автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Разработка процесса классификации суспензии гидроксида алюминия в гидроциклонах

На правах рукописи

\

Бауман Алексей Валентинович V

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА КЛАССИФИКАЦИИ СУСПЕНЗИИ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ В ГИДРОЦИКЛОНАХ

05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

Санкт-Петербург 2006 г.

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (технический университет).

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Флисюк

Олег Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Доманский Игорь Васильевич

кандидат технических наук, доцент

Сарже

Владимир Ильич

Ведущая организация - открытое акционерное общество «Всероссийский алюминиево-магниевый институт» (ОАО ВАМИ)

Защита диссертации состоится 2006 г. в /г-е>£»час.,4~ауд.

на заседании диссертационного совета Д 212.230.06 при Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (технический университет).

Отзывы на автореферат в одном экземпляре, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр. д.26, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке института.

Автореферат разослан 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, канд.физ.-мат. наук, доцент

Ю.Г. Чесноков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Глинозём на сегодняшний день является единственным видом сырья, из которого электролизом получают алюминий. Важнейшим аспектом качества глинозёма является стабильность гранулометрического состава, позволяющая электролизным заводам работать с максимальной производительностью и минимальным уровнем выбросов. Ограничение содержания кристаллов мелких фракций в глиноземе, определяемое требованиями технологии электролиза, экономическими и экологическими факторами, выводит на одну из ведущих ролей в технологическом процессе глиноземного производства стадию классификации продукционного гидроксида алюминия.

Общемировая тенденция увеличения производительности заводов при одновременном улучшении качества производимого глинозема, без расширения существующих производственных площадей и кардинального изменения технологии ставит вопрос разработки нового аппаратурного оформления узла классификации на основе более эффективных классификаторов - гидроциклонов.

Отсутствие методики расчета параметров гидроциклонирования, учитывающей особенности суспензии гидроксида алюминия (СГА), попытки механического переноса опыта эксплуатации этих аппаратов в условия работы отечественных глиноземных заводов привели в прошлом веке к отрицанию возможностей использования схем на основе гидроциклонов; ряд исследований, начавшихся в 60-е годы прошлого века не получил продолжения. После цикла работ по поиску путей улучшения классификации СГА на ряде глиноземных заводов России (Краснотурьинск, Каменск-Уральский) и в Казахстане начался активный поиск возможностей использования гидроциклонных установок для схем классификации.

Разработка схем классификации СГА гидроциклонами, адаптированными к отечественным условиям, создает предпосылки к выводу продукции глиноземных заводов СНГ по крупности на мировой уровень качества, повышению конкурентоспособности алюминия за счет снижения его себестоимости, позволяет ускорить перевод электролизных заводов на экологически чистые, ресурсосберегающие технологии.

Работа выполнена в рамках программы IfflOKP по увеличению выпуска продукции в 2000-2005г. в АО «Алюминий Казахстана» до 1,5 млн. тонн в год (проектная мощность 1 млн. тонн).

Цель работы. Исследование процесса классификации СГА в гидроциклонах в производстве глинозема. Теоретический анализ и экспериментальное исследование сепарационных возможностей гидроциклонов при работе на СГА. Создание мете ^[ЬММШН ^bfJA&i

С.-Петербург ОЭ 200 ¿кт

классификации СГА, применительно к технологическим условиям глиноземных заводов России и стран СНГ.

Научная новизна. На основе анализа основных закономерностей процесса классификации в гидроциклоне построены точные решения уравнений гидромеханики идеальной жидкости, которые использованы для описания поля скоростей жидкости в гидроциклоне. Показано, что результаты расчета тангенциальной и осевой составляющих скорости жидкости согласуются с экспериментальными данными других исследователей. На этой основе с учетом экспериментально полученных данных разработана методика расчета процесса классификации суспензии в гидроциклоне. Расчет базируется на интегрировании уравнений, описывающих движение частицы заданного размера.

