燥器生產(chǎn)流程如圖 8— l。 需要干燥的濕物 料 由皮帶運(yùn)輸機(jī)或斗式提升機(jī)送到 料斗， 然后經(jīng)料斗的加料機(jī)構(gòu)通過(guò)加料管進(jìn)入進(jìn)料 端。 加 料 管的斜 度 要大于物料自然傾 角， 以便物料順利 溜 入干燥器 內(nèi)。 干燥器圓筒是一個(gè)與水平線 略 成傾斜的旋轉(zhuǎn)圓筒。物料從較高一端加入 ，載 熱體由低 端 進(jìn)入 ， 與物料成逆流 接觸， 也有載熱體和物 料 一起并流進(jìn)入簡(jiǎn)體的。隨著圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)， 物料受重力作用運(yùn)行到較低的一端。濕物料在 筒 內(nèi)前移過(guò)程中，直接或間接 得 到了 載 熱體的給熱，使?jié)?物 料得以干燥，然后在出料端經(jīng)皮帶機(jī)或螺旋輸送機(jī)送出。在圓筒內(nèi)壁上裝有抄板，它的作用是把物料抄起來(lái)又灑 ， 使物料與氣流的接觸表面增 大， 以提高 干 燥速率并促進(jìn)物 料 前進(jìn)。 載 熱體一般為熱空氣、煙道氣等。 載 熱體經(jīng)干燥器以后，一般需經(jīng)旋風(fēng)除塵器將氣體內(nèi)所帶物 料捕 集下 來(lái)。 如須進(jìn)一步減少民氣含塵量，還應(yīng)經(jīng)過(guò)袋式除塵器或濕法除 塵 器后再放空。 回轉(zhuǎn)圓筒干燥器一 般 適用于 顆粒狀物料， 也可用部分 摻 入 干 物料的辦法干操 粘 性 膏 狀物料或含水量較高的 物 料，并 已成功地用于溶液物料 (料漿 )的造粒干燥中。國(guó)內(nèi)回轉(zhuǎn)圓筒 干 燥器直徑一般在 ~3m，個(gè)別的達(dá) 5m。干燥器長(zhǎng)度一 般 在 2— 30 m，也有長(zhǎng) 50m 甚至更長(zhǎng)的。 一般 L／ D 在 6~l0。所處理的 物料 含水量范圍為 3~25%，也有高達(dá) 50%的。 干燥后的含水量可達(dá)到 %左右，甚至可達(dá)到 %。 物 料在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間在 5分鐘到 2小時(shí)。氣流速度，對(duì)粒徑為 1mm 左右的 物 料，氣速在 0． 3~1。 0m／ s 范圍；對(duì)粒徑為 l~5mm 的物料，氣速在 1． 2~2． 2m／ s 范圍內(nèi)。 回轉(zhuǎn)圓筒干燥器的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大、適應(yīng)范圍 廣、液體阻力小、操作上允許波動(dòng)范圍較大、操作方便。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜龐大、一次性投資大、占地面積大、填充系數(shù)小、熱損失較大。 回轉(zhuǎn)圓筒干燥器在物料和載熱體并流操作時(shí)，筒體內(nèi)物料溫度即 使在出口處也很接近于氣體的濕球溫度，這說(shuō)明干燥過(guò)程基本上是在等速階段進(jìn)行。即水分主要從粒子表面蒸發(fā)而無(wú)降速階段。這是因?yàn)楫?dāng)粒子與氣流接觸時(shí)，水分從表面蒸發(fā)，但當(dāng)粒子埋入料層后，水分幾乎停止蒸發(fā)。這時(shí)粒于內(nèi)部的水分繼續(xù)向表面擴(kuò)散，當(dāng)較子再露出料層與氣流接觸時(shí)，粒子表面又有自由水分存在，使粒于溫度一直維持在氣流的溫球溫度附近。