RU2809971C1 - Method for stage homogenization of composite mixtures - Google Patents
Method for stage homogenization of composite mixtures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809971C1 RU2809971C1 RU2023115756A RU2023115756A RU2809971C1 RU 2809971 C1 RU2809971 C1 RU 2809971C1 RU 2023115756 A RU2023115756 A RU 2023115756A RU 2023115756 A RU2023115756 A RU 2023115756A RU 2809971 C1 RU2809971 C1 RU 2809971C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing
- chamber
- mixture
- macro
- micro
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 122
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 78
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 abstract description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 abstract description 3
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 abstract description 3
- -1 construction Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000000922 anti-bactericidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способу непрерывного смешения полидисперсных материалов с органическими и минеральными техногенными добавками, микрофибронаполнителями с применением устройства рециркуляционного и многофункционального действия. Способ гомогенизации полидисперсных материалов в рециркуляционном смесителе может быть использован в химической, строительной, топливной и других отраслях промышленности при производстве композиционных смесей и изделий из них.The invention relates to a method for continuous mixing of polydisperse materials with organic and mineral technogenic additives, microfiber fillers using a recirculating and multifunctional device. The method of homogenizing polydisperse materials in a recirculating mixer can be used in the chemical, construction, fuel and other industries in the production of composite mixtures and products from them.
Известны способы приготовления гомогенных композиционных смесей и устройства для них с реализацией различных технологических задач. Для крупномасштабного и мелкомасштабного (макро и микросмешения) композиционных смесей со связующим и использованием специальной смесительной камеры и устройствами смешения. There are known methods for preparing homogeneous composite mixtures and devices for them with the implementation of various technological tasks. For large-scale and small-scale (macro and micromixing) composite mixtures with a binder and the use of a special mixing chamber and mixing devices.
(Патент РФ №2505 348, МПК В01F 7/04, заявл. 17.07.2012, заявка №201 213 0359/09. Опубл. 27.01.2014, бюл. №3, способ смешивания и устройство для его осуществления). (RF Patent No. 2505 348, IPC B01F 7/04, application 07.17.2012, application No. 201 213 0359/09. Published 01.27.2014, Bulletin No. 3, mixing method and device for its implementation).
Недостатком указанного способа является получение неоднородной смеси, что связано со сложностью в перемещении исходных материалов через различные узлы, смешения при реверсивном вращении рабочих органов и дискретном перемещении компонентов. The disadvantage of this method is the production of a heterogeneous mixture, which is associated with the difficulty of moving the starting materials through various units, mixing during reverse rotation of the working bodies and discrete movement of components.
Известен также способ и устройство для непрерывного смешивания волокон со связующим (Патент РФ №2521579, МПК В01/F 7/02, заявл. 11.05.2010, заявка №2011151080/05, опубл. 27.06.2014, бюл. №17) отличающийся тем, что процесс смешения реализуется в одной или нескольких камерах за счет использования закрепленных на валу высокоскоростных игольчатых гребней (n=2000-4000 об/мин, центробежное ускорение волокон - ац =(10-30)103 м/сек2 , что сопровождается большими энергозатратами при реализации процесса гомогенизации смеси.There is also a known method and device for continuous mixing of fibers with a binder (RF Patent No. 2521579, IPC B01/F 7/02, application 05.11.2010, application No. 2011151080/05, publ. 06.27.2014, Bulletin No. 17) characterized in that that the mixing process is implemented in one or several chambers through the use of high-speed needle combs fixed to the shaft (n = 2000-4000 rpm, centrifugal acceleration of the fibers - a c = (10-30)10 3 m/sec 2 , which is accompanied high energy consumption when implementing the mixture homogenization process.
Наиболее близким техническим решением является способ гомогенизации полидисперсных материалов, реализуемый в рециркуляционном смесителе комбинированного действия (Патент № 2788202 C1 Российская Федерация, МПК A23N 17/00. Рециркуляционный смеситель комбинированного действия: № 2022112968: заявл. 13.05.2022: опубл. 17.01.2023 / С. Н. Глаголев, В. С. Севостьянов, А. М. Проценко [и др.]). The closest technical solution is a method for homogenizing polydisperse materials, implemented in a recirculating mixer of combined action (Patent No. 2788202 C1 Russian Federation, IPC A23N 17/00. Recirculating mixer of combined action: No. 2022112968: application 05/13/2022: publ. 01/17/2023 / S. N. Glagolev, V. S. Sevostyanov, A. M. Protsenko [etc.]).
В указанном техническом решении реализуется способ гомогенизации основных исходных компонентов (кремнеземистых, минеральных вяжущих, различных заполнителей и др., составляющих основную массу смеси) и различных гетерогенных добавок (микрофибр, пластификаторов, пигментов и др.) во взаимосвязанных между собой камерах, оснащенных внутренними устройствами с развитой винтовой поверхностью и обеспечивающих интенсивный рециклинг материала с высоким качеством приготовляемых смесей. Камеры объединены в единый технологический блок, состоящий из камеры макро и микросмешения исходных компонентов, камеры гомогенизации гетерогенных добавок, а также камеры интенсификации окончательного смешивания или агломерирования композиционной смеси.The specified technical solution implements a method for homogenizing the main initial components (siliceous, mineral binders, various fillers, etc., constituting the bulk of the mixture) and various heterogeneous additives (microfibers, plasticizers, pigments, etc.) in interconnected chambers equipped with internal devices with a developed helical surface and providing intensive recycling of material with high quality of prepared mixtures. The chambers are combined into a single technological unit, consisting of a chamber for macro- and micro-mixing of the starting components, a chamber for the homogenization of heterogeneous additives, as well as a chamber for intensifying the final mixing or agglomeration of the composite mixture.