Исследованы основные конструктивные и технологические факторы, влияющие на процесс. На основе полученных данных разработаны и прошли опытные испытания два аппарата - классификатора: цилиндроконический противоточный и прямоточный цилиндрический гидроциклоны, новизна которых подтверждена патентами Республики Казахстан. Определены оптимальные границы изменения конструктивных параметров аппаратов и входных технологических характеристик процесса. Разработана схема классификации, ранее не использовавшаяся на отечественных заводах. Новизна схемы подтверждена патентами Российской Федерации и Республики Казахстан

Практическая ценность. Приведены рекомендации по выбору конструкции и износоустойчивого материала для гидроциклонов, работающих на СГА. Разработана методика расчета схем гидроциклонирования для участков классификации СГА отечественных глиноземных заводов. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана аппаратурно-технологическая схема классификации для АО «Алюминий Казахстана». Начато промышленное внедрение схемы: проведены испытания и приняты к промышленному использованию параллельно с действующим оборудованием для классификации с 2002-2003 г. 72 аппарата, объединенные в четыре батареи.

Ввод в эксплуатацию новых аппаратов увеличил производительность технологической линии на 25 %. Несмотря на снижение времени линейного роста кристаллов ввиду увеличения выпуска продукции в 2002-2005 г. с 1,2 до 1,5 млн. тонн в год, гидроциклоны обеспечили регламентируемые параметры крупности глинозема без привлечения дополнительных производственных площадей. Среднее содержание в продукции фракции меньше 45 мкм составило 44 % в 2005 году против 46,2 % в 2001г.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на VIII, IX, X, XI международных

конференциях «Алюминий Сибири» (Красноярск, 2002, 2003, 2004, 2005 г.); на 4-ой Международной конференции молодых специалистов и ученых глиноземной отрасли (ВАМИ, Санкт Петербург, 2003 г.); на 16-ой Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (СПБГТИ (ТУ), Санкт Петербург, 2003); 8-ой Международной научно-практической конференции «Металлургия и энергетика Прииртышья» (Павлодар, Павлодарский университет, 2003 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, получено три патента Республики Казахстан и один патент Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, шести приложений.и библиографического списка, содержащего 129 источников. Содержание диссертации изложено на 140 страницах машинописного текста, включая 50 рисунков, 15 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована цель работы и обоснована необходимость исследований, с учетом отсутствия до последнего времени схем классификации гидроксида алюминия с применением гидроциклонов на отечественных глиноземных заводах.

В первой главе представлен анализ современного состояния вопросов теории и практики гидроциклонирования. Рассмотрены факторы, сдерживавшие применение этих аппаратов в глиноземном производстве.

Дан обзор многообразия существующих конструкций гидроциклонов, обусловлен выбор в качестве базовой конструкции - цилиндроконического противоточного гидроциклона, как наиболее соответствующей поставленной в работе задаче.

Рассмотрена проблема износоустойчивости аппаратов при работе с абразивными материалами. На основе данных промышленных испытаний предложено решение проблемы - использование для изготовления быстроизнашивающихся деталей гидроциклонов, работающих на СГА, полимера уретанового марки СКУ-ПФЛ-100, ТУ 2294-003-46898377-2001.

Рассмотрены сходство и отличия в описании различными исследователями гидродинамики гидроциклонов. Обоснована оптимальность выбора режима работы аппарата - со свободным истечением слива и разгрузки. Определена необходимость исследования: влияния воздушного столба, возникающего в осевой зоне аппарата; содержания твердой фазы в питании на параметры классификации. Произведен анализ литературных данных по влиянию конструктивных и технологических параметров на

эффективность классификации. Ввиду расхождений в оценке роли отдельных факторов и отсутствия данных по работе гидроциклонов на СГА, определена необходимость стендовых исследований влияния на процесс следующих параметров: давления на входе в гидроциклон, гранулометрического состава питания, а так же отдельных конструктивных параметров аппарата.

Математическое описание процесса гидроциклонирования основывается на информации о распределении скорости жидкости в аппарате. Анализ работ по этой тематике показал что, несмотря на сравнительно большое число публикаций, посвященных теоретическому анализу движения жидкости в гидроциклонах, разработка теории до сих пор далека от завершения.

В связи с этим была поставлена задача выявления основных факторов, влияющих на закономерности движения в основном ядре потока в гидроциклоне, и построения достаточно простой математической модели движения жидкости, которая отражала бы главные особенности течения.

Вторая глава представляет разработку общей модели движения суспензии в гидроциклоне.

