автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка комбинированного способа сушки, основанного на дезагрегации дисперсных материалов и механическом уносе влаги с целью экономии топлива

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ТЕПЛОТЕХНИКИ (ВНИШТ)

На правах рукописи СОРОКА. Евгений Иосифович

РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОГО СПОСОБА СУШКИ, ОСНОВАННОГО НА ДЕЗАГРЕГАЦИИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕХАНИЧЕСКОМ УНОСЕ ВЛАГИ С ЦЕЛЬЮ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА

Специальность 05.16.02 "Металлургия черных металлов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Свердловск 1990 год

/

Работа выполнена в Химико-металлургическом институте АН Каз.ССР и Соколовско-Сарбайском ГПО

Научный руководитель: - кандидат технических наук, старший

научный сотрудник Максимов Е.В. Официальные оппоненты: - доктор технических наук, лауреат

Гоо.премии СССР Майзель Г.М. - кандидат технических, наук Малыгин A.B.

Ведущая организация:

Лисаковский горно-обогатителъннй комбинат министерства Металлургии СССР (г.Лисокоеск)

!

¡Защита состоится " 70 " а^иосГдй 1990 г. в 13 час.

у г

на заседании специализированного совета К 141.07.01 при (Всесоюзном научно-исследовательском институте металлургической теплотехники по адресу: 620219, г.Свердловск, ГСП-175, Студенческая, 16.

С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке ВНИИМТ. Автореферат разослан."__"___1990 г.

Ученый секретарь' специализированного совета, доктор технических наук

,,, / w t&/ i' :

Ю.М.Кузнецов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. В настоящее время в СССР на процесс сушки затрачивается 12-15"? веек энергоресурсов страны. Сушильные устройства, используемые в металлургии, обладают рядом существенных недостатков: конструктивной сложностью, значительной материалоемкостью, высокими удельными затратами, низкой степеньп использова -ния рабочего пространства и несовершенство« управления процеасоэ зузки. Эти недостатки проявляются при сушке дисперсных иатерпалов, обладающих повышенными адгезионно-когезионныыи свойствами. Доля таких материалов, в-том.числе на металлургических горно-рудных предприятиях, в последнее время резко возрастает, Н тому де в существующих сушилках крайне неэффективно используется кинетическая энергия потока теплоносителя, не учитывается возможность удаления влаги из материала, в результате её механического уноса. Соответствующее увеличение расхода топлива на получение теплоносителя о. высокой температурой делает весьма актуальным поиск более экономичных способов сушки с помощью интенсификации тепло- и массообменных процессов.

Важным направлением интенсификации процесса сушки является увеличение межфазового контакта теплоносителя и материала, особенно с повышенными адгезионно-кс^гезионными свойствами, а также использование энергии газового потока.

Цель работы. Снижение энергозатрат и повышение равномерности обработки влажных дисперсных материалов при их сушке на основе разработки способа и установки для дезагрегации и реализации кобиниро-ванного способа удаления влаги.

Научная новизна. Разработан и исследован новый комбинированный процесс сушки влажного железнорудного концентрата с использованием скоростного, низкотемпературного газового потока. Выявле-

но наличие во влажном тонкодисдарсном железорудном концентрате.поступающем на сушку, до 90-95$ агрегатов размерами от I до 200 мм, что необходимо учитывать в теплотехнических расчетах.

Исследовано влияние основных конструктивных и рояимных параметров процесса на дезагрегацию дисперсных материалов, в частности железорудного концентрата. Рассчитан оптимальный, с точки зрения цроцэсса тепло-и массообмана, размер агрегата.

Впервые показана возможность и установлены закономерности процесса сушки железорудного концентрата и огнеупорной глины, в результате использования скоростного напора низкотемпературного потока теплоносителя ( механического уноса влага, без-перевода её в пар). Установлено,что в агрегатах железорудного концентрата влага при содеркании её до 20-25% находится в виде капель, а при оольших величинах - в виде сплошной пленкиа

Теоретически обоснованы и экспериментально докаэшш возможности интенсификации процессов тепло- и массообмена путем дезагрегации потока материала и использования скоростного напора сушильного агента.

Практическая ценность и реализация результатов работы Разработана новая установка для сушки дисперсных материалов, склонных к слипанию. Предложены расчетные методы определения основных технологических параметров' и геометрических размеров установки. Разработан и испытан в лабораторных и промышленных услопи-ях одно- и двухрядный дезагрегаторы производительностью от 0,5 до 100 т/час. Устройство использовано в сушильной установке для увеличения межфазового контакта материала и теплоносителя.

Оценена технологическая целесообразность и эффективность реализации механического срыва влаги, определены требования к исходному материалу, разработан метод расчета основных параметров процесса.