故 可認(rèn)為此干燥過(guò)程僅僅是物科與氣體之間的外部傳熱、傳質(zhì)過(guò)程。 筒壁和抄板與氣流接觸時(shí)被加熱，面與物料接觸時(shí)被冷卻，但由于變化周期較短，溫度變化幅度很小，所以筒壁濕度基本上可以認(rèn)為是一常數(shù)。此外，由于物料對(duì)筒壁傳導(dǎo)的給熱系數(shù)大于氣體對(duì)簡(jiǎn)壁的對(duì)流給熱系數(shù)，故筒壁濕度實(shí)際上接近于料溫，加上物料只有很薄的一層被加熱故料層中心溫度升高極少。根據(jù)許多資料表明，熱傳導(dǎo)的熱量所占比例很小，只有在分格式轉(zhuǎn)筒中才占 30%左右。 回轉(zhuǎn)圓筒干燥器中一部分熱量是顆粒幅射傳熱，這時(shí) 粒 子表面接受輻射熱。在化工干燥作業(yè)中 ，氣體溫度一般不太高，故輻射的熱量在最佳條件下不超過(guò)物料在干燥器中所得熱量的 6%，所以在大多數(shù)場(chǎng)合下，在熱力計(jì)算中可以不予考慮?；剞D(zhuǎn)干燥主要是屬于對(duì)流干燥，熱能以對(duì)流方式由熱氣體傳給與其直接接觸的溫物料表面，再由表面?zhèn)髦廖锪蟽?nèi)部，這是一個(gè)傳熱過(guò)程。水分從物料內(nèi)部以液態(tài)或氣態(tài)擴(kuò)散，透過(guò)物料層而達(dá)到表面，然后水汽通過(guò)物料表面的氣膜而擴(kuò)散到載熱體的主體，這是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程。所以干燥是由傳熱和傳質(zhì)兩個(gè)過(guò)程所組成，兩者之間是相互聯(lián)系的。干燥過(guò)程得以進(jìn)行的條件， 是必須使被干燥物料表面所產(chǎn)生水汽或其他蒸氣的壓力大于載熱體中 水汽或其他蒸氣的分壓，壓差越大，干燥過(guò)程進(jìn)行得越迅速。為此，載熱體須及時(shí)地將氣化的水汽帶走，以保持一定的氣化水分的推動(dòng)力。所以，在回轉(zhuǎn)圓筒干燥器中都設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)或引風(fēng)機(jī)。 （烘干機(jī)）工作原理： 烘干機(jī)的熱源來(lái)自燃燒裝置，本烘干機(jī)采用順流式加熱方式。因此需要烘干的物料，從進(jìn)料箱、進(jìn)料溜進(jìn)入筒體，即被螺旋抄板推向后。由于烘干機(jī)傾斜放置，物料一方面在重力和回轉(zhuǎn)作用下流向后端，另一方面物料被抄板反復(fù)抄起，帶至上端再不斷地?fù)P撒下來(lái)，使物料在筒內(nèi)形成均勻的幕簾，充分與筒內(nèi)的熱氣流進(jìn)行熱交換，由于物料 反復(fù)揚(yáng)撒，所含的水分逐漸被烘干，從而達(dá)到烘干的目的。 轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便 ； 適應(yīng)范圍廣，可以用它干燥顆粒狀的物料，附著性大的物料用它干燥也很有利 操作彈性大，生產(chǎn)上允許產(chǎn)量有較大波動(dòng)，不致影響產(chǎn)品的質(zhì)量； 生產(chǎn)能力大，可以連續(xù)操作 故障少，維修費(fèi)用低。 設(shè)備體積大，一次性投資多； 安裝、拆卸工作量大； 物料在干燥器內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，物料顆粒之間的停留時(shí)間差異較大，對(duì)于溫度有嚴(yán)格要求的物料不適用。 