شركة يينغفنغ للآلات - خبرة تزيد عن 30 عامًا في آلات صنع الطوب الطيني، وأفران الأنفاق، وأفران الأنفاق الدوارة.
كيفية تصنيع طوب عالي الجودة من مخلفات الفحم الرديئة؟
إعادة تدوير مخلفات الفحم الرديئة لتصنيع الطوب المحروق حلٌّ مربحٌ للاقتصاد الدائري في مناطق التعدين. مع ذلك، تعاني العديد من مشاريع مصانع الطوب الجديدة من إخفاقاتٍ جسيمةٍ في الجودة بسبب إهمال المشغلين تقييم المواد الخام واعتمادهم معداتٍ أو عمليات حرقٍ غير مناسبة. لتحويل مخلفات الفحم منخفضة الجودة إلى طوبٍ صلبٍ وطوبٍ مجوفٍ وكتلٍ مجوفةٍ عالية الجودة، يجب تطبيق ضوابط فنية منهجية تشمل اختبار المواد الخام، والحرق الداخلي، والتشكيل بالبثق، وتكوين التجفيف والحرق، وإزالة العيوب.
يُعدّ توصيف المواد الخام الخطوة الأولى قبل الاستثمار في خط إنتاج طوب محروق آلي بالكامل . يجب إجراء اختبارات كيميائية وفيزيائية شاملة، بالإضافة إلى تجارب حرارية للتلبيد، على عينات مخلفات الفحم. يشمل نطاق الاختبار التركيب الكيميائي، والقيمة الحرارية، ومؤشر اللدونة، ومعامل حساسية التجفيف، وتدرج الجسيمات، والصلابة، والانكماش الخطي أثناء التجفيف، والانكماش الخطي أثناء الحرق، ونطاق درجة حرارة التلبيد، وامتصاص الماء بعد الحرق، واختبار انفجار الجير، واختبار التزهير. كما يُجرى تحليل التركيب المعدني عند الحاجة.
لا يمكن التحقق من ملاءمة مخلفات الفحم لصناعة الطوب، وتحديد فئات الطوب المستهدفة، وتوجيه اختيار نظام تحضير المواد الخام ، وآلات التشكيل، وفرن النفق ، إلا من خلال بيانات الاختبار. لا تبدأ أبدًا في بناء مصنع الطوب بناءً على التقييم التجريبي فقط.
ملاحظات خاصة لاختبار مؤشر اللدونة: يجب طحن جميع عينات الاختبار إلى أقل من 1 مم، ثم استخدام جهاز اختبار الحد السائل-اللدن المدمج. يؤثر حجم الجسيمات بشكل كبير على أداء اللدونة. على سبيل المثال، تُظهر عينة الصخر الزيتي المطحونة إلى أقل من 1 مم مؤشر لدونة 7.2، بينما تصل نفس العينة المطحونة إلى أقل من 0.5 مم إلى مؤشر لدونة 11.2. يُحاكي حجم الجسيمات في الاختبارات المعملية (1 مم) حجم الجسيمات المستهدف في الإنتاج الفعلي (2 مم). ستعيق الجسيمات الأكبر حجمًا مخروط الاختبار، مما يؤدي إلى نتائج اختبار مضللة.
لا يوجد معيار وطني مُخصص لقياس القيمة الحرارية لمخلفات الفحم. يطبق القطاع الصناعي بشكل موحد طريقة اختبار القيمة الحرارية للفحم GB/T 213-2003 . تجنب استخدام معادلات الحساب الصناعية التجريبية، فهي غير مناسبة لمخلفات الفحم.
