автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Повышение эффективности процессов обезвоживания суспензий с применением вибрационной техники

Г г л од

На правах рукописи

ОБЕЗВ ОЖИВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВИБРАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.15.08. - « Обогащение полезных

ископаемых»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Владикавказ - 1998

Работа выполнена в Северо - Кавказском государственном технологическом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Максимов Н.П.

Официальные оппоненты :

доктор технических наук, профессор Солоденко А.Б. кандидат технических наук Геоня Н.И.

Защита диссертации состоится 15 мая 1998 г. в 13.30 часов на заседании диссертационного совета К 063.12.02. Северо - Кавказском государственном технологическом университете по адресу : 362021 PCO - Алания, г. Владикавказ, ул. Николаева 44 , СКГТУ .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СКГТУ

Ведущая организация :

АО « Электроцинк »

Автореферат разослан«_ QftjD&Jlß 1998

г.

Учёный секретарь совета i//f ß п д.т.н., профессор Алкацев М.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы . Обезвоживание суспензий является трудоёмким, югостоящим производственным переделом, и поэтому повышение [активности данного звена существенно сказывается на всей цепи нологических процессов.

Совершенствование технологических схем и аппаратов для обезвоживания пензий, повышение их потенциальных возможностей влечет за собой ожнение конструкции и, как следствие, значительное возрастание затрат труда :редств на техническое обслуживание и ремонт. Значимость проблемы еделяется диспропорцией между качественными показателями процесса 1ельной производительностью, сроком службы) и материальными затратами, утствующими разработке и внедрению создаваемого оборудования. ;ущным остается вопрос решения экологических задач.

Решение многих остростоящих проблем заключается в широком дрении вибрационной техники, значительно интенсифицирующей нологические процессы.

Вибрационное воздействие на обрабатываемый материал в жидких средах чено крайне незначительно, поэтом)' данный спектр вопросов является уальным и перспективным, требующим глубоких теоретических и периментальных исследований. В настоящей работе представлены изыскания, голненные автором в этом направлении.

Цель работы . Поиск конструктивных решений с устойчивым рерывным режимом работы фильтроэлементов, за счет повышения ¡активности процессов обезвоживания суспензий с использованием рационных аппаратов; разработка рекомендаций по их эксплуатации на нодобывающич, .металлургических и химических предприятиях.

Идея работы . Теоретическое и экспериментальное определение влияи параметров вибрации и свойств суспензии на технологические показате процесса « фильтрование-сгущение » без образования слоя осадка.

Методы исследования. В исследованиях использовались фундамента: ные законы механики и гидродинамики. При этом широко применял! известные методы системного анализа и математической статистм Технологические эксперименты проведены на разработанных автор лабораторной и опытно - промышленной установках с применени виброизмерительной аппаратуры.

Научные положения.

1. Способ непрерывного обезвоживания суспензий под действи гидростатического давления, характеризующийся прохождением жида фазы через непрерывно вибрирующие полимерные волокна фильтроэлелк тов динамической перегородки вибрационного фильтра - сгустителя.

2. Совместное влияние факторов вибрации и свойств суспензии на режи: эксплуатации фильтроэлементов динамической перегородки определяем производительностью по осветленной жидкости (фильтрату)., характеризуе: изменением формы микропор фильтроэлементов динамической перегород по геометрическим параметрам, спецификой прохождения жидкой фазы в г и представляют собой степенные зависимости, отражающие техничеи показатели вибрационной установки.

Научная новизна.

1. Предложенный способ непрерывного обезвоживания суспензий динамической перегородке отличается тем, что полимерные фильтроэлемен в процессе вибрации становятся подвижными, так как каждое их воло1< перемещается относительно соседних волокон, а следовательно, исключас закупоривание микропор и значительно повышается саморегенерация.

2. Теоретические и экспериментальные зависимости процессов звоживания суспензий в вибрационном фильтре - сгустителе учитывают действия на производительность по фильтрату факторов вибрации плитуда, частота), свойств суспензии (плотность, вязкость, концентрация рдой фазы), параметров динамической фильтровальной перегородки (площадь ¡ьтрующей поверхности, толщина перегородки, коэффициент пористости, >ма и размер твердых частиц), величины гидростатического давления (высота лба исходной суспензии) и других.