На защиту выносятся:- результаты лабораторных и промышленных экспериментальных исследований,устанавливающие закономерности механизма агрогащш и дезагрегации влажных дисперсных материалов,в частности железорудного концентрата, от физико-мехашгческпх ■свойств материала, внешша механических воздействий на него к параметров дезагрогатора;

- установленное закономерности дезагрегации дисперсных материалов .основанные на преобразовании энергии удара в энергии колебания струн дискретном потоком падающего материала ;

- конструкция дезагрегатора ;

- установленное закономерности процесса суикк дисперсных материалов, основанные на механическом уносе влаги низкотемпературным потоком газа п её частичном испарении ; ...

- инженерный метод расчета установки для комбинированного способа сушки дисперсных материалов ;

- конструкцию сушилки. ,.

Лцробашм и публшсагтя работы, Маториалц диссертации доложены и обсуздеш на мездународном симпозиуме и четцрех республиканских научно-техшгаеских конференциях: "Седьмой международный симпозиум по сушке " ( г.Прага,1990г.) , "Пути улучшения газомо-ханики и металлургических. шест" (г.Караганда ,1987г.), "Создание и совершенствование энергосберегающих технологий в пирометаллургии"' (г.Караганда ,1988 г.), "Молодые ученне-науке центрального Казахстана" (г.Караганда,1388г.), " Рациональное использование премнтешшх отходов в регионе" (г.Караганда ,1989г.) и на конференции КарПГЛ (г.Караганда ,1938 г.).

По материалам дпсссртацин опубликовали 9 статей.

Об'ьем работы. Диссертация состоит из введения,4 глав, • общего заключения, списка литературы из 18Т иаг^енов алп.ч, приложения. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста,' оодер:.тат 37 рисунков и 8 таблиц.

С02Т0ЛНЙЕ ВШРОСЛ П ПОСТАНОВКА ЩЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Обзор работ по аоирооа;.: дозагрогмсш, сушка плавных ды, -' п-зрорш: шторзалос, оукзстцущах споуобои « устройств длг удаяенпя влап; сз сыиучях и сюпэроних г.'ппрьалов оиределч -ооноепыз доогопиств-э у недостатки оус:»лоп. Выяшшо, что mr нал:;чпн отдзяьннх кэдостаткоя пь:з;о'юя и оом.п^ : удаленно в.'згп производятся только вслексггао испарения, к. кспо.-ьзуетол скоростпоп капор потока теплопо^тели; проце^ oycffi! firpOI'Epj'ObtirC ДНГПЗрСШ/Х. ШТ8рЗШ:ОП В OyUtOCTDpílDIX аПП9}ЮТС.' í.'3jtodji};9kt>iboii, в р-чд9 случззв нэпэзпхш! . раоскугрзин ooj'f-,

вив иацрошакгя интеискфикац'ла в оптвуетизацз» процзеса cyt.. зашшле тэкюротуры, сковоста топловооктеля I! уп8лич0ния пло-цздл ыэг.фазовэго контакта газа и материала. Дан подробный пне--лпз ангаратаого оформлония устройств для оптимизация процесс : оутз в отечественной и зорубакной громишюпиосп.

/шалаз тахшгтаскоП литаратурп пс-.гаэа:;, что пэшзажю a¡: хосиоппо-когоапопшгс свойств две пэре них г.оторз ел ов затруднпе . проведение процесса сунет; вследствие его огрегацпп- Б большинства наобходаю удаллть голым часть поверхностно" могп, хт/гачзокл нз связанной, иапра^-зр, для яелозорудного г.оу центра та о 10 до 3% п' глзнн о II до Используемая в настояще, Ерагля сушка катераалов выоoicoífшоратурнш (600-1000°С) тонне воизтвлем приводит к необоснованно высоким онергозатратаг.:. Таган образок, моано сделать вывод, что в настоящее время о^ сутствуэт экономичные сушильные аппараты, пригодные ,для с/пи;., дпспарсних материалов с высокими адгезиопно-когезпонншли сво£-сши, Подходящими для это{! цели, на наш взгляд, лпплати-трубы-сушлки. Ошшко и они тресуют усовершенствования.