Известный способ гомогенизации разнородных компонентов, реализуемый в рециркуляционном смесителе, обладает многофункциональными технологическими возможностями получения качественных гомогенных смесей при определенных сочетаниях процессов смешивания компонентов с различными физико-механическими характеристиками (насыпной плотностью; геометрической формой и гранулометрией, сыпучестью, коэффициентами внутреннего трения, влагопотребностью и др.). The known method of homogenizing dissimilar components, implemented in a recirculating mixer, has multifunctional technological capabilities for obtaining high-quality homogeneous mixtures with certain combinations of processes for mixing components with various physical and mechanical characteristics (bulk density; geometric shape and granulometry, flowability, coefficients of internal friction, moisture demand, etc. ).
С признаками прототипа совпадает следующая совокупность признаков: реализация способа гомогенизации полидисперсных материалов, включающего процессы последовательного и параллельного смешивания гетерогенных компонентов в камерах, оснащенных внутренними устройствами, обеспечивающими интенсивный рециклинг материалов.The following set of features coincides with the characteristics of the prototype: implementation of a method for homogenizing polydisperse materials, including processes of sequential and parallel mixing of heterogeneous components in chambers equipped with internal devices that ensure intensive recycling of materials.
Недостатком прототипа являются ограниченные технологические возможности из-за жесткой технологической и механической взаимосвязи отдельных процессов, что затрудняет реализацию максимально возможных технологических операций в одном агрегате и функциональные возможности способа.The disadvantage of the prototype is the limited technological capabilities due to the strict technological and mechanical interconnection of individual processes, which makes it difficult to implement the maximum possible technological operations in one unit and the functionality of the method.
Задача, на решение которой направлен предлагаемый способ, является расширение функциональных возможностей за счет использования полидисперсных и волокнистых материалов с различными физико-механическими характеристиками и физико-химическими свойствами для получения гомогенных композиционных смесей при реализации инновационных технологий. А также, ресурсосберегающих технологий комплексной переработки органических и минеральных техногенных материалов с возможностью получения из композиционных смесей различных видов товарной продукции. К числу таких техногенных материалов, например, можно отнести: высокодисперсный технический углерод низкотемпературной термолизной технологии (Т≤500°С, патент № 2744225 РФ); полимерных, древесных, целлюлозно-бумажных отходов (№ 2724667, №2755436, №2567519) в измельченном состоянии, механоактивированных кремнеземистых материалов и вяжущих (цемента, извести); базальтовых волокнистых отходов (№2692624), полученных из них фибронаполнителей для архитектурно-строительных смесей и изделий, в т.ч. 3D-технологий и др. The problem that the proposed method is aimed at is expanding functionality through the use of polydisperse and fibrous materials with different physical and mechanical characteristics and physical and chemical properties to obtain homogeneous composite mixtures when implementing innovative technologies. And also, resource-saving technologies for the complex processing of organic and mineral technogenic materials with the possibility of obtaining various types of commercial products from composite mixtures. Such technogenic materials, for example, include: highly dispersed carbon black of low-temperature thermolysis technology (T≤500°C, patent No. 2744225 of the Russian Federation); polymer, wood, pulp and paper waste (No. 2724667, No. 2755436, No. 2567519) in a crushed state, mechanically activated siliceous materials and binders (cement, lime); basalt fibrous waste (No. 2692624), fiber fillers obtained from them for architectural and construction mixtures and products, incl. 3D technologies, etc.
Задача решается за счет того, что способ реализует постадийный процесс гомогенизации композиционных смесей, включающий последовательное и параллельное смешивание гетерогенных компонентов, с помощью внутренних устройств с развитой винтовой поверхностью. Внутренние устройства обеспечивают интенсивный рециклинг материалов. The problem is solved due to the fact that the method implements a step-by-step process of homogenization of composite mixtures, including sequential and parallel mixing of heterogeneous components, using internal devices with a developed helical surface. Internal devices ensure intensive recycling of materials.
В предлагаемом решении гомогенизация исходных основных компонентов осуществляется в «камере макросмешивания в сочетании с камерой (или камерами) микросмешивания». In the proposed solution, the homogenization of the original main components is carried out in a “macro-mixing chamber in combination with a micro-mixing chamber (or chambers).”
Приготовление гомогенных композиционных смесей из гетерогенных макро и микродобавок выполняется в «камере смешивания добавок» и отдельно в «камере макро и микросмешивания». The preparation of homogeneous composite mixtures from heterogeneous macro and microadditives is carried out in the “additive mixing chamber” and separately in the “macro and micro mixing chamber”.