Научная новизна подтверждена патентом РФ на способ очистки суспензий энструкцию вибрационного фильтра - сгустителя.

Достоверность научных положений н результатов обеспечивается: корректными допущениями при составлении математического описания процесса непрерывного обезвоживания суспензий ;

достаточным объёмом лабораторных и опытно-промышленных испытаний вибрационного фильтра-сгустителя;

высокой сходимостью теоретических расчетов и экспериментальных результатов лабораторных и опытно-промышленных испытаний.

Научное значение работы.

1. Способ непрерывного обезвоживания суспензии в условиях вибрации имерных саморегенерирующихся фильтроэлементов динамической егородки позволил получить эффективный и устойчивый режим разделения пензий на фильтрат и сгущенную твердую фазу с относительной влажностью пка 50-55 %.

2. Теоретические и экспериментальные зависимости воздействия параметров рации и свойств суспензии на фильтроэлементы динамической перегородки волили создать технически обоснованную конструкцию вибрационного гьтра - сгустителя.

Практическое значение работы состоит в конструктивной разработке, этовлении и исследовании опытно-промышленного вибрационного фильтра-гтителя с динамической перегородкой, что позволило увеличить удельную изводительность по фильтрату в 1,6 - 1,8 раза по сравнению с удельной изводительностью ныне действующего оборудования.

Реализация работы. На основании проведенных исследований работай технический проект промышленного варианта вибрационного [ьтра-сгустителя с динамической фильтровальной перегородкой для гатительной фабрики Норильского ГОКа.

(

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались

• ежегодных научно-технических конференциях СКГТУ в 1989-1993 г.г.;

• заседании технического Совета при главном инженере Урупского горно-обо

тительного комбината 1990 г.;

• заседании технического Совета при техническом директоре АО «Электроцш

1997 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей, получен пат< РФ на способ очистки суспензий и конструкцию вибрационного фильт сгустителя.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения , 4 гл заключения, списка литературы из 90 наименований и 3 приложений ; содеря 137 страниц машинописного текста, 14 таблиц, 39 рисунков.

В приложение включены документы, подтверждающие пракгичес] использование результатов выполненной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ Совершенствование оборудования для обезвоживания суспензий с самы различными свойствами, а также создание принципиально новых фильтрова. ных установок связаны с активным поиском конструктивных и тсхнологичса решений, удовлетворяющих требованиям современного производства.

В России и за рубежом ведутся систематические исследования созданию новых эффективных фильтроустановок, в частности :

• листовых фильтров с механизированной выгрузкой осадка ( при помо гидросмыва и вибрации);

• многоярусных тарельчатых фильтров;

• патронных фильтров непрерывного действия ;

• фильтров непрерывного действия , работающих под давлением ;--------------

аппаратов с непрерывным удалением осадка с фильтроэлементов (вибрационные, проточные, динамические, центробежные, электрокинетические фильтры).

Наряду с имеющимися несомненными достоинствами, выше указанные льтровальные аппараты обладают недостатками, а именно : :евозможность фильтрования тонких суспензий; рудно регенерируемые фильтровальные элементы; [алый срок службы фильтровальной ткани; яжелое и трудоемкое обслуживание; ыделение газа при фильтровании и т.д.

Помимо этого, значительным недостатком имеющихся типов фильтров и льтров-сгусгителей является циклический характер работы фильтровальных агентов, в том числе и на установках непрерывного действия.

Внедрение прогрессивных способов разделения жидкой и твердой фазы, а еже новых конструкций высокоэффективных и компактных фильтровальных ановок решает многие проблемы процесса обезвоживания суспензий.

Далее представлены схемы и подробное описание наиболее гдпочгительных из них.

Способ фильтрования суспензий (А.С.№ 1022724 ); способ обезвоживания пензий ( А.С.№ 1165430 ) ; схема установки для фильтрования жидкостей l.C. № 1639717 ) ; способ разделения суспензий ( A.C. № 1058581 ) ; способ ¡деления промышленных суспензий ( A.C. № 1153954 ) .

