Для сушки песка используют сушила трех типов разной производительности: барабанные, 5-40 т/ч; трубные или сушила в пневмопотоке, 3-25 т/ч; сушила псевдокипящего слоя, 6-25 т/ч. Барабанные и трубные сушила просты и надежны, но для их установки требуются значительные площади и высоты. Например, для трубного сушила необходимо помещение с высотой до потолка до 25 м. Производительность сушил всех типов рассчитана на начальную влажность песка 10%, конечную — 0,5%, для глины соответственно 25 и 3-5%.
Одноходовое горизонтальное барабанное сушило для сушки песка и глины (рис. 2.1) состоит из топки 1, загрузочной воронки 2, барабана б, механизма вращения печи, смонтированного на раме 10, опорных роликов 3, разгрузочной камеры 8 и вытяжной вентиляционной системы. Барабан наклонен к линии горизонта на 3-6°, частота его вращения n = 2-10 об/мин (0,03-0,15 с-1). Механизм вращения барабана состоит из электродвигателя 9, редуктора 7, уравнительной муфты 5, шестерни 11 и зубчатого колеса 4. Частоту вращения барабана устанавливают путем перестановки сменных шестерен. Осевое перемещение барабана ограничивается опорными роликами 3, имеющими реборды.
Песок или глину загружают в распределительную часть барабана, где имеются винтовые лопатки, распределяющие материал по продольным ячейкам. Пересыпаясь с ячейки на ячейку, материал перемещается благодаря наклону барабана и уже просушенный попадает в разгрузочную камеру 8. Длина барабана до 10 м, диаметр 2-2,5 м.
В качестве топлива для сушил применяют природный газ. Барабанные сушила обеспечивают параллельное движение топочных газов и просушиваемого материала. В этом случае наиболее горячие газы соприкасаются с более влажным песком, и находящаяся в песке глинистая составляющая защищена от перегрева испаряемой влагой, чем обеспечивается высокое качество сухого песка.
Из этих соображений глинистые жирные пески и глину сушат только в барабанных сушилах. Глинистые пески сушат при температуре до 200°С, кварцевые — до 600°С.
Трехходовое барабанное сушило (рис. 2.2) состоит из топки 3, загрузочной воронки 1, трехходового барабана 2, разгрузочного желоба 5 и механизма вращения 4 барабана. Барабан 2 состоит из корпуса, представляющего собой три усеченных конуса, вставленных друг в друга. Благодаря такой конструкции путь перемещения материала при сушке в барабане в 3 раза больше его длины, а значит, одна и та же производительность достигается при меньших габаритных размерах.
Процесс сушки в барабанных сушилах зависит от следующих факторов: влажности и размера кусков исходных материалов; температуры топочных газов и скорости их движения; объема и конструкции барабана (длина, диаметр, конструкция ячеек, угол наклона и частота вращения); эффективности работы вытяжной вентиляции.
Для современных конструкций барабанных сушил исходные куски глины должны в поперечном сечении иметь размер 70×70 мм. Конечная влажность высушенной глины составляет 3-5%.
На практике, особенно при сушке глины, сушило, часто не обеспечивает заданную производительность и влагосодержание просушенного материала. В этом случае следует проверить крупность исходных кусков глины, температуру топочных газов, эффективность вытяжной вентиляции, частоту вращения барабана и привести их в соответствие с паспортными данными.
Установки для сушки и охлаждения песка в псевдокипящем слое. Сущность процесса сушки песка в псевдокипящем слое заключается в следующем. Слой песка 2 (рис. 2.3), лежащий на перфорированной решетке 3, продувается горячими топочными газами с температурой 500-700°С, в результате чего образуется «кипящий» слой песка. Благодаря большой скорости многочисленных струй горячих топочных газов и омыванию ими почти каждой песчинки, расположенной на решетке, слой песка почти мгновенно высыхает. Сухие зерна песка «всплывают» вверх и через верхнюю часть регулирующей заслонки 12 перетекают в желоб 11, а сырые частицы, комья песка, мелкие камни и кусочки глины опускаются вниз к горячей решетке, к более горячим топочным газам. Попавшие на решетку комья сырого песка быстро высыхают, переходят в псевдокипящее состояние и поднимаются вверх, а мелкие камни и кусочки сухой глины движутся по наклонной решетке и через щель между решеткой и регулирующей заслонкой 12 удаляются из кипящего слоя.
Установка работает непрерывно: по мере сушки и удаления сухого песка через желоб 11 сырой песок добавляется через загрузочную воронку 1. Установка представляет собой сварной вертикальный барабан, состоящий из трех камер. В камере 8 сжигается газ, в камере 9 топочные газы с температурой 1100-1200°С доводятся до температуры 600-800°С давлением холодного воздуха, поступающего через фурмы 10.
Боковые стенки камеры 13 (камера сушки) изготовляют из толстой листовой стали, а наклонную решетку 3 — из жаростойкой стали. В решетке проходное сечение отверстий диаметром 2,5-3 мм составляет около 6-7% ее площади.
Рядом с установкой для сушки монтируют установку для охлаждения песка. Сухой и нагретый песок поступает из печи по желобу 11 в охладительную камеру с дутьевым подом, наклонной решеткой и двухзонной регулирующей заслонкой такой же конструкции, как и в сушильной печи. Воздух для охлаждения песка подается в охладительную камеру вентилятором.
Установки для сушки песка в потоке горячих газов. В некоторых литейных цехах используют установки для сушки песка в пневмопотоке. Сущность работы этих установок заключается в том, что в транспортный трубопровод 1 (рис. 2.4) подаются горячие топочные газы (продукты сгорания природного газа) из топки 2 и сырой песок через загрузочную воронку с дозатором 3. Во время движения по трубопроводу со скоростью 25-30 м/с в потоке горячих газов песок высыхает и осаждается в бункере 5 циклона 4, а отработанные и несколько охлажденные газы, очистившись в фильтре 6, выбрасываются вентилятором 7 в атмосферу.
Такие установки менее распространены, чем установки для сушки песка в псевдокипящем слое, вследствие значительного износа колен трубопроводов, трудностей очистки запыленных газов и пр.
В последнее время находят применение так называемые вихревые аппараты для сушки и охлаждения песка.
Вихревой аппарат (рис. 2.5) представляет собой вертикальную камеру 1 с расширением в верхнем торце. В нижнюю цилиндрическую часть камеры через патрубок 2 по касательной вводятся горячие газы со взвешенными частицами влажного песка, которые вследствие большой скорости приобретают в этой зоне вихревое движение. Поток газов и частиц песка, сохраняя свое вихревое движение, поднимается в верхнюю зону камеры, где сушка завершается. В верхней зоне вихревой камеры установлена подпорная диафрагма 3 для изменения времени пребывания материала в камере. Материал при вихревом движении газов прижимается центробежной силой к стенкам камеры и, подходя к верхнему торцу, упирается в диафрагму 3, при этом незначительная часть материала вместе с газами попадает опять в вертикальный поток, а остальная часть, прижимаясь к стенкам, сползает в нижнюю зону и в бункер. В нижней зоне камеры скорость газа повышается, и поэтому часть материала снова поднимается в верхнюю зону, т.е. материал циркулирует, что способствует его равномерной сушке.
Для охлаждения песка последовательно с сушильной камерой встраивают вихревую охладительную камеру аналогичной конструкции. Вихревые установки более экономичны, чем установки для сушки песка в пневмопотоке.
