Сушка сырьевых материалов
При производстве портландцемента сушке подвергают сырьевые материалы (при сухом способе), активные минеральные добавки и твердое топливо.
Необходимость сушки сырьевых материалов при сухом способе производства обусловливается тем, что на обжиг сырьевая смесь должна поступать с минимальной влажностью. Необходимость сушки активных минеральных добавок (трепела, опоки и др.), измельчаемых совместно с клинкером, определяется высокой влажностью добавок. Доменные гранулированные шлаки также имеют высокую влажность, так как их получают грануляцией огненножидкого шлама в специальных водных бассейнах. Содержащаяся в добавках влага начнет реагировать с клинкерной частью цемента и качество его в результате преждевременной гидратации резко ухудшится. Кроме того, тонкоизмельченный влажный материал налипает на мелющие тела, броневые плиты, замазывает междукамерные и разгрузочные перегородки мельницы, затрудняя или полностью прекращая в ней измельчение.
Допустимая влажность, при которой мельница работает нормально, зависит от свойств материалов. Она несколько ниже допустимой влажности материалов при подаче их в мельницу, установленной правилами технической эксплуатации цементных заводов.
В общем понятии сушка — это процесс удаления влаги из материала. Она может осуществляться испарением, механическим отделением воды, химическим связыванием ее и другими более сложными способами. В цементном производстве применяют сушку испарением.
Первым условием процесса сушки испарением является наличие разности между влажностью материала и окружающей среды. Влажность среды должна быть меньше влажности материала. Чем больше будет эта разность, тем выше окажется скорость испарения влаги.
Вокруг влажного материала образуется более насыщенный влагой газовый слой. Наличие этого слоя замедляет процесс перехода влаги в окружающую среду. Непрерывное удаление влажного газового слоя ускорит процесс сушки. С этой целью воздух или газ принудительно перемещают в сушильном аппарате, удаляя влажные порции его, а на смену им вводят новые порции сухого воздуха или газа.
Удаление влаги движущимся вокруг материала сушильным агентом происходит с поверхности. В результате влажность материала в слоях, близких к поверхности, оказывается ниже влажности внутренних слоев. В силу этой разности влага из внутренних слоев начинает перемещаться к наружным, стремясь выровнять содержание влаги по всему объему куска.
Скорость этого перехода зависит от разности в каждый момент между влажностью внутренних и наружных слоев. А последняя определяется, как отмечалось, разностью между влажностью на поверхности материала и влажностью среды.
Повышение темлературы материала существенно ускоряет процесс перемещения влаги. При этом улучшаются условия парообразования и влага в виде пара легко проникает через слой материала к его поверхности. С повышением температуры газа или воздуха возрастает степень предельного содержания в нем влаги. Так, при предельном насыщении воздуха влагой в 1 мг его при 0О|С может удерживаться 4,84 г влаги, при 20°С— 17,29 г, при 50° С — 82,94 г, а при 100° С —586,25 г.
Таким образом, основяыми параметрами сушильного процесса являются температура и влажность теплоносителя. Различают относительную влажность и абсолютную.
Воздух или газ может высушивать материал только в том случае, когда его относительная влажность менее 100%. Чем она меньше, тем быстрее будет проходить процесс сушки.
Абсолютной влажностью называют количество влаги в виде пара в граммах, содержащейся в 1 м3 воздуха или газа.
Предельное насыщение воздуха, т. е. возможное количество водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, зависит от температуры и возрастает с ее повышением.
Таким образом, если нагревать воздух с какой-либо постоянной абсолютной влажностью, то относительная влажность его будет соответственно уменьшаться, так как в формуле относительной влажности уп постоянно, а ув увеличивается. Охлаждение воздуха будет вызывать обратное явление: относительная влажность его будет возрастать, так как предельно возможное содержание влаги в нем будет уменьшаться.
При какой-то низкой температуре этот воздух окажется насыщенным, т. е. содержание влаги в нем будет равно предельно возможному ее содержанию. Относительная влажность такого воздуха равна 100%.
При малейшем дальнейшем понижении температуры воздух уже не сможет удерживать в себе всю содержащуюся в нем влагу и часть ее выпадет в виде капель (росы, тумана). Температура, при которой воздух оказывается насыщенным, называется точкой росы.
Точка росы является очень важным показателем воздуха {или газа). При циркуляции его по технологическим аппаратам, имеющим разную температуру, воздух не должен охлаждаться ниже точки росы, иначе возможно выделение влаги на поверхности этих аппаратов (запотевание); на влажную поверхность налипает пыль и аппарат забивается. Развивается также при этом и коррозия (ржавление) стальных деталей аппарата.
О скорости сушки материала можно судить по количеству влаги, содержащейся в воздухе перед подачей его в сушильный аппарат и при выходе из него. Чем больше будет содержаться влаги в отработанном сушильном агенте, тем быстрее протекает процесс сушки, если количество материала, температура и влажность подаваемого при этом теплоносителя постоянны.
Большое значение имеет плотность и пористость материала. Куски пористого материала, например гранулированного шлака, высушиваются легче, чем глина.
Способность материалов к высушиванию лежит в основе расчета потребной мощности сушильных аппаратов.
При совмещении помола и сушки в одном агрегате — шаровой мельнице — сушку материалов производят в одну или две стадии в зависимости от исходной влажности материала. Если она не превышает 12%, применяют одностадийную сушку, совмещая ее с помолом, а при более высокой влажности материал вначале подсушивают в сушильном барабане (до 12%), а затем окончательно высушивают в мельнице.
Выбор типа сушильного аппарата, схемы сушки и ее режима (температуры) зависит от вида материала.