В настоящее время в отечественной практике появился новый класс ^рационных фильтровальных машин, которые постепенно могут занять очевые позиции в ряде отраслей промышленности в силу ряда явных гимущесгв , таких как : высокая удельная производительность; низкие энергетические затраты;

I

¡значительно уменьшенная конструктивная масса.

Описание конструкций и принцип действия некоторых вибрацион* установок приведены ниже.

Вибрационный фильтр ( A.C. № 1073929 ) ; вибрационный фильтр для жидкостей ( A.C. № 1398144 ); вибрационный фильтр ( A.C. № 1456187 ); вибрационный фильтр (A.C. № 1780809 ) и другие.

Все вышерассмотренные фильтровальные установки обладг существенным недостатком, заключающимся в достаточно низкой пропусю способности фильтроэлементов за счёт их слабой регенерации, что значител замедляет скорость фильтрования.

Исходя из этого, повышение эффективности фильтровальных устано: связано с необходимостью выполнения исследований в направлении

1) изыскания оптимальных стабильных режимов эксплуатации;

2) увеличения удельной производительности фильтрующих элементов ;

3) улучшения степени регенерации и саморегенерации фильтровальных поверхностей;

4) значительного повышения срока службы ;

5) снижения эксплуатационных расходов .

Углублённое изучение поставленных вопросов требует решения цел ряда задач теоретического и практического плана, в частности :

1) получение математического описания процессов, происходящих i обезвоживании суспензии без образования слоя осадка в непрерывно» периодическом режимах эксплуатации;

2) конструктивная разработка различных установок вибрационного фильтра -

сгустителя с динамической фильтровальной перегородкой ;

3) планирование экспериментальных исследований, подтверждающих работоспособность предлагаемых фильтровальных аппаратов;

исследование влияния параметров вибрации и свойств суспензии на удельную производительность вибрационного фильтра-сгустителя по фильтрату; ) разработка промышленного вибрационного фильтра-сгустителя, отвечающего основным требованиям совершенствования фильтровальных машин, и представление рекомендаций по его эксплуатации.

Решение этих вопросов является предметом данной диссертационной работы .

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНОЙ ПЕРЕГОРОДКИ

Предполагается, что скорость фильтрования повышается в результате

ижения фильтрационного сопротивления , вследствие частичного или полного фушения структуры слоя сгущённой суспензии под воздействием вибрации . оме того , вибрации создают в суспензии пульсирующее давление , а также эсобствуют регенерации фильтроэлементов.

Для подробного рассмотрения данного вопроса сформулированы ¡дующие основные цели и задачи:

анализ условий и закономерностей протекания процессов разделения твёрдой фракции и жидкой фазы в условиях вибрации;

теоретическое подтверждение работоспособности вибрационного фильтра-сгустителя с динамической перегородкой в непрерывном и периодическом режимах работы;

получение математического описания процессов, происходящих при обезвоживании суспензии без образования слоя осадка .

В процессе непрерывного режима под фильтровальной перегородкой дполагается образование зоны сгущенной суспензии .Под данным слоем рдые частицы суспензии , оседающие вниз , предположительно не влияют на цесс фильтрования , а жидкая фаза, вследствие своей непрерывности, из ужак>щей суспензии свободно подтекает к образовавшемуся слою под вибри-

рующей перегородкой , проходит через него и фильтровальную перегородку . затем удаляется (рис. 1).

Зону сгущенной фазы под фильтровальной перегородкой мож рассматривать как псевдоожиженный слой. Жидкость движется в пространст между твёрдыми частицами суспензии. Это пространство представляет соб систему сообщающихся пор переменного сечения. Длина и форма п определяется размерами и формой частиц. Простейшая модель движен фильтрата через пористый слой может быть получена, если представить эт слой в виде системы пор одинакового диаметра.