、流向的選擇 濕物 料和載熱體流向有并流和逆流兩種，也有逆、并流合用的。 3 . 物料移動(dòng)方向與載熱體流動(dòng)方向相同。干燥過(guò)程中濕含量高的物料與溫度最高而濕含量 小的載熱體在進(jìn)口端相遇，此處干燥推動(dòng)力大。而在出口端，則濕含量較小的物料和濕含量較大的載熱體相接觸，干燥推動(dòng)力小。所以并流的特點(diǎn)是推動(dòng)力沿物料移動(dòng)方向逐漸減少。在干燥最后階段，干燥推動(dòng)力減少到很小，干燥速度因此很慢，影響生產(chǎn)能力。并流方式適用于下列物料的干燥 (1)物料在濕度較大時(shí)，允許快速干燥而不會(huì)發(fā)生裂紋或焦化現(xiàn)象。 (2)干燥后物料不能耐高溫，即產(chǎn)品遇高溫會(huì)發(fā)生分解、氧化等變化。 (3)干燥后的物料吸濕性很小，否則干燥后的物料會(huì)從載熱體中吸回水分，降低產(chǎn)品質(zhì)量。 逆流 物料移動(dòng)方向與載熱體流動(dòng)方向相反。在入口處，濕度高的物料與濕度大、溫度低的載熱體接觸，在出口處，濕度低的物料與濕度高的濕度小的載熱體相接觸，因此干燥器內(nèi)各部分的干燥推動(dòng)力相差不大，分布比較均勻。逆流方式適用于下列物料的干燥： ‘ (1)物料在濕度較大時(shí)，不允許有快速干燥，以免引起物料發(fā)生龜裂等現(xiàn)象。 (2)干燥后的物料可以耐高濕，不會(huì)發(fā) 生分解、氧化等現(xiàn)象。 (3)干燥后的物料具有較大的吸濕性。 (4)要求干燥速度大，同時(shí)又要求物料干燥程度大。 逆流流向的缺點(diǎn)是入口處的物料濕度較低，而載熱體濕度很大，接觸時(shí)，載熱體中的水汽會(huì)冷卻而冷凝在物料上，使物料濕度增加，干燥時(shí)間延長(zhǎng)影響生產(chǎn)能力。 、載熱體的選擇 載熱體及其最高溫度的決定在于被處理而體物料的性質(zhì)及其是否允許被污染等因素。 若被處理的固體物料不怕高溫，且非最后產(chǎn)品，可以允許在處理過(guò)程中稍被污染可采用煙道氣作為載熱體，則能得到較高的體積蒸發(fā)率和熱效率，例如，對(duì)于進(jìn)口含水量較高的 物料干燥，采用氣體進(jìn)口溫度為 300176。 C 時(shí)。干燥器的體積蒸發(fā)率為 15kg 水 /m3 h，熱效率為30~50%；若氣體進(jìn)口溫度為 500176。 C，則體積蒸發(fā)率為 35kg 水／ m3 h， 熱效率為 50~70％。所以對(duì)于處理礦石、砂礫、煤、過(guò)磷酸鈣等物料的轉(zhuǎn)筒干燥器都帶有直接產(chǎn)生煙道氣的燃燒爐，其燃料可以是煤、油或者天然氣等。 若處理的物料不允許被污染，則用熱空氣做載熱體。 熱空氣是經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱的。加熱介質(zhì)可用蒸汽加熱器、電加熱器，或用煙道氣經(jīng)預(yù)熱器加熱熱空氣等方法。也可用其他工業(yè)廢熱氣體來(lái)加熱空氣。也有用間接加熱的方式 ，即熱量由金屬壁傳給被干燥物料，如外加熱式的回轉(zhuǎn)圓筒干燥器。 若被干燥物料的產(chǎn)品不允許被污染，而且不允許被空氣沖淡，則熱量應(yīng)通過(guò)轉(zhuǎn)筒壁傳入。此時(shí)，可以將轉(zhuǎn)筒裝在磚室內(nèi)，筒外通以煙道氣；也可在筒內(nèi)安裝中心管或列管、套管等表