Необходимо также отметить, что отсутствие метода оценки аг-регируемости дисперсных сыпучих материалов и их рассредоточеннос-ти в пространстве весьма затрудняет обработку этих материалов.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ IКХАНИЧЕСКОГО УНОСА ВЛАГИ И ДЕЗАГРЕГАЦИИ ВЛАЖНЫХ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Реализация высоких значений дисперсности и концентрации твердых фаз в газовых средах, в частности для сушки, связана с необходимостью разрешения коренного противоречия современной технологии. По мере увеличения дисперсности, особенно для влажных материалов, резко возрастает вязкость и прочность структур-агрегатов, самопроизвольно возникающих в сыпучих дисперсных средах. В расчетах процесса сушки принято исходить из размера частиц материала без учета их агрегируемости, что значительно снижет точность вычислений и приводит к большим отклонениям от оптимальных параметров технологии> Однако обеспечение максимального фазового контакта между материалом и газом является решающим фактором, обоспечисилцнч эффективность процесса сушки с минимальными удельными энергозатратами, поэтому процесс предварительной подготовки материала, в частности дезагрегации, требует самого тщательного изучения.

Выбор рационального способа сушки и эффективного сушильного аппарата определяется, кроме прочего, ещё глубиной сулки и связью влаги с материалом. Проведенные нами исследования показали, что поверхностная влага на агрегатах железорудного концентрата при влажности до 20-25^ находится з виде отдельных капелек, а с увеличением влажности агрегаты покрываются стопной плёнкой» В сиг,-

зи с втим, на наш взглад, становятся возможным сушка нэ испаре-ниеме а механическим удалением капель влаги потоком низкотемпературного высокоскоростного теплоносителя. Установлено, что если силы поверхностного натяжения влаги меньше сил скоростного напора теплоносителя! то капли отрываются от агрегатов. Будем считать, что удаление капелек воды происходит на границе мелщу газом и кадкостьо, т.е. в зоне сил вязкостного трения. Причем, что начало образования капли происходит тогда, когда давление внутри её от сил поверхностного натякенип уравновешивается скоростным напором по известной зависимости:

? Рг'Сгг _ Со. Рг-С2Г _ Сс-Рг Лг-Сгг _ .

} z ~ Re 2 ' 2 'a-J,pr~ d< ' '

где 7 - коэффициент трения, определяемый законом Пуазейля: J ~ Tk ' Со " К03ФФ1Ч11а11те зависящий от рэкима обтекания капли газом; prtprfC.r~ плотность, динамическая вязкость и относительная скорость газа соответственно; О - коэффициент поверхностного натяжения воды; V"r - скорость rasa (теплоносителя). Из соотношения (I.) получим интересу,эщее нас выражение для отно-ектельиоД скорости газа, нэобкодимой 'для механического удаления влаги (срыва капель):

Сг2 6,5 • ГО"5 • б^.

Vr " С„рг " /Wr ■ 1/7^) ' <2->

J

С другой сторсаи, из уравнения движения агрегата диаметром ааг и массой в криволинейном канале после преобразования (на основании принципа Доламбера) будет:

Сг

Уг

1+ V 4>

' (3.)

здесь Сг с ( Vj, - VM ) ~ относительная скорость газа; V м ,

рп - скорость и плотность материала; У'- коэффициент сопротивления, учитывающий совокупность сил, тормозящих движение агрегата (соударение и трение их друг о друга и о стенку сушилки)

поперечная ксриолисова и др.; £ - радиус установки; К я -¿1--

С

приведенный коэффициент, характеризующий соотношение сил (факторов тормогснпя и гидродинамического сопротивления при движении агрегата). Подставив значение К в соотношение (3.) и преобразуя его получим уравнение опроделния диаметра агрегата частиц влагиого материала:

(4.)

1 =

зр, ' рг • / о

Для реализации полученного выражения (4.) необходимо иметь информацию о виде зависимости между скоростями материала Т/"м и газа V" . Исследования Филипова , проведенные на угольном концентрате, позволили установить:

= ( 1/ , (5.)

тг

где число Фруда - ----— . Запишем уравнение (5.) в

следующем вице; Л/ &

Ус/., - (у?! . (6.)

В процессе обезвоживания материалов за счет срыва газом капель влаги, требуется определить характерные значения скорости газа V г и диаметра агрегатов материала с/ ар. Подставим в (б.) выражение (4.) и преобразуем полученное уравнение с учетом выражения (2.), окончательно получим:

,7.)

Механический срыв влаги при помощи скоростного ниэкотемператур-

:о

ного теплоносителя приводит в итоге к значительному ускорению процесса обезвоживания. Прочность агрегатов, образующихся при движении частиц вла;шого концентрата, определим по известной зависимости:

} (8.) где у' - постоянная, равная приблизительно I, с - средняя сила сцепления в контакте, Лк - число контактов. После подставления числовых значений находим прочность агрегата, которая равна нескольким ньютонам,- . .

Характерно, что прочность агрегатов, полученных из концентрата составляет 10"% против 10~®Н для грубодисперсных материалов. На наш взглад это могло объяснить тем, что железорудный концентрат представляет собоИ смесь частиц различных размеров (см.табл. I.)