Получение совмещенной композиционной смеси из основных компонентов - способом их последовательного макро и микросмешивания и параллельного смешивания добавок. Obtaining a combined composite mixture from the main components - by their sequential macro- and micro-mixing and parallel mixing of additives.
Отдельное приготовление композиционных смесей из основных компонентов и смеси гетерогенных добавок с фибронаполнителями осуществляется в «камере макро и микросмешивания» и «камере приготовления добавок» в сочетании с «камерой интенсификации окончательного смешивания материалов». Separate preparation of composite mixtures from the main components and a mixture of heterogeneous additives with fiber fillers is carried out in the “macro- and micro-mixing chamber” and the “additive preparation chamber” in combination with the “chamber for intensifying the final mixing of materials.”
Получение гомогенных многокомпонентных смесей с гетерогенными добавками и фибронаполнителями и объединением обоих материальных потоков - в «камере интенсификации окончательного смешивания материалов». Получение микрогранулированной композиционной смеси осуществляется в «камере макросмешивания» с параллельно установленными между собой «камерами микросмешивания» и приготовления смеси гетерогенных добавок, а также с объединяющей их «камерой окончательного смешивания и агломерирования смеси».Obtaining homogeneous multicomponent mixtures with heterogeneous additives and fiber fillers and combining both material flows - in the “chamber for intensifying the final mixing of materials.” The production of a microgranulated composite mixture is carried out in a “macro-mixing chamber” with “micro-mixing chambers” installed in parallel with each other and preparing a mixture of heterogeneous additives, as well as with a “chamber for final mixing and agglomeration of the mixture” connecting them.
Массовое отношение исходных основных компонентов, приготавляемых в камерах макро и микросмешивания, к количеству гетерогенных компонентов смеси камеры добавок устанавливается как (80-85)% к (15÷20)%. The mass ratio of the initial main components prepared in the macro- and micro-mixing chambers to the amount of heterogeneous components of the mixture of the additive chamber is set as (80-85)% to (15÷20)%.
Содержание макроармирующего компонента готовой композиционной смеси не превышает (10-15)%. The content of the macro-reinforcing component of the finished composite mixture does not exceed (10-15)%.
Содержание микроармирущего компонента в гранулируемом состоянии – не более 80%, кроме того, размеры микрогранулята композиционной смеси или смеси добавок, агломерированных в камере интенсификации окончательного смешивания и микрогранулирования, не превышают (5-7) мм.The content of the micro-reinforcing component in the granulated state is no more than 80%, in addition, the dimensions of the micro-granulate of the composite mixture or mixture of additives agglomerated in the intensification chamber for final mixing and micro-granulation do not exceed (5-7) mm.
Способ реализации постадийной гомогенизации композиционных смесей представлен на базовой схеме движения материальных потоков (фиг. 1) в рециркуляционном смесителе комбинированного действия, а также на схемах (фиг. 2; фиг. 3; фиг. 4; фиг. 5; фиг. 6; фиг. 7), представляющих различные варианты организации технологических процессов – способов смешения.The method for implementing stage-by-stage homogenization of composite mixtures is presented in the basic diagram of the movement of material flows (Fig. 1) in a recirculating mixer of combined action, as well as in the diagrams (Fig. 2; Fig. 3; Fig. 4; Fig. 5; Fig. 6; Fig. 7), representing various options for organizing technological processes - mixing methods.
Наличие в способе вариантов реализации процессов гомогенизации многокомпонентных смесей с гетерогенными добавками позволяет приготовить смесь как в полидисперсном, так и микрогранулированном состоянии. В зависимости от необходимого технологического результата каждый из предлагаемых вариантов способа гомогенизации и микрогранулирования композиционных смесей имеет расширенную вариативность практической реализации в различных областях использования минеральных и органических материалов (компонентов).The presence in the method of options for implementing homogenization processes of multicomponent mixtures with heterogeneous additives makes it possible to prepare the mixture in both a polydisperse and microgranular state. Depending on the required technological result, each of the proposed options for the method of homogenization and microgranulation of composite mixtures has expanded variability of practical implementation in various areas of the use of mineral and organic materials (components).
Массовое отношение исходных основных компонентов, приготавливаемых в камерах макро и микросмешивания, к количеству гетерогенных компонентов смеси камеры добавок должно составлять (80-85)% к (15-20)%. Данное соотношение обусловлено как реальными практическими значениями базовых компонентов и смеси добавок для указанных многокомпонентных смесей, так и конструктивно-технологическим исполнением рабочих органов указанных камер, обладающих различной производительностью и соответствующим обеспечением качества смесей. The mass ratio of the initial main components prepared in macro- and micro-mixing chambers to the amount of heterogeneous components of the mixture of the additive chamber should be (80-85)% to (15-20)%. This ratio is determined both by the real practical values of the basic components and mixture of additives for the specified multicomponent mixtures, and by the design and technological design of the working parts of the specified chambers, which have different productivity and corresponding quality assurance of the mixtures.
Содержание макроармирующего компонента готовой композиционной смеси не должно превышать (10-15)%, что обусловлено граничными условиями введения фибронаполнителей для повышения качества изготавливаемых строительных изделий или покрытий (прочности на сжатие, трещиностойкости и др.) из получаемых смесей.The content of the macro-reinforcing component of the finished composite mixture should not exceed (10-15)%, which is due to the boundary conditions for the introduction of fiber fillers to improve the quality of manufactured building products or coatings (compressive strength, crack resistance, etc.) from the resulting mixtures.