Методика расчета процесса классификации суспензии должна основываться на информации о поле скоростей жидкости в гидроциклоне. Чтобы решить вопрос о том, будет ли частица заданного размера разгружаться через сливной или песковый патрубок в зависимости от ее начального расположения, необходимо вычислить траекторию движения частицы. Для вычисления сил, действующих на частицу, требуется зпать составляющие скорости жидкости в различных точках аппарата.

Предполагается, что интенсивность турбулентных пульсаций сравнительно невелика и в основном ядре потока движение жидкости в первом приближении может рассматриваться как движение идеальной жидкости. За исключением сравнительно небольшой зоны вблизи входного патрубка по данным опытов движение жидкости может рассматриваться как осесимметричное. Кроме того, предполагается, что движение является установившимся.

Введем в рассмотрение цилиндрическую систему координат (г,9,г), ось г которой направлена по оси гидроциклона. В силу осевой симметрии течения составляющие скорости не зависят от угловой координаты Радиальную, осевую и тангенциальную составляющие скорости обозначим через V, и и ю соответственно.

В случае оссесимметричного установившегося движения жидкости выполняется следующее уравнение для функции тока^ :

Э> Э> 1 ду/ _ г<1Н г ¿Г дгг + дгг г дг~Г ацг <1у Здесь функция тока Vх связана с составляющими вектора скорости жидкости при помощи формул:

г дг ' г йг

Величины Г = пу , Я = — + ^ (м2 + V2 + и>2) зависят лишь от функции тока ¥. Р

Будем искать функцию тока, которая обращается в нуль на оси (при г = 0) и на поверхности конической секции. В этом случае будет выполняться условие непротекания жидкости через стенки гидроциклона, т.е. нормальная к поверхности аппарата составляющая скорости будет обращаться в нуль. Введем в рассмотрение переменную $ по формуле: &-г\г. Указанным граничным условиям можно будет удовлетворить, если искать функцию тока в

виде: у = гтР(в).

Здесь т - некоторое число, а F(s) - новая неизвестная функция. Если величины Я и Г представляют собой степенные функции у/, а показатели степени удовлетворяют определенным соотношениям, то для функции Р можно получить следующее уравнение:

т~ 4 т 2

Р'+ (т-\)тР = м2Р т -ЬР т . (3)

(ИЧ2У'-Г- + 2(И1-1>

Здесь а и Ь постоянные. Граничные условия будут выполняться, если имеют

место соотношения ~ ^ ) ~~ ® ,где = tga.

Уравнение (3) представляет собой обыкновенное дифференциальное уравнение. Поэтому построение численного решения этого уравнения является сравнительно простой задачей. Составляющие скорости жидкости выражаются через решение этого уравнения по формулам:

т-2

и = --Г

Г-—Р

^^^^ " • (4)

V/ = -

Ьтг2^ ^

2 2 Г0™0

(т-1)

Здесь ч>0 значение тангенциальной составляющей скорости на стенке

конической секции гидроциклона при ^ = , г~га, го - радиус цилиндрической части гидроциклона.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям и анализу результатов.

я

Приведены характеристики объекта исследования, описание стендовой установки, разработанной автором для проведения испытаний базовой конструкции единичного гидроциклона, методика отбора и анализа проб.

Сформулирована цель, методика проведения эксперимента и обработки данных. В качестве безразмерных критериев качественной оценки процесса определены: кп - коэффициент потока, характеризующий долю потока разгрузки относительно питания, км - коэффициент относительного выхода твердого в пески гидроциклона от питания, для оценки параметров классификации по узким классам, с учетом полидисперсности суспензии, введен коэффициент эффективности классификации по г - тому классу

= . где Ь„', Ър1 - процентное содержание г - той фракции в питании и

П

разгрузке соответственно.

Для сравнительной оценки результатов исследований принято определение граничного зерна, как среднего по крупности зерна узкого класса, содержание которого в сливе, песках и питании одинаково, а извлечение в слив и пески равно выходам этих продуктов.

По стендовым данным влияния конструктивных параметров на классификацию определены: оптимальные размеры сливного патрубка, длина цилиндрической части аппарата, определено влияние разгрузочного отношения. Установлено, что:

- при увеличении разгрузочного отношения (отношение диаметра слива к диаметру разгрузки) снижается выход и доля потока нижнего продукта, но возрастает крупность песков, рисунок 1;

300

2,50

300

390

разгрузочное отаошенне

Рисунок 1 - Влияние разгрузочного отношения на крупность песков

- изменение диаметра слива при неизменной песковой насадке практически не влияет на диаметр граничного зерна, изменяя пропускную способность гидроциклона;

- при разгрузочном отношении от 2 и выше производительность гидроциклона пропорциональна диаметру сливного патрубка и слабо зависит от изменения диаметра песковой насадки, рисунок 2.