"аблица I.

Размер +200 200- 100- 74- 63- ¡55- 44- 40- 20- 10- -5

фракции vI(H?u 100 74 63 56 44 40 20, 10 5

содерна ¡шз, % 0,3 2,7 1,8: 4,4 0,8 4,7 36,5 44,0 2,4 0,5 1,9

При сто:: крупные фраюдш (63-200 тем) составляют каркас агрегата, ■и мелкие (0-20 мкм) заполняют промегсутки кеяду крупными частица-¡>п, образуя цепочки с помощью адсорбированной влаги, что служит как бы дополнительным крепителем каркаса. Таким образо;; аелезо-рудныИ концентрат склонен к образованию агрегатов в результате Миханичодкого воздействия на него, например в ходе транспортировки, складирования и движения в оункерах. В производственных условиях наличие агрегатов в материале достигает 90-93ь см.табл.2.

Таблица 2.

Величина агрегата концентрата, гт от: ; ~

!.= :!'есто п/п:отбора

:проб / общей: до I мм : 1-2 _.___массы

2-10

10-50

50-200

I :После ММС

^ :."';нточный цмтатель

6-16 : ю-20

60-70

10-14

1-7

: 2-ю

?6-30

Я5-<25

18-26

: ..•тгоннс, скорость сушки агрегатов зна'гательно снижается по сравнению с частщамн исходного рагг.-зра вследствие уменьшения поверхности мзжфазового контакта теплоносителя и материала. В связи с этим возникает необходимость разрушения (дезагрегации) образовавшихся агрегатов до рассчитанной нами оптимальной величины, равной 2 мм. Учитывая, что известные способы, и устройства не обеспечивают качественного дезагрегирования материала, нами был разработан струнный дезагрегатор (см. рис. I.).

1

з-гпгчттавжяш. с гсдак

д-етзчньм этшь." 55-гатл тгтьап и мшшо

ДЕДГТЕГ.ЭТВАИИЯ. о

« птедим от*™ П- ■ гктсга сь'.влы вадем 0 ш1пма.

дмигдм. :э-стг:г!гг.к чгси

Я-ПРЕСГ'ГЛЙТЕЬ ГС1ГГА.Т0?А

«соствгая ксжа» ими. рИс д Схема лабораторной установки по ^•я-ют-ггглшпр лмжы амн. г г

иауч-шип дезагрегации ялаишч сыпучих гатериадо*.

0

В основу принципа работа дезагрегстора бьло положено явление неупругого удара (эффективного средстта трансформации величины малой мощности в больную) агрегатов дискретного потока материала об упругие струны, которые начинали колебаться от этого воздействия и, там самым производили дополнительные разрушения агрегатов, помимо непосредственного рассекания. Сам дезагрегатор представляет собой трансформируемую painty с параллельно натянутыми струнами, зазор мевду которыми и сила их натяжения регулируются. Для предотвращения порыва струн большими агрегатами, предусмотрено два уровня, верхний из которых служит для грубой (предварительной), а нига*иЯ для тонкой дезагрегации.

Для сценки эффективности работы дезагрегатора весь обрабатываемый материал был нами условно поделен на две фракции: мелкую 5"|2 мм и крупную ? 2 мм. Отношение количества мелочи ^ . к общей массе М^^ исследуемого материала - степень дезагрегации J!iu, является критерием оценки процесса дезагрегации:

(9.)

В настоящей работе было исследовано влияние основных пара-штров струйной дезагрзгатора и физико-механических свойств материалов на процесс дезагрегации. Исследования производились на железорудном концентрате с характерным размером частиц - 74 мкм при изменении влажности от 6 до 12%. Бнле изучена зависимость степени дезагрегации от: высоты падения концентрата которая изменялась от 0,2 до I м; зазора метлу струнами (2 • 10"^ 4 I " 10~&), диаметра струн с/с (З'Ю-^ 4 6'10~^м); угла наклона струн «¿с (45 + 90°); длины струн L (1 (2-Ю-1 4 0- 10_1тт) и прс извадительиости установки Q от I. до 2 т/час. Было установлено, что производительность установки и угол наклона струн нззначи-

телыю влияют (до 5%) на степень дезагрегации концентрата. Наибольшее влияние на 5 м имеют влажность материала, определяющая энергию сцепления частиц, с увеличением которой степень дезагрегации уменьшается, и высота его падения, определяющая потенциальную энергию потока материала, характеризующую разрушение агрегатов. Установлено, что с увеличением Нс повышается <5,(. .Далее по степени значимости на процесс дезагрегации, следуют ме^струнное расстояние и диаметр струн. Енло установлено, что уменьюение как н с! ведет к увеличению степени дезагрегации. Увеличение длины струн в указшпгых пределах вызывает повышение степени дезагрегации до 15$ при минимальном их диаметре. Колебания струн осуществляются по синусоидальному закону, причем удар агрегата материала по струне вызывает затухающие колебания с соответствующей его размеру и количеству движения нахальней частотой и амплитудой. Величина амплитуды колебания, из классической физики, выра:гошгая через парамзтры систеш и характеристики вынуждающей силы, равна:

Л.--^ - • (Ю.)