Связь между разностью давления и параметрами исследуемого процес можно выявить с помощью формулы Дарси, Па,

V2

с1э 2

где ^ - коэффициент гидравлического сопротивления среды;

Ип - толщина фильтровальной перегородки, м ;

(¡э- эквивалентный диаметр пор, м;

рж - плотность жидкой фазы (фильтрата), кг/м3;

V - скорость фильтрования (движения фильтрата ), м/с. После некоторых подстановок и преобразований определим потери давления в фильтровальной перегородке , Па ,

3 18.5 Ип (\-Б)-рж- К2

(

АР =

4

[ 3(1- £)•// ]

На основании принятых условий эксплуатации вибрационного фильтр сгустителя суммарное давление на фильтровальную перегородку определяет уравнением, Па,

ДР = Рг + Р и + Ру . (3)

Гидростатическое давление находится по формуле, Па,

?Г=fh^g'H , (4)

Р<: - плотность суспензии, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; Н - высота столба суспензии, и. Определим давление от массовой инерционной силы, обусловленной >рацией суспензии, Па,

(5)

С т-со2 -а

Р« = — • sin cot =---sin cot

о о

С - возмухцаюгцая сила, Н;

S - площадь фильтрования, м2;

ш - масса рабочего органа, кг;

а - амплитуда колебаний полимерных фильтроэлементов, м ; О) - частота вынужденных колебаний фильтроэлементов, с"1; t - продолжительность фильтрования, с . Величина ударного давления определяется как, Па, po-Vy а-оз

Ру---sin<y/ , (6)

ж

где Vv - скорость распространения ударной волны, м/с . Полагаясь на найденные величины, преобразуем формулу (3 ) тогда, Па,

лтч т-со2-а . Oc-Vy-a-a) .

ДР = pc-g-H-\---БИШН---Slllfitf .(7)

S к

С целью более правильного анализа процесса определим среднее [марное давление Рср за определенный промежуток фильтрования, для чего ¡бходимо проинтегрировать выражение ( 7 ),

2 ю л» со

т-(£> -а с . pcVy• а• о) г . ?ср = рс ■ g • Н +---J sin сotdt +-J sin (Otdt (g

S o % о

Для определения скорости движения осветленной жидкости динамической перегородке подставим в уравнение (2 ) вместо АР величину Р Тогда , подставив значение ( 8 ) в формул}' ( 2 ), найдем приведенн скорость фильтрата, м/с ,

dl6-cl¿6.£3 ( т-ю-а pc-Vy-d]

0,0564• Т77~7^1б об-оГ f*-g-H+——■+——.<

Ki-S)16-

тс

С целью определения элементарной пропускной способности по фильтра составим ряд уравнений , и3/ч,.

од в

()ф1 = Ъ600-71-а-Уп\(1{1г-Ко2)а11 , (1

о

0,2Я

()фг= 3600-Л-0,75а-V« ¡(Ri2 - R\2)dR , (i

0,1В 0,3 в

з = 3600 ■ Я- • 0,5а • К, J (Ri2 - Ri2)dR ,

(l

0,2 Б 0,4 В

0ф< = 3600 • 71 ■ 0,25а ■ V« J (Ra2 - Ri2 )dR . (l

0,3 в

Исходя из этого , усреднённая пропускная способность динамическ перегородки находится , м3/ч , 1=4

—= ___________________________ (,

i=i —

По аналогии с итоговыми уравнениями составлена расчётная программа роизводительности по фильтрат}' на ЭВМ .

Рассмотрим определенный этап фильтрования, при котором фильтро-нементы перегородки остаются неподвижными до достижения некоторой элщины слоя сгущенной суспензии, т.е. осуществляется процесс накопления. Определим скорость прохождения фильтрата через несжимаемые среды, м/с,

PC^g^H

VI =

и-

к ■

Ф-( 1-8)2

83 -<1пг

■Ис + Кф. п

(15)

л

Уравнение ( 15 ) применимо только к ламинарному течению жидкости в аналах сгущённого слоя суспензии и фильтровальной перегородки. Определим количество фильтрата на стадии накопления сгущенной фазы, м3,

Уф\=У\-Б-1н , (16)

ае 4 - время накопления сгущенной фазы, с.

Приведение фильтроэлементов динамической перегородки в состояние ибрации, осуществляемой по гармоническому закону , частично разрушает груктуру образовавшейся под ней сгущённой твёрдой фракции суспензии.

