Лабораторный шнековый экструдер для исследования брикетирования

Лабораторный шнековый экструдер предназначен для исследования экструзионного брикетирования мелкофракционных материалов и подготовленных многокомпонентных шихт.

Оборудование позволяет проверить возможность непрерывного формования материала через фильеру, подобрать рабочую влажность, состав смеси, связующее, оптимальную частоту вращения шнека, геометрию брикета и режим формирования.

Производительность установки может составлять 50–100 кг/ч и зависит от свойств сырья, конструкции рабочей части, диаметра фильеры и выбранного режима.
Полученные образцы можно использовать для оценки прочности, последующей сушки или вылеживания, проведения технического и химического анализа, а также других лабораторных исследований.

Экструзионные брикеты в специализированной литературе также могут называться брэксами. Далее на странице используется более распространённый термин — брикеты.

Основная задача установки — исследовать поведение конкретного сырья при шнековой экструзии до выбора или изготовления промышленного оборудования.

Лабораторный экструдер позволяет:

• проверить применимость экструзионного формования;
• сравнить несколько составов шихты;
• подобрать рабочий технологический режим;
• оценить необходимость использования связующего или пластификатора;
• определить подходящую конструкцию фильеры;
• получить опытную партию брикетов;
• оценить свойства продукта после формования, сушки или вылеживания;
• определить направление дальнейших опытно-промышленных испытаний;
• подготовить исходные данные для масштабирования технологии.

Лабораторная установка воспроизводит основной принцип промышленного шнекового экструдера: материал перемещается и уплотняется шнеком, а затем продавливается через формующий канал.

При этом результаты лабораторных исследований не заменяют опытно-промышленную проверку. Они позволяют предварительно оценить технологию, выбрать рабочее направление и снизить неопределённость перед масштабированием.

На лабораторном экструдере могут исследоваться:

• угольная и антрацитовая мелочь;
• угольные шламы и отсевы;
• коксовая и полукоксовая мелочь;
• древесно-угольное сырьё;
• рудные концентраты;
• металлургические пыли и шламы;
• окалина;
• флотоконцентраты;
• торф;
• известняковая и другая минеральная пыль;
• иловые и органические материалы;
• многокомпонентные шихты, в том числе с добавлением связующего.

Возможность формования зависит не только от названия материала. На результат влияют влажность, гранулометрический состав, пластичность, абразивность, содержание мелких частиц, свойства связующего и равномерность смешивания.

Поэтому программа исследования и конструкция рабочей части подбираются для конкретного сырья и поставленной задачи.

Лабораторный шнековый экструдер может использоваться:

• угольными и обогатительными предприятиями;
• металлургическими и горнорудными комбинатами;
• производителями топливных и технологических брикетов;
• научно-исследовательскими организациями;
• университетами и учебными лабораториями;
• технологическими и испытательными центрами;
• предприятиями, разрабатывающими новые составы шихт и связующих.

Установка может применяться как самостоятельный исследовательский стенд или входить в состав лабораторной линии подготовки и формования сырья.

Лабораторный шнековый экструдер и валковый пресс используют разные способы формования брикета.

В шнековом экструдере подготовленная шихта непрерывно перемещается, уплотняется и продавливается через фильеру.

В валковом прессе материал уплотняется между вращающимися валками и формуется в ячейках прессующих поверхностей.

Выбор технологии зависит от влажности и пластичности материала, фракционного состава, содержания связующего, способности шихты заполнять формующую зону, а также требований к форме и прочности продукта.

Шнековую экструзию целесообразно исследовать, когда требуется непрерывное формование увлажнённой или пластичной шихты через фильеру. Для другого сырья более подходящим может оказаться валковое прессование, шнекотолкающее формование или иная технология.

Подходящий способ определяется по результатам испытаний конкретного материала.

Подготовленная шихта поступает в приёмную зону установки.

Вращающийся шнек захватывает материал, перемещает его вдоль рабочего корпуса, дополнительно перемешивает и уплотняет. После этого шихта продавливается через формующий канал фильеры и выходит в виде непрерывного стержня.

Полученный стержень разделяется на брикеты требуемой длины вручную или отдельным режущим устройством — в зависимости от комплектации установки и свойств материала.

Для специальных исследований может быть изготовлена фильера для получения полого брикета. Такое исполнение рассматривается отдельно и требует согласования геометрии формующего канала.

В процессе испытаний можно последовательно изменять технологические параметры и сравнивать полученные результаты.

К управляемым параметрам относятся:

• влажность шихты;
• гранулометрический состав;
• соотношение компонентов;
• вид и количество связующего;
• содержание пластифицирующих и прочих добавок;
• частота вращения шнека;
• диаметр и геометрия фильеры;
• режим подачи материала;
• продолжительность смешивания;
• предварительная механоактивация;
• режим последующей сушки или вылеживания.

Во время исследования оцениваются устойчивость выхода материала, целостность сформованного стержня, качество поверхности, геометрия и прочность брикета.

Производительность 50–100 кг/ч позволяет получать не только отдельные лабораторные образцы, но и опытные партии брикетов.

Образцы могут использоваться для:

• определения прочности при сжатии;
• испытаний на сброс;
• оценки истираемости;
• определения влажности и зольности;
• технического и химического анализа;
• оценки прочностных свойств после сушки или вылеживания;
• термических и технологических исследований;
• проверки поведения материала в последующих производственных процессах.