Содержание микроармирующего компонента в гранулируемых композиционных смесях (гранулах размером до (5-7) мм) не должно превышать 80%, что обусловлено необходимостью использования при гранулировании специальных добавок: связующего, пластификаторов и др., которые должны составлять не менее 20%.The content of the micro-reinforcing component in granulated composite mixtures (granules up to (5-7) mm in size) should not exceed 80%, which is due to the need to use special additives during granulation: binders, plasticizers, etc., which should be at least 20%.
Указанные в формуле и описании процентное содержание смешиваемых компонентов является оптимальным, что было подтверждено при проведении опытно-промышленных исследований в научно-исследовательской лаборатории “Ресурсо-энергосберегающих технологий, оборудования и комплексов” («РЭТОК») БГТУ им. В.Г. Шухова.The percentage of mixed components indicated in the formula and description is optimal, which was confirmed during pilot-industrial research in the research laboratory “Resource-energy-saving technologies, equipment and complexes” (“RETOK”) BSTU. V.G. Shukhova.
Таким образом, обеспечивается расширение спектра использования полидисперсных и волокнистых материалов с различными физико-механическими характеристиками и физико-химическими свойствами для получения гомогенных композиционных смесей при реализации инновационных технологий. В том числе, ресурсосберегающих технологий комплексной переработки органических и минеральных техногенных материалов с возможностью получения из композиционных смесей различных видов товарной продукции. К числу таких техногенных материалов, например, можно отнести: высокодисперсный технический углерод низкотемпературной термолизной технологии; полимерных, древесных, целлюлозно-бумажных отходов в измельченном состоянии, механоактивированных кремнеземистых материалов и вяжущих (цемента, извести); базальтовых волокнистых отходов, полученных из них фибронаполнителей для архитектурно-строительных смесей и изделий, в т.ч. 3D-технологий и др.Thus, the range of use of polydisperse and fibrous materials with different physical and mechanical characteristics and physical and chemical properties is expanded to obtain homogeneous composite mixtures when implementing innovative technologies. Including resource-saving technologies for the integrated processing of organic and mineral technogenic materials with the possibility of obtaining various types of commercial products from composite mixtures. Such technogenic materials, for example, include: highly dispersed carbon black of low-temperature thermolysis technology; polymer, wood, pulp and paper waste in a crushed state, mechanically activated siliceous materials and binders (cement, lime); basalt fibrous waste, fiber fillers obtained from them for architectural and construction mixtures and products, incl. 3D technologies, etc.
Сущность предлагаемого способа поясняется графическим материалом, где представлено:The essence of the proposed method is illustrated by graphic material, which shows:
на фиг. 1 – конструктивная схема реализации способа постадийной гомогенизации композиционных смесей и движения материальных потоков;in fig. 1 – design diagram for implementing the method of stage-by-stage homogenization of composite mixtures and movement of material flows;
на фиг. 2 – постадийное макро и микросмешивание смеси;in fig. 2 – stage-by-stage macro and micro mixing of the mixture;
на фиг. 3 – постадийное макро и микросмешивание (а), отдельное получение смеси добавок (б);in fig. 3 – stage-by-stage macro and micromixing (a), separate preparation of a mixture of additives (b);
на фиг. 4– последовательное макро и микросмешивание (а), гомогенизация гетерогенных добавок с частью основных компонентов камеры макросмешивания (б);in fig. 4 – sequential macro and micro mixing (a), homogenization of heterogeneous additives with part of the main components of the macro mixing chamber (b);
на фиг. 5 – гомогенизация (а) композиционной смеси из основных компонентов и смеси гетерогенных добавок (б);in fig. 5 – homogenization (a) of a composite mixture of main components and a mixture of heterogeneous additives (b);
на фиг. 6 – гомогенизация многокомпонентных смесей и гетерогенных добавок с фибронаполнителями, объединением обоих материальных потоков;in fig. 6 – homogenization of multicomponent mixtures and heterogeneous additives with fiber fillers, combining both material flows;
на фиг. 7 – микрогранулирование композиционной смеси из гомогенизированных основных компонентов смеси гетерогенных добавок.in fig. 7 – microgranulation of a composite mixture of homogenized main components of a mixture of heterogeneous additives.
Способ постадийной гомогенизации композиционных смесей (фиг.1; фиг.6) реализуется следующим образом. The method of stage-by-stage homogenization of composite mixtures (Fig. 1; Fig. 6) is implemented as follows.