Пульсирующее давление при прямолинейных колебаниях, псрггендику-ярных плоскости перегородки, нарушает вязкие ( контактные ) взаимодействия астиц дисперсной фазы друг с другом, значительно снижает адгезию .

Такое воздействие влечёт за собой появление сдвигового деформирования эны сгущённой твёрдой фазы и её смещение вниз в направлении от границы с ильтровальной перегородкой , что приводит к появлению пограничного слоя :идкости между ними.

Регенерация перегородки осуществляется за счёт виброперемещеш относительно друг друга отдельных волокон фильтроэлементов, видоизм няющих форму микропор по геометрическим параметрам .Данное явлен) позитивно отражается на повышении количества фильтрата, которое на эт( стадии может быть определено по формуле ( 16 ), м3,

Уп-Б-Ь

, (1/

Уфг —

П Р

где

1Р - время регенерации фильтроэлементов , с;

яр - эмпирический коэффициент, учитывающий уменьшение ск

рости прохождения жидкой фазы из-за предварительно.

наличия структуры твёрдой фракции ,пр= 1,35 .

Суммарное уравнение, определяющее количество фильтрата п{

совместном фильгроваюш ( накопление-регенерация), имеет вид, м3,

\

Уфо = Уф1 + Уфг = У}' и

(18

Рис. 1. Схема работы динамической фильтровальной перегородки I непрерывном режиме эксплуатации

1 - суспензия; 2- нижнее положение фильтроэлементов перегородки; 3- исходм положение динамической перегородки; 4- верхнее положение фильтроэлементо 5- шток; 6- сгущенная твердая фракция; 7-корпус.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ

СУСПЕНЗИЙ В ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКЕ ВИБРАЦИОННОГО ФИЛЬТРА - СГУСТИТЕЛЯ С ДИНАМИЧЕСКОЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНОЙ

ПЕРЕГОРОДКОЙ

Предложенный вариант фильтра-сгустителя является принципиально $ой вибрационной установкой . исходя из чего содержание экспериментальной гти запланировано и выполнено в соответствии со следующими основными ачами:

проектирование и изготовление лабораторного вибрационного фильтра-сгустителя для проведения экспериментальных исследований; экспериментальное подтверждение работоспособности аппарата с динамической фильтровальной перегородкой в непрерывном и периодическом режимах; осуществление экспериментальной оценки влияния параметров вибрации и свойств суспензий на процесс их разделения ;

получение необходимых данных для оценки эксплуатационных свойств , технолопиеских и констру ктивных расчётов исследуемой установки.

Спроектированная и изготовленная лабораторная установка кретгтея на >рной основе, представляющей собой сварную конструкцию , установленную виброопорах. На раме находится корпус объёмом 0,03 м3, с напорным баком дополнительными съёмными секциями, позволяющими изменить величину [ростатического давления .

Корпус имеет отверстие прямоугольного сечения, расположенное в изонтальной плоскости, куда на упругие уплотнения помещается гамическая фильтровальная перегородка.

Центральная часть перегородки через шток, с помощью резьбового ¡пления, соединяется с дебалансным вибратором, установленным на упругих ментах, создающим вибрашюнное гармоническое воздействие в шюскости ого перпендикулярной дина мичсской перегородке.

В качестве силового агрегата выбран электродвигатель переменного тока.

Передача крутящего момента на вибратор осуществляется посредст] ременной передачи ( не показана ).

Для наблюдения и фотосъемки происходящего процесса в корпусе фильтровальной перегородкой ( с обеих сторон ) установлены смотровые ом При разделении фракций слив удаляется с помощью сливных желобов предполагаемый осадок скапливается и через патру бок выводится наружу.

Основным узлом установки является динамическая фильтроваль перегородка. Она состоит из рамки, выполненной из тонколистового металл продольными и поперечными пазами, с помощью которых производи необходимое натяжение укладываемой порядно в двух направлениях (вдол поперек) упругой полимерной мононити (дедерон. с1н=0,001 м), исключая зазо

Изготовленная таким образом фильтровальная рамка ( Ьп= 0,004 ] помещается в опорное основание, конструкция которого дает возможно одновременной установки нескольких одинаковых фильтровальных рамок своей совокупности, образующих общую динамическую фильтровалы перегородку.