где /*"'Е •- Екнууда'оцая сила колебаний; - коэффициент затухания; М - масса колеблющейся системы. Из равенства (10.) видно, что амплитуда колебаний зависит от разности квадратов частот собственных ( £ ) и вынузденшх ( ) колебаний, а так~е пропорциональна величине вгауждающей силы. В нашем случае для затухания за такой короткий перисл времени будут отсутствовать, т.е. уЗ = 0, тепа после преобразований запишем уравнение (10.) в виде:

Г.

, . / г л I

с

Значение амплитуды падает с увеличением собственной частоты,которая после преобразования будет:

/о " V--- * (12.)

V У /у? с • I с

Частота собственных колебаний струны пропорциональна силе её натяжения А* . Подставляя уравнение (I?..) в (II.) получим:

, А и -- . (13.)

В простейшем случае вынуящащей силой будет вас одного падающего агрегата материала Ра, тогда ^н «Преобразуем (13.) для случая, когда на струну пядает один агрегат:

А о . . Л ' ¿с- . (14.)

Таким образом можно сделать вывод, что степень дезагрегации пропорциональна амплитуде колеблющейся струны. Однако в общем случае, когда частота воздействия агрегатов на струну довольно высока, причем воздействие агрегатов по времени и длине струны хаотичны, необходимо учитывать факторы взаимного соударения частиц материала, их разную направленность в пространство и т.д.

Отношение энергии дезагрегации к энергии сцепления частиц материала, выргкентмэ через соответствующие определители НГ и является сакым сильнодействующим фактором, определяющим степень дезагрегации:

Я „- /( в* ) . (15.)

где В^ - коэффициент дезагрегации. Для учета влияния технических параметров установки на Я м целесообразно ввести фактор скважности - Су:

г £м.с. (16.) У = ~71- '

общ.

где Si]C - поверхность между струнами, - общая площадь дез-

агрегатсра. Исходя из конструктивных параметров,имеем:

С - <*с( /7с - I) , (17)

СГс( П с - I) + (Je • /7с

где//с - количество струн п установке.

Для получения математической зависимости степени дезагрегации железорудного концентрата от параметров установки и сЬизико-механи-ческих свойств материала нами были использована методика КарПТИ, основанная на отыскании многомерных моделей путём последовательного проведения операции. В программе использован пероятностно-детерми-рованннп подход к получению математических моделей. Он выражается в возможностях влияния на расчет частных и общей зависимостей модели с поьощьп упрапляадцкх параметров. Обработка данных производилась на DBM ЕС-1С2,?. Учитывая наибольшую достоверность и удобство, в использовании из полученных вариантов зависимостей в виде произведений сумм частных уравнений, нами выбран следующий:

iß % - о, Щ. (18)

Уравнение (W) хорошо описывает зкеперпментальные данные, получен^ нне при лабораторных исследованиях.

ШУЧЮТЕ ПРОЦЕССОВ СУ^КИ ДНС1ЕРСНИХ МАТЕРИАЛОВ С УЧКТОМ теплового И СИЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.ГАЗОВОГО

ПОТОКА НА CJlOi'i '

Необходимость выбора рационального способа сушки определяется но только химнческо": природой, структурой, Физическими свойствами материала, из и ■■лу'л'пс,": сушчк. Га наш вглдц зачастую последний tia-fTop "о уяктнм^тся, например: при супко чонцрнтрата в барабанах на ССГ!70.

Исследование влияния степени дезагрегации материала и основных параметров сушилки на процесс сушки проводилось на разработанной наш установке, схема которой показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема установки для исследования процесса сушки влашшх сыпучих материалов.

I - кран, 2 - ресивер, 3 - электромагнитный клапан, 4 - регулировочный вентиль, 5 - ротаметр, б - манометр, 7 - теплогенератор, 8 - блок регулировки питания, 9 - задающий блок, 10 - КСП,

II - приемная ёмкость, 12 - капсула, 13 - прижимная планка,

14 - шпильки, 15 - гайки, 16 - фильтры, 17 - исследуемый материал, 18 - тангенциальный подвод теплоносителя.