Конкретная программа испытаний определяется задачами заказчика и возможностями лаборатории, в которой будут исследоваться полученные образцы.

Характеристики являются предварительными. Точные параметры фиксируются после согласования программы исследований, технического задания и комплектации оборудования.

В базовую комплектацию входит одна фильера согласованного диаметра.

Возможные варианты наружного диаметра круглого брикета:

• 20 мм;
• 30 мм;
• 40 мм;
• 50 мм.

Дополнительно могут быть изготовлены сменные фильеры другого диаметра или геометрии.

Для получения полого брикета применяется специальная конструкция формующего канала. Возможность такого исполнения определяется с учётом наружного диаметра, требуемой толщины стенки и свойств шихты.

Материалы фильеры, шнека и рабочего корпуса подбираются с учётом абразивности и коррозионной активности сырья, предполагаемого режима и продолжительности работы установки.

Предварительно в базовую поставку входят:

• лабораторный экструдер в сборе, включая мотор-редуктор, рабочий шнек и одну рабочую фильеру согласованного исполнения;
• шкаф управления;
• частотный преобразователь;
• металлическая тумба;
• комплект ЗИП: один запасной шнек и одна запасная фильера согласованного исполнения.

Частотный преобразователь обеспечивает плавное регулирование частоты вращения шнека и позволяет изменять рабочий режим во время исследований.

Окончательный состав поставки указывается в техническом задании, спецификации и договоре.

По согласованию с заказчиком дополнительно могут поставляться:

• дополнительные запасные шнеки;
• сменные фильеры другого диаметра или геометрии;
• запасные формующие элементы;
• фильера для получения полого брикета;
• устройство разделения непрерывного стержня;
• ворошитель для материалов с низкой сыпучестью и склонностью к зависанию в бункере;
• дополнительные детали по согласованной спецификации.

Необходимость дополнительных элементов определяется свойствами сырья и программой исследований.

Сложные конструктивные решения, включая нагрев формующей зоны или специальное исполнение контактирующих с материалом элементов, рассматриваются отдельно после изучения технического задания.

Ориентировочный срок изготовления составляет от 2 до 4 месяцев и зависит от конструкции, комплектации и наличия дополнительных элементов.

Точный срок определяется после согласования технического задания и фиксируется в договоре.

Гарантийный срок — 12 месяцев. Условия гарантии и точка её отсчёта указываются в договоре.

После окончания гарантийного периода возможны поставка запасных частей, изготовление сменных шнеков и фильер, а также техническое сопровождение оборудования.

Универсального срока службы фильеры не существует.

Интенсивность износа определяется абразивностью и коррозийной активностью сырья и минералогическим составом материала, формой и размером частиц, влажностью шихты, частотой вращения шнека, геометрией формующего канала, материалом рабочих элементов и продолжительностью работы.

Необходимость замены фильеры оценивается по износу формующего канала, изменению геометрии продукта и ухудшению стабильности формования.

Для предварительной оценки желательно предоставить:

• наименование и происхождение материала;
• текущую влажность;
• гранулометрический состав;
• химический или технический анализ при наличии;
• предполагаемый состав шихты;
• информацию о планируемом связующем — его наименование, марку, состав и предполагаемую дозировку, если они уже определены заказчиком;
• цели лабораторных исследований;
• требуемые диаметр и форму брикета, требования к прочности и другим характеристикам продукта;
• необходимый объём опытной партии;
• перечень дальнейших испытаний;
• требования к регулированию рабочих параметров;
• техническое задание при наличии.

После изучения исходных данных определяется конструкция рабочей части, диаметр фильеры, комплектация оборудования и порядок дальнейшей работы.

Посмотреть другое лабораторное оборудование для исследования сырья.

Можно ли получать брикеты разного диаметра?
Да. В базовую комплектацию входит одна фильера согласованного диаметра. Дополнительные сменные фильеры могут быть изготовлены и поставлены отдельно.

Можно ли получить полый брикет?
Да. Для этого разрабатывается специальная конструкция фильеры. Возможность изготовления зависит от наружного диаметра, требуемой толщины стенки и свойств шихты.

Как регулируется производительность?
Производительность изменяется с помощью частотного преобразователя, регулирующего частоту вращения шнека, а также режимом подачи материала. Фактический рабочий диапазон зависит от свойств сырья и конструкции оборудования.

Можно ли исследовать абразивные материалы?
Да, но материалы шнека, рабочего корпуса и фильеры должны подбираться с учётом абразивности и коррозионной активности сырья, предполагаемой продолжительности работы.

Как часто требуется менять фильеру?
Фиксированного срока нет. Ресурс зависит от состава и абразивности шихты, режима работы, геометрии формующего канала и материала фильеры.

Можно ли использовать результаты для выбора промышленного экструдера?
Лабораторные исследования позволяют оценить применимость технологии, подобрать основные параметры и подготовить исходные данные для масштабирования. Перед изготовлением промышленного оборудования может потребоваться опытно-промышленная проверка.

Можно ли провести испытания сырья до заказа оборудования?
Да. Мы можем предварительно исследовать материал и оценить возможность его экструзионного формования. Необходимый объём сырья зависит от состава шихты, программы испытаний и требуемого количества образцов.

Направьте нам информацию о сырье, влажности, фракционном составе, предполагаемой рецептуре шихты, целях исследования и другие требования.

После изучения исходных данных мы предварительно определим подходящую конструкцию лабораторного экструдера, комплектацию и порядок дальнейшей работы.