На первой стадии осуществления способа выполняется процесс гомогенизации основных исходных компонентов, например, цемента и механоактивированного песка (фиг. 1; фиг.2). Гомогенизируемые компоненты через загрузочный бункер 1 дозированно поступают в камеру макросмешивания 2. Камера 2 оснащена однозаходными винтовыми лопастями 3 рециркуляционного действия. Каждая из однозаходных винтовых лопастей за один оборот вала, осуществляет двукратное воздействие на смешиваемый материал, что интенсифицирует внутренний рециклинг материальных потоков и обеспечивает повышение качества получаемых смесей. После реализации макросмешивания смесь поступает через соединительные патрубки 4, 5 в камеры микросмешивания 6, 7 (фиг. 2). В данных камерах установлены двухзаходные винтовые лопасти (ДВЛ) 8, осуществляющие более интенсивные 2х кратные рециркуляционные воздействия на гомогенную смесь. Это обеспечивает интенсивное микросмешивание и как следствие, равномерное распределение компонентов в локальных объемах гомогенизируемой смеси. Выгрузка готовой продукции осуществляется через патрубки 9, 10. At the first stage of the method, the process of homogenization of the main initial components, for example, cement and mechanically activated sand, is performed (Fig. 1; Fig. 2). The homogenized components through the loading hopper 1 are dosed into the macro-mixing chamber 2. Chamber 2 is equipped with single-throw helical blades 3 of recirculation action. Each of the single-threaded screw blades, per one revolution of the shaft, exerts a double impact on the mixed material, which intensifies the internal recycling of material flows and improves the quality of the resulting mixtures. After macro-mixing is completed, the mixture flows through connecting pipes 4, 5 into micro-mixing chambers 6, 7 (Fig. 2). These chambers are equipped with double-threaded helical blades (DVL) 8, which carry out more intense 2 - fold recirculation effects on the homogeneous mixture. This ensures intensive micromixing and, as a consequence, uniform distribution of components in local volumes of the homogenized mixture. Unloading of finished products is carried out through pipes 9, 10.
На стадии «макро-микросмешивания» основных компонентов могут быть использованы как две камеры микросмешивания (фиг.2), так и одна камера микросмешивания.At the stage of “macro-micromixing” of the main components, both two micromixing chambers (Fig. 2) and one micromixing chamber can be used.
Каждая из приведенных схем организации процессов гомогенизации композиционных смесей значительно расширяет технологические возможности реализованных вариантов смешения. Each of the given schemes for organizing the processes of homogenization of composite mixtures significantly expands the technological capabilities of the implemented mixing options.
Аналогично схеме I в схеме II (фиг.3) реализуется постадийное макро и микросмешивание основных компонентов в камерах 2 и 6 с последующей выгрузкой 2х компонентной смеси через патрубок 9 (вариант «а»). Similar to scheme I, scheme II (Fig. 3) implements stage-by-stage macro and micro mixing of the main components in chambers 2 and 6 with subsequent unloading of the 2 - component mixture through pipe 9 (option “a”).
Параллельно, данный вариант реализует получение многокомпонентной смеси различных добавок (например, наполнителей, пигментов, пластификаторов, армирующих волокон – фибронаполнителей и др. компонентов). In parallel, this option realizes the production of a multicomponent mixture of various additives (for example, fillers, pigments, plasticizers, reinforcing fibers - fiber fillers, and other components).
Исходные компоненты добавок загружаются в камеру 7 через отсеки бункера 12 (вариант «б»). При этом, в камере 7 смешивания добавок последовательно по ходу движения материала (фиг. 1, фиг. 3) используются однонаправленные транспортирующие ДВЛ 13,14. Между ними установлена пара разнонаправленных ДВЛ 15,16 и далее – П-образное устройство интенсифицирующего действия 17. Посредством высокоскоростного воздействия П-образного устройства на гетерогенные компоненты добавок, реализуется сложно-пространственное движение компонентов, смешиваясь между собой. Выгрузка готовой смеси добавок согласно схемы II (фиг. 3) осуществляется через патрубок 10. The initial components of the additives are loaded into chamber 7 through the compartments of the hopper 12 (option “b”). In this case, in the chamber 7 for mixing additives, unidirectional transport DVLs 13,14 are used sequentially along the direction of movement of the material (Fig. 1, Fig. 3). Between them there is a pair of multidirectional DVLs 15,16 and then a U-shaped device of intensifying action 17. Through the high-speed action of the U-shaped device on the heterogeneous components of the additives, a complex spatial movement of the components is realized, mixing with each other. The finished mixture of additives is unloaded according to scheme II (Fig. 3) through pipe 10.
Причем, массовое отношение исходных основных компонентов, приготовляемых в камерах макро и микросмешивания, к количеству гетерогенных компонентов смеси камеры добавок составляет (80-85)% к (15÷20)%. Данный вариант реализует одновременное получение композиционных смесей различного состава (макро-микросмешвание и отдельное получение в камере 7 добавок) и процентного соотношения их компонентов.Moreover, the mass ratio of the initial main components prepared in the macro- and micro-mixing chambers to the amount of heterogeneous components of the mixture in the additive chamber is (80-85)% to (15÷20)%. This option implements the simultaneous production of composite mixtures of various compositions (macro-micromixing and separate production of additives in chamber 7) and the percentage of their components.
Вариант способа совмещенных процессов макро и микросмешивания основных компонентов (вариант «а») и смеси добавок с частью гомогенизированных основных компонентов (вариант «б») реализуется согласно схемы III (фиг. 4). Отличительной особенностью вариантов, реализуемых по схеме II (фиг. 3) и схеме III (фиг. 4), является расширение технологических возможностей процессов смешения, показанных на схеме (фиг. 1). A variant of the method of combined processes of macro and micro mixing of the main components (option “a”) and a mixture of additives with part of the homogenized main components (option “b”) is implemented according to scheme III (Fig. 4). A distinctive feature of the options implemented according to scheme II (Fig. 3) and scheme III (Fig. 4) is the expansion of the technological capabilities of the mixing processes shown in the diagram (Fig. 1).