В качестве объекта исследования использовали железорудный концентрат ССГПО к огнеупорную глину завода "Казогнеупор", била определена зависимость процесса сушки от времени продувки ЕТ'рр , температуры теплоносителя - Т^., удельной производительности установки Л^уСй/), расхода (скорости) теплоносителя Уцр) и влажности исходного материала .

Для удобства оценки процесса су,яки введено понятно - относительная степень сушей ^ 0 материала, которая ровня:

где \Уе и/г - удаленное, начальчоо и требуемое количество

влаги.

Большое внимание уделено изучению влияния поверхности материала, как основному аспекту интенсификации тепломасоообменных процессов. Било определено влияние диаметра агрегатов из гла.тннх дисперсных материалов па процесс сушки. Зависимость степени сушки железорудного концентрата от размеров агрегатов при различном времени продувки (А) и температуре (Б) теплоносителя показана на рисунке 3.

Знашпельнсе повышение степени сушки наблюдается при уменьшении диаметра агрегатов от 0 до 2 мм, что можно объяснить 4-х кратным увеличением площади меяфазового контакта материала и теплоносителя. Дальнейшее умснмлегшо размеров агрегатов не приводит к существенному увеличения степени сушки, ото становится заметнее с увеличением ррет»они продувки и температуры теплоносителя. Возрастание степени дезагрегации способствует более эффективному проведению процесса сушки (рис. 4).

С увеличением гремит продувки влияние степени дезагрегации материала на степень ого сушки возрастает. Дезагрегация концентрата до $ у,? - ЮС*?- от исходного материала со склада Я даже при комнатной температура теплоносителя (Т^ = 293К) вызч-гает увеличен!!'' ст"п"ии с^чги г 2-3 рчпч, а при температуре 413К пемгп'-нип ,, сг а к>о^ увеличивает в 5-7 раз. (табл.

влияние раа.гров агрегатов на процесс сушки /Д тэле зорудн ог о ко:гце|:тратаг

(7 5 Ю is Zoé}®?"

! 1 Г

i

Í

i /А А Ф / ----

У

i •

r\J>

i'iO IZc

Ico &O eo

40

Zc O -

v <to ao no ico r;c

А Б

1,2,3,4,5 - время про- 1,2,3,4 - размеры arpera

дувки, соответственно тов. соответственно 44х

5,10,15,20 и 30с. юАм; 1,2 и 8 ил.

Рис. 3

Вазишие дезагрзгацки S кон це!гг- га на степень сушки t¡

1,2,3,4 - теипература теплоносителя соответственно 293,353, 413,473 К/

Рис. ¿

Таблица-3.

У Степень дез- Гранулометр,состав^ Степень сутки,/!, при темпер

>t v.i L . агрегации _т£ре

200-2! ;г 2-1 мм I : :м ззк 353 К 413 К 473 К

I S'ukcx. IG0 ■18 112 150 150

к, Si.-.I - - ICO 44 104 146 .150

3 с 2 - ICO ■12 98 142 150

00 20 19 30 37 46

1 5 5 г:8 (Со, оклада 100 17 18 18 20

(i . i—T'v'^ 85 15 17 28 | 33 44

Значительнее втянете иа процесс сутзд оказывает расход л сксрост? теплоносителя. при увеличении скорости теплоносителя' более 20 и/с вл$:янле механического улсса па степень суша начинает значительно увеличиваться. Чюбц произвести онелку механического уноса влаги* ■? ппоцессе суда; :.:a?'epnasa сил проведен ряд опнтночтрсьщотеннях исследований на концентрате. с исходной вла:?лостьп 9,6$ и теплоносителе температурой 25°. Степень насыщения /у отходящего воздуха паром взята максимальная, равная I т.е. Хх=0,021 кг/кг

О

при плотности воздуха ра =1,19 кг/м .Определяем количество удаленной влаги для каждого значения производительности установки:

Ico - и/ч

"сгд'1 соотношение пасс удедсдясЯ златя и теплопссателя попадали

/

сакгнческое влагссодерзшяпе газа с учетом капельного уисса

Доля механического уноса П влаги в процессе супин соответственно .■¡оставила раз;!:п?у пе^ду «(.актнчесгск: влагосодер'кагагеп и мвкепкальяо воа.,-о;лпг> при пепарешщ ( Y'-I) в процента:'::

Т

= 100 ( I - ),% ( 22 )

^

Расчета показали,что мехашческий унес влага при различно': производительности установки для данных условий составил 65-70''. Следует отметить,что при увеличении относительной скорости теплоносителя и матери-зла возможно дальнейшее увеличение доли механического уноса влаги.