17,0 16,5 16,0

Р 1^5

■о 15,0

§

К

I»,

в

§• 13.5 13,0 11,5 12,0

22,0 27,0 32,0 37,0 42,0 47,0

диаметр сливного, мм

Рисунок 2 - Влияние диаметра сливного патрубка на производительность гидроциклона

- сепарационные характеристики гидроциклона при работе на СГА практически не зависят от изменения конфигурации и объема входной камеры в подкрышечной области;

Определено, что при расчете цилиндроконического гидроциклона со свободным истечением продуктов разгрузки и слива в атмосферу, с зонтообразной разгрузкой и получением максимально сгущенных песков, можно не учитывать влияние воздушного столба на параметры классификации в гидроциклоне. Вместе с тем показано, что при диаметрах песковой насадки близких к диаметру слива, возможно оптимизировать работу гидроциклона в случае необходимости изменения выхода или гранулометрического состава . продуктов классификации. Приведены чертежи и данные испытаний песковой насадки исключающей отрицательное влияние воздушного столба на процесс классификации в этом случае, рисунок 3.

По результатам исследования влияния технологических параметров определены зависимости результатов классификации от изменения входных условий процесса. Экспериментально установлено, что:

- увеличение давления свыше 1,2 кг/см" влечёт за собой некоторое повышение производительности гидроциклона и улучшение эффективности классификации, но является- нежелательным ввиду усложнения управления подачей питания, а так же в связи с повышением интенсивности абразивного износа аппарата;

1. Песковая насадка, 2. Втулка насадки, 3. Трубка воздушная, 4. Пластина крепежндя, 5. Болт крепления воздушной насадки.

Рисунок 3 - Эскиз песковой насадки гидроциклона

- использование в качестве питания СГА с содержанием твердого по объему более 20 % (более 500 г/л твердой фазы) снижает эффективность классификации в гидроциклоне и нецелесообразно, что необходимо учитывать при проектировании, рисунок 4.

ггв/л

Рисунок 4 - Эффективность классификации по классам более 63 и менее 32 мкм при изменении содержания твердой фазы в питании

Выявлена несостоятельность представлений об измельчении кристаллов гидрата в процессе гидроциклонирования. Измельчения не наблюдалось после полутора часов работы стендовой установки в режиме циркуляции питания (~30 циклов).

В четвертой главе предложена методика, позволяющая рассчитать для каждой стадии количественные и качественные показатели продуктов разделения. Методика сводится к решению двух частных задач: определению расходных характеристик единичного гидроциклона и определению фракционного состава продуктов разделения или эффективности классификации.

Разработанная во второй главе модель позволяет определить долю частиц данного размера от общего их количества, которая покидает гидроциклон с одним из продуктов. Для расчета дополнительно необходимы формулы, позволяющие определить производительность и распределение потоков в аппарате. Погрешность определения расходных характеристик будет определять точность расчета эффективности разделения. С целью минимизации погрешности предлагается расчет расходных характеристик вести на основе экспериментального материала.

Производительность гидроциклона зависит в первую очередь от конструктивных параметров и давления на входе в аппарат. Исходя из анализа приведенных в литературе формул, рекомендаций по границам их применимости и, основываясь на опытных результатах, расчет производительности для противоточных циндроконических гидроциклонов, работающих на СГА, предлагается производить по формуле:

Q = *B(dM0U&, (5)

где Q - производительность гидроциклона по питанию, м3/с; kD -коэффициент, зависящий от диаметра гидроциклона; dex - диаметр круга, площадью равной площади сечения входного патрубка, м; dCK - диаметр сливного патрубка, м; Рсх - давление на входе в гидроциклон, Па. Формула для определения безразмерного коэффициента kD: D

kD = ^-yj х 2.25 х 10 , где Д.„ - диаметр гидроциклона, м.