Согласно варианта III (фиг. 4), реализуется процесс последовательного макро и микросмешивания в камерах 2 и 6, получения 2-х компонентной смеси, аналогично варианта II (фиг. 3), а также параллельное одновременное приготовление смеси добавок в камере 7 с частью 2х компонентной смеси, поступающей из камеры макросмешивания 2. Введение определенной части гомогенизированных основных компонентов из камеры макросмешивания 2 осуществляется за счет работы шиберного устройства 11. According to option III (Fig. 4), the process of sequential macro- and micro-mixing is implemented in chambers 2 and 6, obtaining a 2-component mixture, similar to option II (Fig. 3), as well as parallel simultaneous preparation of a mixture of additives in chamber 7 with part 2x component mixture coming from the macromixing chamber 2. The introduction of a certain part of the homogenized main components from the macromixing chamber 2 is carried out due to the operation of the gate device 11.
Таким образом, данный вариант позволяет получать два вида товарной продукции: композиционную смесь, состоящую из смеси добавок (камера 7) и части смеси (30-40%) основных компонентов (камера 2), фиг. 4.Thus, this option makes it possible to obtain two types of commercial products: a composite mixture consisting of a mixture of additives (chamber 7) and part of the mixture (30-40%) of the main components (chamber 2), Fig. 4.
Более многофункциональные технологические процессы (варианты) реализуются при использовании четырех камер смешения (схемы IV, V и VII), фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7, соответственно. Содержание макроармирующего компонента готовой композиционной смеси не должно превышать 10-15%, а микроармирущего компонента в гранулируемом состоянии – не более 80%. More multifunctional technological processes (options) are implemented using four mixing chambers (schemes IV, V and VII), Fig. 5, fig. 6 and fig. 7, respectively. The content of the macro-reinforcing component of the finished composite mixture should not exceed 10-15%, and the content of the micro-reinforcing component in the granulated state should not exceed 80%.
Согласно схемы IV (фиг. 5) осуществляется вариант постадийного приготовления следующих композиционных смесей: макро и микросмешивания в последовательно соединенных посредством патрубка 4 камерах 2 и 6 основных компонентов (вариант «а»), а также композиционной смеси добавок (камера 7). Данная композиционная смесь состоит из более разнородных гетерогенных компонентов (в т.ч. фибронаполнителей) и окончательно интенсивно перемешивается в камере 18 (вариант «б»), (фиг. 5, фиг. 1). Смесь добавок из камеры 7 поступает в камеру 18 посредством соединяющего их патрубка 10, а выгрузка готового продукта осуществляется через патрубок 26. According to scheme IV (Fig. 5), the option of stage-by-stage preparation of the following compositional mixtures is carried out: macro and micromixing in 4 chambers 2 and 6 main components connected in series through a pipe (option “a”), as well as a compositional mixture of additives (chamber 7). This composite mixture consists of more heterogeneous heterogeneous components (including fiber fillers) and is finally intensively mixed in chamber 18 (option “b”) (Fig. 5, Fig. 1). The mixture of additives from chamber 7 enters chamber 18 through the pipe 10 connecting them, and the finished product is unloaded through pipe 26.
Композиционная смесь подается в зону рециклинга материала, где осуществляется интенсивное микросмешивание за счет ДВЛ 19, 20, что способствует получению однородной композиционной смеси. The composite mixture is supplied to the material recycling zone, where intensive micromixing is carried out due to DVL 19, 20, which helps to obtain a homogeneous composite mixture.
В устройстве обеспечивается интенсивное движение материальных потоков как по внутреннему (внутри сферообразных полостей), так и внешнему («сферообразные полости – камера 18») контурам. Таким образом, внутренний и внешний рециклинг композиционной смеси реализуется за счет подачи смеси в зону устройства интенсифицирующего действия с помощью выгрузочной ДВЛ 21. Данный процесс обеспечивает качественную гомогенизацию композиционной смеси.The device ensures intensive movement of material flows both along the internal (inside the spherical cavities) and external (“spherical cavities – chamber 18”) contours. Thus, internal and external recycling of the composite mixture is realized by supplying the mixture to the zone of the intensifying action device using the discharge DVL 21. This process ensures high-quality homogenization of the composite mixture.
Выгрузка готовой продукции осуществляется ДВЛ 24 через выгрузочный патрубок 26. Далее, посредством ленточного транспортирующего устройства 27, смесь направляется для дальнейшего технологического назначения (упаковки, отправки потребителю и т.д.). The finished product is unloaded by DVL 24 through the unloading pipe 26. Then, by means of a belt transport device 27, the mixture is sent for further technological purposes (packaging, sending to the consumer, etc.).