РАЗРАБОТКА СПОСОБА И УСТАНОВКИ ДЛЯ СУШКИ КЕЛЕЗОРУДЕЮГО

КОНЦЕНТРАТА.

На основании анализа недостатков существующего процесса сушки концентрата в сушильных барабанах и проведенных исследований разработана конструкция опытно-промышленной установки дал сушки железорудного концентрата в условиях участка сушки фабрики ММС ССШО . С целью интенсификации процесса верхняя часть сушилки оснащена двухступенчатым струнным дезагрегатором. Подача теплоносителя осуществляется через тангенциально расположенные сопла на шести горизонтах.что позволило создать в целом по объему установки высокоскоростной вихревой режим движения газа. Это интенсифицировало прсцесо за счет механического удаления влаги^ .

Проведенные опытно-промышленные испытания установки на действующей сушильной нитке показали её эффективность и работоспособность. Ешш отработаны рабочие'режимы сушилки и подтверждены предполагаемые недостатки, связанные с необходимостью вписатш установки в действующую схему. Таким образом, на основании выполненных расчетов процесса сушки и сушильной установки, а также анализа экспериментальных данных и результатов опытно-промышленных испытаний разработан вариант промышленной установки по сушке

I /'

'аелезорудного концентрата ,( рис.5).

/

1-питатель,2-обдув дезагре-гатора,3-сопла обдува,4-дез-агрегатор,5-горелки,6-рабо-чая площадка,7-распрзделите-лн,8-разводка природного газа,9-разводка воздуха,10-от-вод паров воды,П-сухой концентрат, 12-транспортер,13-рассокатель конусный,14-кол-лектор теплоносителя,15-краны, 16-теплогенератор,17-турбога-зодувка,18-расширительнал камера, 19-реакционнал камора, 20-приемная воронка,21-влаж-ный концентрат.

Рис.5. Промышленная установка для сушки железорудного концентрата и аналогичных дисперсных материалов.

Промышленная установка имеет рассчитанную высоту реакционной камеры, равную Юм. Это обеспечивает в ной требуемое время пребывания частиц материала. Для достижения оптимальной температуры в сушилке (473К) с цельп удаления влаги в результате испарения предусмотрена установка на камере тангенциально направленных горелок. Для защиты туннелей горелок от забивания их материалом предусмотрены предохранительные козырьки. Такая сушильная установка мокет работать в реверсивном реяиме, т.е. в прямо- и противотоке. В результате перехода на схему противотока установка становится экономичней, при этом уменьшэятсл непроизводительные потерн материала. Конструкция самой реакционной камеры упрощается ( по сравнении с опытно-промышленной), вследствие исключения низкооф-фектпвного наклонного колоба. Дчя нагнетания теплоносителя использовали турбогазодуг-ку, типа ТГ-175-1,6. Подача материала п

установку осуществляется с общего конвейера. Это исключает необходимость использования приемных бункеров, дозирование концентрата производится автсматпчесшчплуиковым сбрасывателем. Схема очастк.! отходящих газов, остается прежней.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработаны теоретические и прикладные основы, предложены и проварены технические решения по созданию комбинированного способа и установки для сушки .дисперсных материалов. Впервые исследованы закономерности процесса сушки дисперсных'материалов при использовании дезагрегации материала с учетом механического уноса влаги.

Уточнен катод расчета сучильных установок, достоинством которого по сравнению с сущаствуащаш методами является то, что выявлено и учтено явление агрегации частиц дисперсных материалов с повышенкыш адгезионио-когезионншл свойствами. Железорудный кон-цанщэат ССГПО при механическом воздействии, происходящем при его складировании, транспортировке и дв:кешш в бункорах, подваряон процессу агрегации. Такое образование агрегатов, величиной до 200 мм, потребовало корректировки расчетов тепломассообмена и применения новых технических решений по ооваршвствованию аппаратного оформления сушильной установки.

Для достижения оптимального реншш оушсп был определен оптимальный размер агрегатов из Еелезорудного концентрата. Цредло-'аен и обоснован крпрэряй для оценка степени дезагрегации материала. Для оперативного управления структурой потока материала целесообразно использовать предложенные автором параметры - коэффициент дезагрегации п скважность установки. Получено эмпирическое уравнение, описывающее зависимость процесса дезагрегации влажного концэнтрата от ряда параметров установки и свойств материала.

С целью увеличения удельно:! поверхности взаимодействия теплоносителя и материала разработан к пршлзкен дозатрзгатор.предстдаии)-ппй собой два уровня лоратлолыто натянутых струи,у стаиовлоитвг я верхней части сукнлпя. Iiois.i9tmjr.Tn талого устройства позволило обеспечить необходим;.';! гранулоиотрпчпскпй состгд материала боа дополнатслыик энерготпчэских затрач.