Экспериментальная часть лабораторных исследований была провед методом планирования эксперимента ( полный факторный эксперимент числом опытов N=8.

В результате математической обработки экспериментальных данных б) получено следующее линейное уравнение регрессии. адекватное эксперименте ным данным с уровнем значимости 0.05:

Ут = 0,2 + 0,12X1 - 0,04X2 - 0,02X3 , (

где XI - амплитуда колебаний фильтроэлсментов в кодовом масштабе;

Х2 - частота колебаний фильтроэлсментов в кодовом масштабе;

ХЗ - концентрация твердой фазы в исходной суспензии в кодо: масштабе.

Из уравнения (19) следует, что наиболее значимое влияние на Оф азывает а , и в меньшей СО и См .

В натуральном масштабе независимых переменных уравнение регрессии 1еет следующий вид:

У„ - -0,06 г 160а + 5 -J0 4 (о-0,4 См, (20)

где а - амплитуда колебаний фильтроэлементов, м;

Ю - частота вынужденных колебаний фильтроэлементов, с"1 ;

См - концентрация твердой фазы в исходной суспензии, кг/кг.

Испытания проводились в следующих режимах работы: :) непрерывные вибрации фильтроэлементов динамической перегородки ; I) периодические вибрации фильтроэлементов динамической перегородки со 1дисй регенерации.

В процессе испытаний использовалась динамическая перегородка площадью = 0,025 м2. Расчетный класс крупности 0,074 мм. Исходный материал - водная :пензия цинкового концентрата с соотношением Ж:Т от 10:1 до 5:1 (по весу). 'езультаты экспериментального исследования непрерывного режима работы Зораторного вибрационного фильтра - сгустителя представлены ниже .

Таблица 1

1анменование показателей Частота вынужденных колебаний фильтроэлементов

а> = 157с"1 со = 314с-1

Амплитуда колебаний а , м

0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0005 0,001 0,0015 0,002

авводительиость по ътрату Q,¡>, м3 ч 0.060.075 0.090.12 0,160,19 0,23 -0,3 0,090,1 0,140,18 0,230.28 0,3 40,43

ребляемая мощность ратора N, вт 30-40 50-55 70-80 90-110 110130 180190 210220 280320

осительная кность сгущённой 1ензии W ,% 50-55 50-55 50-55 50-55 50-55 50-55 50-55 50-55

Протекание процесса обезвоживания с последовательным чередование периода накопления сгущенной твердой фазы под неподвижной фильтровалык перегородкой и периода вибрации (регенерации фильтроэлементов перегородк было исследовано при соотношении периодов ( 3:1; 4:1; 5:1 ; 10: 1).

Полученные в процессе эксперимента зависимости показывают, ч увеличение параметров вибрации (амплитуда, частота вынужденных колебанта и высоты столба исходной суспензии по существу линейно повышая производительность по фильтрату (рис. 2) и (рис. 3).

0.4

В 8.

0.0005

0.001

0.0015 0.ОО2

Амплитуда колебаний, м

1. - кривая при (а = 157 с1;

2. - кривая при и = 314 с

Рис. 2. Экспериментальш зависимость ()ф от амплитуды и частоты ю в непрерывно режиме при Н = 1м , С„ = 0 кг/кг

Рис. 3. Экспериментальная з виснмость Ор от Н в пепр рывном режиме при а=0,001. со = 314 с1, См = 0,1 кг/кг

0.5 0,С 0.7 0.8 0,9 1,0 Вько!^ столба суспензии, м

КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЫТНО -ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ

ПРОМЫШЛЕННОГО ОБРАЗЦА ВИБРАЦИОННОГО ФИЛЬТРА -СГУСТИТЕЛЯ С ДИНАМИЧЕСКОЙ ПЕРЕГОРОДКОЙ

После завершения исследования лабораторного фильтра и обработки ¡ультатов очередной задачей явилось изготовление опытно - промышленной гановки, позволяющей подтвердить следующие предположения, а именно: надёжную работоспособность в полупромышленных условиях на выбранных режимах обезвоживания ( разделения) суспензий ;

оценку влияния исходных параметров на пропускную способность динамической перегородки по фильтрату ;

оптимальное выполнение методики определения основных показателей технической характеристики вибрационного фильтра - сгустителя на базе анализа производственных исследований;

накопление данных для обеспечения конструктивного решения и рекомендаций по изготовлению промышленного образца вибрационного фильтра - сгустителя.

