Промывочные жидкости и растворы - ПРИГОТОВЛЕНИЕ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ

 

Глинистые растворы приготовляют в специальных устройст­вах — глиномешалках механическим или гидравлическим спо­собами. Глиномешалки соответственно подразделяются на ме­ханические и гидравлические.

Механические глиномешалки делятся: по характеру дейст­вия — прерывного (циклового) и непрерывного; по конструк­тивному исполнению — лопастные, роторные, шаровые; по рас­положению валов — с горизонтальным и вертикальным распо­ложением. Лопастные глиномешалки делятся по числу валов — на одновальные и двухвальные.

Механическое приготовление глинистых растворов

Механические глиномешалки используются для приготовле­ния глинистых растворов как из комовых, так и из порошко­вых глин. Привод глиномешалок осуществляется от индивиду­альных двигателей или через трансмиссию.

Механическая лопастнаяглиномешалка с горизонтальным валом (рис. 41) состоит из металлической ем­кости-корпуса 1, в которой вращается вал 4 с укрепленными на нем поперечными лопастями 6 для измельчения и перемешива­ния глины с водой. Лопасти расположены одна относительно другой под углом 90°. Между внутренней поверхностью корпу­са и лопастями имеется просвет в 30—35 мм.

Глину загружают через загрузочный люк 5, который закры­вается крышкой. Приготовленный раствор выпускают через спускной люк 7. Вращение с рабочего шкива 2 на горизонталь­ный вал передается с помощью зубчатого редуктора 3. Как правило, глиномешалка устанавливается на полозьях.

Для приготовления глинистого раствора лопастную глино­мешалку заполняют водой примерно на 1/3 объема и загружа­ют в нее необходимое количество глины, периодически провора­чивая вал с помощью электродвигателя. Затем доливают воду до верха глиномешалки, закрывают люк крышкой и включают электродвигатель.

 

clip_image008

Рис. 41. Горизонтальная одновальная глиномешалка

 

Оптимальное время приготовления глинистого раствора из данной глины можно определить путем периодического отбора и исследования проб раствора. Первую пробу берут примерно через 30 мин, а последующие с интервалом 15 мин. Процесс приготовления глинистого раствора считается законченным, когда его основные параметры стабилизируются. Время при­готовления порции глинистого раствора из сухих комовых глин колеблется от 40 мин до 2 ч. Чем выше качество глины и мень­ше влажность, тем больше требуется времени для приготовле­ния раствора. Таким образом, производительность лопастной глиномешалки зависит от объема барабана, вида глины и ее состояния (размера комков, влажности и др.)

Механические лопастные глиномешалки отличаются просто­той конструкции, но имеют и ряд существенных недостатков: сравнительно невысокую производительность; трудность досту­па внутрь глиномешалки для выполнения ремонта и чистки; частые заклинивания и поломки лопастей при попадании в гли­ну твердых включений большого размера; уменьшение рабо­чего объема глиномешалки при налипании глины к внутрен­ним стенкам.

Характеристика лопастных глиномешалок, применяемых при разведочном бурении, приведена в табл. 2.

Разновидность механических глиномешалок — фрезерно-струйные мельницы (ФСМ), разработанные Воронежским ин­женерно-строительным институтом для приготовления и утяже­ления промывочных растворов. ФСМ — машины непрерывного действия, используются для приготовления глинистых раство­ров из комовых глин и глинопорошков.

 

clip_image010

 

 Фрезерно-струйнаямельница(рис. 42) состоит из следующих основных узлов: лопастного ротора 2, приемно­го бункера 9, предохранительной шарнирной плиты 13, диспер­гирующей рифленой плиты 1, ловушки 16 и лотка 4 для отвода готового глинистого раствора.

Комовые или порошкообразные материалы подаются в при­емный бункер 9, вода — по перфорированной трубе 11. Подвиж­ной щиток 10 ограничивает предельный размер комьев, попада­ющих из бункера во внутреннюю часть корпуса. Исходные ма­териалы попадают по предохранительной плите 13 на враща­ющийся на валу 3 ротор 2. Большие камни или куски металла, имеющиеся в глинистом материале, заклиниваются между ло­пастями ротора и предохранительной плитой. Значительные усилия, возникающие при ударе лопастей 7 ротора о крупные твердые включения, приводят к срезыванию специальных смен­ных штифтов 15. При этом предохранительная плита, повора­чиваясь вокруг шарнира 12, отходит к задней стенке корпуса мельницы, а посторонние включения проваливаются в ловушку 16, закрытую снизу специальной откидной крышкой 18 с ре­зиновой прокладкой 17. Из ловушки они периодически удаля­ются путем открывания крышки с помощью механизма  19.