تُصنع الطوب من مخلفات الفحم بتقنية الاحتراق الداخلي. وتُحدد القيمة الحرارية لمخلفات الفحم بشكل كبير آلية الإنتاج بأكملها. فعندما تصل القيمة الحرارية إلى حوالي 450 × 4.17 كيلوجول/كيلوجرام، يُمكن استخدام مخلفات الفحم النقية كمادة خام لإنتاج الطوب بالاحتراق الداخلي بالكامل دون الحاجة إلى إضافة وقود إضافي. وتبلغ القيمة الحرارية القصوى المسموح بها لمخلفات الفحم النقية 600 × 4.17 كيلوجول/كيلوجرام.
في ظروف الاحتراق الداخلي الزائد، يجب تعديل معايير العملية وإطالة مدة الحرق. يتطلب ذلك فرن نفق مُصمم خصيصًا ومُطوّل، مزود ببوابات مزدوجة الطبقات عند المدخل والمخرج. كما يجب تركيب أنظمة فرعية داعمة تشمل استعادة الحرارة المهدرة، وإعادة إشعال غازات الاحتراق، وضبط مخمد غازات الاحتراق، ودائرة هواء متداولة، ونظام تبريد سريع للمساعدة على الاحتراق، وإمداد هواء قسري خارجي، وتبريد متوازن لقاع الفرن، وإطلاق الحرارة الزائدة. تُمكّن هذه الأنظمة من الاحتراق البطيء للمواد القابلة للاحتراق الزائدة داخل جسم الطوب الأخضر ، مما يُنتج منتجات نهائية ذات مقاومة ضغط أعلى من MU20.
إذا كانت القيمة الحرارية لمخلفات الفحم غير كافية، يُخلط الفحم الخام أو الفحم المتوسط المناسب. يُنصح بتجنب إضافة الوقود خارج الفرن نظرًا لارتفاع انبعاثات الجسيمات. في حال كانت القيمة الحرارية مرتفعة جدًا، يُخلط مع مواد غير قابلة للاحتراق تُستخدم في صناعة الطوب، مثل الصخر الزيتي أو الطين أو مخلفات الفحم المحروق. في حال عدم توفر مواد الخلط، يُعتمد على الغربلة أو الفصل الهوائي أو التعويم أو معالجة إزالة الكربون في درجات حرارة منخفضة، مع ضبط القيمة الحرارية الإجمالية لتكون قريبة من 450 × 4.17 كيلوجول/كيلوجرام.
تظهر معظم مخلفات الفحم الرديئة على شكل صخور ضخمة ذات مؤشر لدونة منخفض (باستثناء الخام الغني بالمونتوموريلونيت)، مما يُعيق عملية التشكيل بالبثق اللدن الرطب. خمسة حلول تقنية مُثبتة يمكنها التغلب على تحديات انخفاض اللدونة:
- لتحسين دقة التكسير: قم بتكسير المواد الخام إلى أقل من 2 مم للطوب الصلب والمجوف القياسي؛ وقم بتكسيرها إلى أقل من 1 مم للمنتجات ذات الجدران الرقيقة ونسبة الفراغات العالية. أعد تكسير الجزيئات ذات الحجم الكبير إلى 0.5 مم وأعد خلطها لتحسين توزيع الجزيئات وتحسين اللدونة الإجمالية.
- استخدم جهاز بثق فراغي عالي التحمل. يوفر جهاز البثق الفراغي الحديث لصناعة الطوب ضغط بثق يزيد عن 4.0 ميجا باسكال، مما ينتج رطوبة منخفضة تصل إلى 13%. ويمكنه إنتاج طوب أخضر متماسك حتى للمواد الخام التي ينخفض مؤشر لدونتها إلى 5.
- أضف مواد مضافة عالية اللدونة مثل الطمي أو الصخر الزيتي أو الطين. تأكد من دقة القياس والخلط المتجانس. بالنسبة للمواد ذات فجوات الكثافة الكبيرة، استخدم مطحنة أسطوانية وخلاط قرصي للخلط المكثف بالإضافة إلى الخلاطات التقليدية.