Определение объемного соотношения потоков разгрузки и питания предлагается производить по формуле Терновского (Терновский И.Г., Кутепов A.M. Гидроциютонирование. - М.: Наука, 1994, - С. 104.), модифицированной с учетом данных стендовых испытаний:

где Qp, <2„ - объемы потоков разгрузки и питания, Рех, Рся - давление на входе и на сливе гидроциклона, кгс/см2, Д,„ - диаметр гидроциклона; ё.сл, с1р -диаметры слива и разгрузки.

Анализ возможности применения данных формул, проведенный по фактическим результатам классификации СГА гидроциклонами диаметром от 75 до 750 мм, полученным в разные годы на глиноземных заводах СНГ, показал, что отклонение расчетных параметров от фактических составляет не более 14 %

Определение массового выхода твердой фазы питания в продукты гидроциклонирования предлагается вести на основе уравнений баланса по твердой фазе с учетом особенностей решаемой задачи. Для схем классификации СГА предъявляются определенные требования не только к гранулометрическому составу, но и к содержанию твердой фазы в продуктах разделения, так как последующие переделы требуют отделения жидкой фазы. Из практики известно, что максимально возможное сгущение гидратных пульп при гидроциклонировании соответствует содержанию твердой фазы 900-1000 г/л, в зависимости от вязкости жидкой фазы. Учитывая режим работы аппарата, при котором качество нижнего продукта по крупности может быть получено только при условии накопления определенного количества сгущенной отклассифицированной твердой фазы в конусе пидроциклона, можно задаться максимальной концентрацией разгрузки ~ 950 г/л. Зная исходную концентрацию твердой фазы в питании, разгрузке, определив по формуле (6) к„, концентрацию слива можно определить по формуле:

1-А.

где ст ср- концентрация твердой фазы в питании и разгрузке соответственно, г/л.

Границы применимости для формул (5, 6): содержание твердой фазы в питании - 100-500 г/л; давление на входе - 0-0,25 МПа. Формулы приемлемы ь для расчета гидроциклонов диаметром 75-750 мм с углом конуса 10-40 градусов.

Определение гранулометрического состава продуктов классификации « является сложной задачей. На сегодняшний день нет единой теории, пригодной для технологических расчетов. Для расчета эффективности разделения предлагается использовать метод, основанный на определении поля скоростей в гидроциклоне, рассмотренный во второй главе.

Расчет основан на интегрировании уравнений движения твердой частицы заданного размера при следующих упрощающих предположениях:

- осевая составляющая скорости жидкости совпадает с осевой составляющей скорости частицы;

- силу сопротивления, действующую на частицу, можно вычислить при помощи формулы Стокса;

- тангенциальные составляющие скорости частицы и жидкости совпадают;

- движение твердых частиц может рассматриваться как квазистационарное.

При сделанных допущениях радиальную составляющую скорости частицы \р можно найти (в данной точке гидроциклона) из условия баланса сил:

(7)

Здесь V - вязкость жидкости. В левой части этого соотношения стоит выражение для силы вязкого трения, действующей на частицу. В правой части фигурирует равнодействующая центробежной и центростремительной сил. Роль центростремительной силы играет сила давления. Радиальная составляющая скорости жидкости в гидроциклоне отрицательна. Поэтому для частиц заданного размера на некотором расстоянии от оси симметрии равнодействующая центробежной и центростремительной сил будет уравновешиваться силой вязкого трения, увлекающей твердую частицу в направлении к оси гидроциклона. Положение этой поверхности будет определяться из условия:

3 л/мЬ! =-. (8)

6 г

Это условие обращения в нуль радиальной составляющей скорости твердой частицы.

Учет стесненности осаждения учитывается формулой Гарсайда и Ал-Дибуни с учетом данных исследований Мизры и Ричардсона для полидисперсных суспензий. Согласно данным, представленными этими исследователями, отношение скорости движения твердых частиц относительно жидкости V5 к скорости осаждения одиночной частицы в безграничной жидкости £/, может быть найдено из соотношения: и,/и,= е"'й6, где £ - объемная доля жидкости в суспензии.