Опытно - промышленный вибрационный фильтр - сгуститель установлен опорной раме , представляющей собой сварную конструкцию , выполненную сортового металла , на которой через упругие элементы крепится корпус с гарным баком , сливным и выпускным патрубками (рис. 4).

Процесс фильтрования осуществляется за счёт гидростатического шения. Диапазон изменения разности давления 5-10 кПа .

Под действием вибровозбудителя полимерные фильтроэлементы в процессе Зрации становятся подвижными , так как каждое их волокно перемещается госительно соседних волокон за счёт колебаний, передаваемых штоком. При :ом виброперемещении разрушается структура слоя сгущённой твёрдой акции суспензии.

Таблиц

Техническая характеристика опытно - промышленного вибрационног фильтра - сгустителя

Наименование Значение

Площадь фильтрующей поверхности , м2 0,025

Количество фильтровальных перегородок , шт. 1

Материал фильтроэлементов полимерная монони

Вибратор:

тип инерционный

количество , шт. 1

Мощность привода , кВт 0,4

Объём корпуса , м3 0,12

Габаритные размеры , мм :

длина 900

ширина 750

высота 2300

Конструктивная масса , кг 115

Испытания данной установки были проведены в условиях / «Электроцинк» (г. Владикавказ ).

Проверка работоспособности вибрационного фильтра - сгустителя , оцен влияния контролируемых факторов на выходной параметр , а также выявлен его эксплуатационных показателей осуществлены в отделении очистки велы окислов гидрометаллургического цеха.

Суспензия вельц - окислов с соотношением Ж : Т = 6 : 1 и влажностью 7: 80 % по подводящему рукаву непрерывно подавалась в напорный б фильтровальной установки и в процессе вибрации разделялась с помощ! динамической фильтровальной перегородки на жидкую фазу ( фильтрат ) твёрдую фракцию ( осадок ). Фильтрат по сливным желобам непрерыв] удалялся и подвергался замеру, а твёрдая фракция скапливалась , оседала и ] мере накопления через выпускной патрубок выводилась наружу .

1С. 4. Схема опытно - промышленного вибрационного фильтра-сгустителя

1- опорная основа; 2- виброопора; 3- корпус; 4- напорный бак; 5- дополнитель-я секция; 6- динамическая фильтровальная перегородка; 7- шток; 8- вибратор; упругий элемент; 10-электродвигатель; 11-смотровое окно; 12-сливной ¡лоб; 13 - выпускной патрубок.

На основе проведённых исследований можно сделать выводы :

1) опытно - промышленный вибрационный фильтр - сгуститель с динамическ перегородкой является работоспособным фильтровальным аппаратом обеспечивает устойчивый режим эксплуатации, что подтверждено акт испытаний;

2) увеличение амплитуды колебаний фильтроэлеменгов с 0,001 м до 0,0015 влечёт за собой возрастание пропускной способности (производительности фильтрату) с 6,5 м3/ч до 9,5 - 10,0 м3/ч с 1 и2 фильтрующей поверхности ;

3) дальнейшее повышение амплитуды колебаний фильтроэлеменгов производя не целесообразно, так как имеет место помутнение фильтрата (жидкой фазы

На основе накопленных конструктивных решений по создаю лабораторной и опытно - промышленной вибрационных установок, а так обобщённых результатов исследований разработан технический прое промышленного образца вибрационного фильтра - сгустителя с динамическ перегородкой.

Таблиц;

Техническая характеристика промышленного образца вибрационного

фильтра - сгу стителя с динамической перегородкой

Наименование Значение

Общая площадь фильтрования, м2 1

Количество фильтр\тощих перегородок , шт В

Материал фильтроэлеменгов полимерное волокно

Вибратор:

тип ИВ-38А

мощность, кВт 0,8

количество, шт 2

Габариты , мм:

высота 3500

дайна---------- ----------- 3140

ширина 1600

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в горой автором изложены и научно обоснованы технические решения по ¡работке нового способа обезвоживания суспензий и созданию перспективного эрационного аппарата.