Согласно схеме V (фиг.6) реализуется вариант гомогенизации многокомпонентных смесей и гетерогенных добавок с фибронаполнителями. При этом обеспечивается объединение двух («а» и «б») материальных потоков, обрабатываемых, соответственно, в камерах: «2-6-18» и 2-7-18». According to scheme V (Fig. 6), the option of homogenizing multicomponent mixtures and heterogeneous additives with fiber fillers is implemented. This ensures the unification of two (“a” and “b”) material flows, processed, respectively, in the chambers: “2-6-18” and 2-7-18.”
В случае получения многокомпонентных композиционных смесей, состоящих из гетерогенных компонентов с различной плотностью, геометрической формой, размерами частиц и т.д., склонных в процессе транспортировки к сегрегации (расслоению), целесообразно конечную продукцию представлять в микрогранулированном состоянии. In the case of obtaining multicomponent composite mixtures consisting of heterogeneous components with different densities, geometric shapes, particle sizes, etc., prone to segregation (stratification) during transportation, it is advisable to present the final product in a microgranular state.
Аналогичные требования необходимо соблюдать для композиционных смесей специального назначения. Например, при изготовлении многокомпонентных композиционных смесей (органоминеральных удобрений, специальных смесей архитектурно-строительного назначения, требующих термической обработки; антибактерицидных компонентов и др.) используется способ их микрогранулирования (схема VI, фиг. 7). Similar requirements must be observed for special-purpose composite mixtures. For example, in the production of multicomponent composite mixtures (organomineral fertilizers, special mixtures for architectural and construction purposes that require heat treatment; antibactericidal components, etc.), the method of microgranulation is used (Scheme VI, Fig. 7).
В данном случае, во внутреннюю камеру 22 (фиг. 1) подается связующее в распыленном или парообразном состоянии, обеспечивающее повышенную адгезионную способность (увеличение сил сцепления) частиц композиционной смеси. После соответствующего смешения компонентов смеси со связующим во внутренней камере происходит микрогранулирование материала в устройстве со сферообразными полостями 23, 24. Сферообразные полости по внутреннему их контуру покрыты сетчатой поверхностью, что способствует интенсивному объемно-пространственному перемещению смеси из одой полости в другую. В конечном итоге – обеспечивается эффективное образование сферических микрогранул. Размеры микрогранулята композиционной смеси или смеси добавок, агломерированных в камере интенсификации окончательного смешивания и микрогранулирования, не превышают 5-7 мм. In this case, a binder is supplied to the inner chamber 22 (Fig. 1) in a sprayed or vapor state, providing increased adhesive ability (increased adhesive forces) of particles of the composite mixture. After appropriate mixing of the components of the mixture with the binder in the inner chamber, microgranulation of the material occurs in a device with spherical cavities 23, 24. The spherical cavities along their internal contour are covered with a mesh surface, which contributes to intensive volume-spatial movement of the mixture from one cavity to another. Ultimately, the effective formation of spherical microgranules is ensured. The dimensions of the microgranulate of the composite mixture or mixture of additives agglomerated in the final mixing and microgranulation intensification chamber do not exceed 5-7 mm.
Как и в предыдущем случае (схема V, фиг. 6), аналогично осуществляется выгрузка и транспортировка микрогранулированной продукции. As in the previous case (Scheme V, Fig. 6), the unloading and transportation of microgranular products is carried out in a similar way.
В предлагаемых вариантах (схемы II-VI) представлены основополагающие варианты гомогенизации многокомпонентных смесей с гетерогенными добавками как в полидисперсном, так и микрогранулированном состоянии. В зависимости от решаемой технологической задачи каждый из предлагаемых вариантов гомогенизации и микрогранулирования композиционных смесей имеет расширенную вариативность практической реализации в различных областях использования минеральных и органических материалов (компонентов).The proposed options (Schemes II-VI) present fundamental options for the homogenization of multicomponent mixtures with heterogeneous additives in both polydisperse and microgranular states. Depending on the technological problem being solved, each of the proposed options for homogenization and microgranulation of composite mixtures has expanded variability of practical implementation in various areas of the use of mineral and organic materials (components).
Таким образом, способ постадийной гомогенизации композиционных смесей обладает расширенными технологическими возможностями получения широкого спектра композиционных смесей различного назначения (с различными физико-механическими характеристиками) за счет организации последовательных процессов гомогенизации: макро-микросмешивания (фиг.2), макро-микросмешивания и гомогенизации добавок с частью основных компонентов (фиг.4), гомогенизации многокомпонентных смесей и гетерогенных добавок с фибронаполнителями (фиг.6), микрогранулирования композиционной смеси из гомогенизированных основных компонентов смеси гетерогенных добавок (фиг. 7), а также отдельным получением смеси микродобавок при постадийном макро и микросмешивании (фиг. 3), гомогенизации смеси гетерогенных добавок с одновременным смешением композиционной смеси из основных компонентов (фиг.5). Thus, the method of stage-by-stage homogenization of composite mixtures has expanded technological capabilities for obtaining a wide range of composite mixtures for various purposes (with different physical and mechanical characteristics) due to the organization of sequential homogenization processes: macro-micromixing (Fig. 2), macro-micromixing and homogenization of additives with part of the main components (Fig. 4), homogenization of multicomponent mixtures and heterogeneous additives with fiber fillers (Fig. 6), microgranulation of a composite mixture of homogenized main components of a mixture of heterogeneous additives (Fig. 7), as well as separate production of a mixture of microadditives during step-by-step macro and micro mixing (Fig. 3), homogenization of a mixture of heterogeneous additives with simultaneous mixing of a composite mixture of the main components (Fig. 5).