- يُجهز نظام تسخين بالبخار لخلاط الطين قبل عملية البثق الفراغي. ويمكن توفير البخار من غلاية استعادة الحرارة المهدرة المتصلة بفرن النفق . يكتسب الطين المعالج بالبخار لدونة أفضل، ويقلل من حمل الباثق، ويقصر دورة تجفيف الجسم الأخضر.
- يُطبَّق نظام تكرير الطين بالتفريغ المزدوج. يخضع الطين لعملية عجن أولية بالتفريغ في مطحنة عجن بالتفريغ قبل دخوله إلى جهاز بثق الطوب الرئيسي. تعمل عملية إزالة الغازات متعددة المراحل على تحسين لدونة الطين، وزيادة كثافة الجسم الأخضر، وتحسين القوة الميكانيكية للطوب الرطب وجودة سطحه.
تتطلب عملية التكديس والحرق لمرة واحدة تكديس الطوب الأخضر غير المكتمل على عربات الفرن، مما يؤدي إلى ظهور علامات ضغط سوداء على أسطح التلامس. بالإضافة إلى عملية الحرق البطيء في درجة حرارة منخفضة، يُنصح بنشر طبقة رقيقة من الرمل فوق كل طوبة رطبة لتعزيز دوران الهواء بين الطبقات. أو يمكن تغيير نمط التكديس من الوضع الرأسي إلى الوضع الأفقي، بحيث تظهر علامات الضغط على أسطح القطع ولا تؤثر على واجهات الطوب الظاهرة.
تحتوي مخلفات الفحم الرديئة على مكونات معدنية ضارة تؤدي إلى انفجار الجير وظهور الأملاح.
- ينشأ تشقق الجير من شوائب الكالسيت والحجر الجيري. أثناء عملية الحرق، تتحول هذه الشوائب إلى جير حي (CaO). بعد خروجه من الفرن، يمتص الجير الحي الرطوبة المحيطة ويتحول إلى جير مطفأ مع تمدد حجمي حاد، مما يؤدي إلى تدمير بنية الطوب. يمكن تجنب أضرار تشقق الجير بشكل فعال عن طريق طحن المواد الخام بحيث يكون حجم جزيئاتها أقل من 2 مم، وتشبيع الطوب الساخن الخارج من الفرن بالماء.
- ينتج التزهير عن أملاح ذائبة مثل كبريتات المغنيسيوم وكبريتات الصوديوم المتولدة أثناء عملية الحرق. تنتقل هذه الأملاح مع الماء داخل الطوب وتترسب على شكل مسحوق بلوري أبيض على سطح الطوب الخارجي بعد تبخر الماء. لتحسين نعومة المواد الخام وإطالة مدة الحرق والحفاظ على الحرارة، يتم تحويل الأملاح الذائبة إلى سيليكات غير قابلة للذوبان في الماء، مما يساهم في كبح التزهير.
يُعدّ المقطع العرضي ذو النواة السوداء سمةً مميزةً لطوب مخلفات الفحم المُصنّع بالاحتراق الداخلي. ويعود ذلك لسببين رئيسيين: عدم كفاية درجة حرارة الحرق ومدة التثبيت، مما يؤدي إلى احتراق داخلي غير كامل؛ وارتفاع سريع في درجة الحرارة يُسبب تلبيدًا سطحيًا مبكرًا ونقصًا في الأكسجين داخل الطوب. لذا، يُنصح بتنظيم تدرج التسخين وإطالة فترة الحرق عند درجة حرارة منخفضة، لضمان تغلغل كافٍ للأكسجين داخل الطوب الأخضر، مما يقلل من احتمالية احتراق الطوب ذي النواة السوداء بشكل مفرط، ويقضي على عيوب احتراقه بشكل غير كافٍ.
بالنسبة لمخلفات الفحم منخفضة الجودة ذات الخصائص الكيميائية والفيزيائية والمعدنية الفريدة، يمكن استخدام حلول معالجة مخصصة لتصنيع منتجات الطوب المحروق عالية الجودة.