Брикетирование в валковых прессах представляет собой сложный физико-химический процесс взаимодействия разрозненных твердых частиц. Структура брикета создается путем непосредственных контактов зерен или через прослойки связующего вещества или воды за счет усилий прессования Формирование брикетов со связующими можно рассматривать как один из видов склеивания. Прилипание как начальная стадия процесса склеивания связана с образованием клейкой пленки на поверхности твердых частиц. Дальнейшие процессы приводят к структурированию клея до его максимальной прочности. При этом имеют значение гранулометрический состав или удельная поверхность шихты брикетируемой шихты. Увеличение поверхности шихты приводит к перерасходу связующих веществ.

Процесс упрочнения брикетной смеси можно представить следующим образом. Первыми уплотняются верхние слои, которые непосредственно контактируют с пуансоном. Давление прессования распространяется как импульсная волна, уменьшаясь по высоте брикета. Уплотнение прекращается вследствие усиления трения между частицами шихты, что увеличивает сопротивление приложенному давлению. На прочность брикетов позитивно влияет увеличение времени брикетирования. После снятия давления происходит неравномерное расширение брикета. Структурная прочность брикета окончательно формируется в процессе охлаждения.

Уплотнение шихт без связующих основывается на образовании адгезионного комплекса за счет высоких давлений прессования. Наиболее распространено при брикетировании бурого угля.

Для уплотнения брикетной смеси обычно используют валковые прессы, развивающие усилие прессования 20-50 МПа. (рис. 9.7)

Начальная толщина слоя шихты Вн за счет приложенных усилий прессования уменьшается до минимального значения Вм. Эта величина соответствует рабочему зазору между валками на линии АА. Для обеспечения максимальной передачи усилий прессования в брикет Вм не должна превышать 1-2 мм. Угол, образованный между радиусом RB и линиею центров АА, называется углом зоны обжатия. Его наибольшее значение находится в интервале 7-9°. При уменьшении усилий прессования начинается процесс пружинного расширения, которое соответствует размеру готового брикета.

Скорости обжатия шихты и расширения брикета равняются:

у в =2-П • sin (5 , (9.2)

где vh - скорость валков: vh = 7rRn/30.

Продолжительность образования брикета равна:

30 (сс + Р)

Г ~ 5

7Г - Л

Продолжительность образования брикета составляет в среднем 0,4-0,5 с, из которых на обжатие припадает 0.3-0,4 с, а на пружинное расширение - около 0,1 с.

Передача давления в глубину брикета зависит от пластичности шихты, объема брикета и гранулометрического состава угля. Для обеспечения хорошего уплотнения внутренних слоев брикета прежде всего необходимо использовать пресс-формы малого объема (30-50 см3), не допускать большого зазора между валками (более 2 мм) и износа поверхности формующих элементов.

Производительность валкового пресса определяется как:

0 = 0,36Ь-Вм-Ке-К,

где Ь - ширина валков, см;

Ви - величина максимального сжатия шихты (толщина брикета), см;

- объемная масса сжатого слоя шихты (брикета), г/см3; ve - окружная скорость валков, м/с.

б = 6-КГ* - пн ■i-g, (9.5)

где пв - частота оборотов валков, об/мин; і - число пресс-форм на цилиндрической поверхности валков; g - масса брикета, г.

Число пресс-форм можно вычислить по формуле:

і-2-п ■ RH - Ь-, (9.6)

S I

где S - ширина пресс-формы (размер по окружности валка), м;

/-длина пресс-формы (размер вдоль образующей валка), м;

£— степень использования поверхности валков, которая составляет 0,9-

0,95.