Расстояние между лопастным ротором и предохранительной плитой изменяется путем перестановки штифтов в регулирую­щей планке 14. В нижней части корпуса мельницы расположе­на сменная диспергирующая рифленая плита 1, огибающая с небольшим зазором четверть ротора. В боковой части корпуса укреплена решетка 6. Размер отверстий ее обусловлен требо­ваниями, предъявляемыми к приготовляемому раствору. Свер­ху решетка закрыта отражательным щитком 5, который может быть откинут поворотом вокруг шарнира 8.

Готовый раствор стекает по внешней поверхности решетки и по лотку 4 отводится в сторону. Корпус мельницы укреплен на раме 20. Предусмотрен разъем  корпуса  по горизонтальной плоскости, проходящей через ось вала лопастного ротора.

 

 clip_image012

 

Принцип работы ФСМ заключается в следующем. Глина и вода, подаваемые в приемный бункер мельницы, захватывают­ся лопастями ротора. При перемещении вдоль диспергирующей плиты происходит первичное измельчение глины. Дополнитель­ное более тонкое измельчение их осуществляется при ударе струй, выбрасываемых лопастями ротора, о выходную решетку а также при последующем перемещении суспензии вдоль ре­шетки и прохождении раствора через ее отверстия. Частицы, не успевшие измельчиться в мельнице, вследствие циркуляции раствора вновь попадают под лопасти ротора.

Имеется ряд типов ФСМ: ФСМ-3, ФСМ-7, ФСМ-12, отлича­ющихся друг от друга несущественными конструктивными из­менениями.

 

Техническая характеристика фрезерно-струйной мельницы ФСМ-7

Производительность, т/ч

по комовой глине…………………………………………………………………………...........8 – 10

по глинопорошку……………………………………………………………………….. ……..20 – 25

Диаметр ротора, мм…………………………………………………………………………………….400

Частота вращения ротора, об/мин……………………………………………………………………. 500

Мощность приводного электродвигателя, кВт………………………………………….……………..28

Габариты, мм………………………………………………………………………. ……1950x1530x1410

Масса, кг……………………………………………………………………………………………….1400

 

Бесперебойная работа фрезерно-струйной мельницы может быть обеспечена только при наличии механизированной загруз­ки исходных материалов.

К преимуществам ФСМ относятся: высокая производитель­ность как по комовым глинам, так и по глинопорошку; про­стота конструкции и небольшие габариты; высокая экономич­ность.

Недостатками являются: низкое качество раствора, так как он содержит много нераспустившихся частиц глины относительна высокая приводная мощность, исключающая применение ФСМ в отдаленных партиях с ограниченными энергетическими ре­сурсами.

Первый недостаток устраняется многократной циркуляцией раствора по схеме ФСМ — емкость — насос — ФСМ. При при­готовлении глинистого раствора по такой схеме производи­тельность ФСМ остается более высокой, чем у лопастных гли­номешалок.

Шаровые глиномешалки выпускали несколь­ко последних лет. В качестве истирающих элементов в них применялись металлические шары. Барабан таких глиномеша­лок вращается, что приводит к перекатыванию шаров и истира­нию твердой фазы. При более сложной конструкции произво­дительность шаровых глиномешалок остается низкой, что и обусловило их снятие с производства.

Невысокая производительность лопастных и шаровых глино­мешалок и высокая энергоемкость ФСМ вынуждают искать бо­лее приемлемые конструкции устройства, которые бы в большей мере учитывали конкретные условия работ. Так, имеются гли­номешалки вихревого типа (в которых перемешивание осуще­ствляется по принципу, заложенному в стиральной машине), комбинированного типа (в которых совмещены процесс предва­рительной пластической деформации и измельчения глины и перемешивание ее с жидкостью) и др.