1юовело1ппго исоледса.ишл комбинированного способа суски.обас-почппиздого кзхаяпчоскаэ удалотте влаги из дгкягорстпс материалов \.;::олопорудного концентрата и порошка огнеупорной глины ) за слот кинетической энергии высокоскоростного потока теплоносителя ,позволил:; установить возможность элективной суспт материала (до 100$) низкотемпоратурша (Я0°С) теплоносителем . Для оператгашо-го контроля зфхектшпюстн процесса супки введено понятие - относительная степень суаши Получены графические зояисхклостп степени сугат концентрата и гдгош от характерного размара частиц, огеязпп дозап'о гадки :териаг.з и ого :;оходяоЛ злй^носгп, уделытаЗ напуски установки, времени чзапмодейотвил теплоносителя ч материала, расхода и скорости теплоносителя. Иолучошше .дашого показали,что степень супки дезагрегированного концентрата в 2-3 раза висе,чем исходного материала при 20°С п в 5-7 раз болы» при тешерагуро теплоносителя 140°С. Неучет процесса агрэгируемости частиц концентрата в теплотехнических расчетах дает погрешность по эффективности судки до 300,1 и вынг.

лрозедешше опитчго-цуоиншленкме испытания показали эффективность и работоспособность установок по сушке железорудного концентрата а условиях фабрики Г.Т.ГС ССПЮ и огнеупорной глины на заводе "Казогнеукор". Применение результатов исследований позволило снизить расход электроэнергии в количестве 2 квт.ч/тонну готового продукта и снизить металлоемкость установки на 12% црц сушке глнин. Использование результатов исслвдовашгц *

позволит снизить металлоемкость установки для сушки ;.:елезиорзгд-кого концентрата, отказаться от су;г:ль:1нх барабанов, зна'птелыю интенсифицировать тепло к пассобмел, снизить расход природного газа с 8 до 2 п^/т, электроэнергии па 1,5 кет.ч/т, что обеспечит получение экономического эффекта з размере 580 тис.руб.

•в год.

По теме диссертация опубликовали следующие работа:

1. 1.1ехшшз.м гурйулсивостс крк струИном дзглешш потоков /Е.В. Мшсспмов,2.С.Фп£1лкоб,- 1:1.II.Сорока п др.//Руз:оа.деп,в ВИНИТИ. II. 06.87, 13-1258-3-8?. 1с..

2. Подготовка колезорудиого сирья к металлургическому переделу /II.К.Алькэдов, К.А .КоШшЯаев, Е.П.Сорока//Тез.докл.регион, на-учно-техн.кокф.(Карагш1ДД,ЮС7). ГСараганда: КарПТН,В87.С.49-50.

3. Интенсификация теплообменник процессов длсперсгшх материалов /1,1.К.Альг.диое,¡Г,А.КоЛлпбаеь, 3.II. Сорока//Дукг улучшения гозокв-хашисл поталлургкческпх глит:Тез.до:-ч.респ.¡гаучно-техн.копй. (Караганда, 1907) ,Карагалда 19 87,0.-1-3.

4. Сугаса железорудного концентрата ъ огштно-ирошпшешгаП установке впхреЕого типа /йЖМаксжов.и.К.Лльглпов.П.Л.Коплыбае:), Е.И.Сорока,Д.А.Алькенов,В.В.Григорьев//£ш.черметпнформацпя, 1988,1.3-10, С.32-33.

I*

5. К вопросу дисперсности металлургических шхт/Е. В. Максимов, Е.И.Сорока,1;.А.Ко11лыбаев//Соэданпе п совершенствование энергосберегающих технологии: Те з. доел . научио-токн. конф. (Караганда,) 1968). Караганда: 1Ш, 1988, С. 26-27.

6. Подготовка металлургических пдхт /Е.II.Сорока,Е.В. 1.!ш:с::;.;оз /А'ододпе ученые - пауке центрального Казахстана: Тез.докл.рссп. 5:ауио-тех[г.кокф. (И&гпкшда,1280). Караганда• Каргу, 19Р,С,С.40.

7. Совершенствование процесса сушки измельченных концентратов /Е.II.Сорока,Е.В.Максимов,В.М.Артеменко / /Тез.докл.межотрасл'. научно-практ.конф. Рациональное использование промышленных отходов в регионе. Караганда 1989, С.40.

8. Сушка глины и кварцита / М.К.Алышнов, Е.В.Максимов,Е.И.Сорока и др./ /Огнеупоры,1990, Й1,С.43-44.

9. »У1с 0/ <Н:,ре с с/ /мчДе ъСа

/ М<, к. гуо..„ I' у £•. у; Лги.пъпе* \<П//