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2809971C1 true RU2809971C1 (en) | 2023-12-19 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3734471A (en) * | 1970-11-24 | 1973-05-22 | Draiswerke Gmbh | Device for continuous mixing of solids with liquids |
DE2247518B2 (en) * | 1972-09-28 | 1974-08-15 | Werner & Pfleiderer, 7000 Stuttgart | mixer |
SU965490A1 (en) * | 1978-10-12 | 1982-10-15 | За витель | Dispersed system production method |
RU2040326C1 (en) * | 1991-10-01 | 1995-07-25 | Бюлер Аг | Aggregate for loose materials mixing and homogenization and apparatus for continuous flour and similar materials measuring in doses |
RU2142331C1 (en) * | 1998-09-17 | 1999-12-10 | Карачевский Владимир Евгеньевич | Apparatus for homogenization and homogenizing head |
RU2505348C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО ТГТУ) | Method of mixing and mixer to this end |
RU2521579C2 (en) * | 2009-05-15 | 2014-06-27 | Симпелькамп Машинен-Унд Анлагенбау Гмбх Унд Ко. Кг | Method and device for continuous mixing of fibres with binder |
RU2788202C1 (en) * | 2022-05-13 | 2023-01-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Recirculating mixer of combined action |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3734471A (en) * | 1970-11-24 | 1973-05-22 | Draiswerke Gmbh | Device for continuous mixing of solids with liquids |
DE2247518B2 (en) * | 1972-09-28 | 1974-08-15 | Werner & Pfleiderer, 7000 Stuttgart | mixer |
SU965490A1 (en) * | 1978-10-12 | 1982-10-15 | За витель | Dispersed system production method |
RU2040326C1 (en) * | 1991-10-01 | 1995-07-25 | Бюлер Аг | Aggregate for loose materials mixing and homogenization and apparatus for continuous flour and similar materials measuring in doses |
RU2142331C1 (en) * | 1998-09-17 | 1999-12-10 | Карачевский Владимир Евгеньевич | Apparatus for homogenization and homogenizing head |
RU2521579C2 (en) * | 2009-05-15 | 2014-06-27 | Симпелькамп Машинен-Унд Анлагенбау Гмбх Унд Ко. Кг | Method and device for continuous mixing of fibres with binder |
RU2505348C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО ТГТУ) | Method of mixing and mixer to this end |
RU2788202C1 (en) * | 2022-05-13 | 2023-01-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Recirculating mixer of combined action |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20240181676A1 (en) | Mixer, system for applying a building material and method for producing a structure from building material | |
CN109562529A (en) | Method for using multistage continuous mixing device production fibre reinforced cement slurry | |
CN108327074A (en) | A kind of small-sized concrete mixer with screening function | |
US20090076196A1 (en) | Shaped particles from settable materials, manufacturing, composition, and composites | |
CN102503205A (en) | New formula and process method for preparing electrolytic manganese slag brick | |
CN101392488A (en) | Bituminous mixture cold regeneration mixing method | |
DE60015769T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING A PLASTER CLEANER | |
RU2809971C1 (en) | Method for stage homogenization of composite mixtures | |
JPH11512985A (en) | Method and plant for producing flowable fine particle paste which can be cured after molding | |
WO2018140815A1 (en) | Pigment granulation process and method of use for coloring building materials | |
WO2020213611A1 (en) | Pretreatment mixing stirrer, gypsum slurry manufacturing device, construction surface material manufacturing device, pretreatment calcined gypsum manufacturing method, gypsum slurry manufacturing method, construction surface material manufacturing method | |
WO2014127761A1 (en) | Dispersion method and dispersion device | |
RU2543847C2 (en) | Method for preparing mixture for composite cell concrete | |
CN208494056U (en) | A kind of stirrer cylinder body and Vibratory Mixer with Double-horizontal Shafts for eliminating stirring dead zone | |
CN114425813A (en) | High-strength compact phosphogypsum-based aggregate molding preparation system and preparation method | |
CN106007515A (en) | Sintering brick powder pre-stirring dry mixing mortar | |
RU2788202C1 (en) | Recirculating mixer of combined action | |
Cazacliu | Mixing self-compacting concrete: mixers, mixing methods, mixing time | |
DE3128283A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING BLOCKS, WALLS AND INSULATION | |
RU2737608C1 (en) | Method of preparation of dry mixture for production of foamed concrete | |
JP4382937B2 (en) | Method for producing coal-ash quality artificial aggregate | |
RU108033U1 (en) | ENERGY EFFICIENT TECHNOLOGICAL LINE FOR PRODUCING NANODISPERSED ADDITIVE FOR CONCRETE | |
RU2366479C1 (en) | Aggregate for manufacturing of powder composition based on mineral salts for extinction of fires of various classes | |
RU2270817C1 (en) | Mix to produce articles of composite materials | |
RU2572441C2 (en) | Process train for producing of granulated heat insulating foam glass-crystalline material |