Основные теоретические результаты, практические выводы и рекомендации.

1. Представленные закономерности процесса разделен™ суспензий в условиях эксплуатации динамической фильтровальной перегородки позволяют теоретически обосновать технологическую сущность обезвоживания суспензий без образования слоя осадка.

2. Установлено, что в условиях непрерывного режима эксплуатации скорость прохождения фильтрата через пористый слой фильтровальной перегородки в основном зависит от свойств суспензии (плотность, вязкость), толщины динамической перегородки, коэффициента пористости, высоты столба исходной суспензии и параметров вибрации (частота вынужденных колебаний, амплитуда).

3. Расчетный анализ величины пропускной способности фильтровальной перегородки по жидкой фазе указывает на первоочередную зависимость этой величины от скорости прохождения осветленной жидкости, амплгтуды колебаний фильтроэлементов и их геометрических параметров.

4. В процессе экспериментальных исследований в периодическом режиме эксплуатации вибрационного фильтра-сгустителя определено, что на пропускную способность по фильтрату рассматриваемой машины существенное влияние оказывают толщина слоя сгу щенной твердой фазы и время регенерации фильтроэлементов динамической перегородки.

5. Экспериментальное исследование процессов обезвоживания суспензий прохождения жидкой фазы на изготовленных лабораторной и опьгп промышленной установках вибрационного фильтра-сгустителя непрерывном режиме работы показало, что повышение амплиту, колебаний фильтроэлементов с 0,0005 м до 0,002 м и часто вынужденных колебаний с 157 с"1 до 314 с"1 оказывает значигельн влияние на производительность по фильтрату и при оптимальных ус; виях может достигать 16,5 - 17,0 м3/ч с 1м2 фильтрующей поверхности.

6. Установлено, что при гармонических колебаниях фильтроэлемент динамической перегородки, изготовленных из полимерных волокон , п постоянной разности давлений, создаваемой высотой столба исходи суспензии величиной до 1 м, можно гарантировать эффективный устойчивый режим разделения суспензий на осветленную жидкое (фильтрат) и сгущенную твердую фазу с относительной влажносп осадка 50 - 55 %.

7. Анализ возможных конструктивных решений указывает целесообразность создания промышленного варианта вибрационнс фильтра-сгустителя с динамической перегородкой, имеющего корпус л суспензии , напорный бак, сливные жёлоба и многоштоковую связь источниками вибрации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ :

Максимов Н.П. , Афанасенко A.A. Вибрационный фильтр-сгуститель с динамической фильтровальной перегородкой. Материалы научно-технической конференции СКГМИ. К 100- летию со дня рождения проф. В.Г. Агеенкова. Тезисы докладов. Владикавказ, 1993.

Максимов Н.П., Афанасенко A.A. Вибрационная установка для разделения промышленных суспензий. Пути развития горного производства. Сборник статей к 150-летию ССЦК. Владикавказ, 1993.

Максимов Н.П. , Афанасенко A.A.. Способ очистки суспензий и вибрационный фильтр-сгуспггель для его осуществления. Патент РФ № 2027471, 1995.

Максимов Н.П., Афанасенко A.A., Стрельцов A.A.. Экспериментальное исследование прош енной способности по фильтрат}' вибрационного фильтра-сгустителя с динамической перегородкой. Материалы научно-технической конференции « КРАЙНИЙ СЕВЕР -96 ». Норильск, 1996. Афанасенко A.A. Теоретический анализ процесса разделения суспензий в динамической перегородке вибрационного фильтра-сгустителя. ВИНИТИ , ten. № 1578 -В97 , 1997.

Максимов Н.П., Афанасенко A.A. Способ очистки суспензий и вибрационный фильтр - сгуститель для его осуществления. Северо-Осетинский ЦНТИ. Информационный листок № 84 - 96 , Владикавказ, 1997 .