Показатель степени п может быть найден при помощи формулы:

^ = 0,1Ке?9,где

В гидроциклоне концентрация твердых частиц будет различной в различных зонах аппарата. Однако вблизи от входа в основном ядре потока, где и происходит процесс разделения, концентрация твердых частиц мало

отличается от концентрации исходной суспензии. Поэтому в первом приближении для расчета можно использовать формулы (7), (8), но в их

правых частях должен появиться множитель 6 ' , где е - объемная доля жидкой фазы в исходной суспензии:

Обозначим через ^ - долю частиц данного диаметра d, покидающих аппарат с песками. Расчет этой величины производится в следующей последовательности. Первый этап расчета заключается в нахождении поверхности, на которой обращается в нуль вертикальная составляющая скорости жидкости. Как показано в главе 2, эта поверхность является конической (s, = const). Затем определяются координаты линии на этой поверхности, где обращается в нуль радиальная составляющая скорости твердых частиц данного размера. Эта линия представляет собой окружность, лежащую на конусе s, = const, а ее расположение определяется формулой (10). В меридиональной плоскости, проходящей через ось симметрии, этой окружности соответствует точка, лежащая на прямой sx = const. Затем, путем интегрирования уравнений движения твердой частицы в меридиональной плоскости, вычисляется траектория движения твердой частицы заданного размера, проходящая через указанную точку. При расчете предполагается, что осевая составляющая скорости частицы совпадает с осевой составляющей скорости жидкости, а радиальная составляющая находится из соотношения

Затем вычисляются координаты точки Л, которая представляет собой точку пересечения этой траектории и плоскости z = const, расположенной на уровне нижнего обреза сливного патрубка. В указанной плоскости суспензию можно считать однородной. Для всех тех твердых частиц данного размера, траектории которых в этой плоскости проходят ближе к стенке гидроциклона, чем найденная выше траектория, радиальная составляющая скорости обратится в нуль в той области, где осевая составляющая скорости жидкости отрицательна. Поэтому они попадут в конечном счете в пески. Поскольку в данной плоскости z = const суспензия однородна, доля указанных частиц от их общего количества будет равна расходу жидкости, протекающей через эту область, отнесенному к общему расходу. Этот расход может быть найден как значение функции тока в точке А.

Или ^ - долю частиц данного диаметра d, покидающих аппарат с песками можно определить по формуле:

л-0,6

(10)

(9)

(9).

2 яу/{А) в

Схема расчета процесса представлена на рисунке 5.

(П)

Исходные данные давление нл входе, конструктивные размеры аппарата, гранулометрический состав питания_

Определение {»сходных характеристик' аппарата, (5), (б)

Численное решение уравнения (3), нахождение составляющих скорости, (4)

Определение положения оболочки нулевых вертикальных скоростей

_г'М=о_

Для частицы заданного диаметра определяется точка Р на оболочке нулевых вертикальных скоростей, в которой радиальная скорость частоты равна нулю, (10), _________

Расчет траектории частицы н ее точки пересечения с плоскостью г на уровне нижнего обреза сливного патрубка , (9)

Вычисление значения функции тока в точке А

Вычисление доли частиц данного диаметра выделяемых в разгрузку

Рисунок 5 - Схема расчета гидроциклона

На рисунке 6 представлена зависимость фракционной эффективности разделения ^ от диаметра частицы й.

0.5 0.4 0.3

0.2 •

'0.1

60 80 100 Рисунок 6 - Зависимость г? от диаметра частиц с1(в мкм)

Сплошная линия соответствует расчетным данным, точки соответствуют экспериментальным, полученным для суспензии гидроксида аллюминия при следующих условиях: давление на входе 1,5 кгс/см2, содержание твердого в исходной суспензии 459 г/л.

В пятой главе приведены данные о практической реализации результатов исследований в АО «Алюминий Казахстана».

В процессе подготовки проекта по установке первых двух батарей гидроциклонов был принят ряд конструкторских решений, позволяющих эксплуатировать эти установки за счет гидростатического напора, без использования центробежных насосов, что позволило в процессе испытаний выдерживать стабильное давление на входе в гидроциклоны в пределах 0,95 -1,15 кгс/см2. При компоновке батарейных гидроциклонов была принята схема параллельного подключения аппаратов к центральному распределителю питания, что обеспечило одинаковое давление на входах единичных гидроциклонов, рисунок 7.

Рисунок 7 - Опытно-промышленная батарея гидроциклонов

Для исключения забивок аппаратов были разработаны и установлены на питающих трубопроводах самоочищающиеся ловушки крупных включений суспензии.

С января по ноябрь 2002 года на участке декомпозиции были проведены промышленные испытания по улучшению классификации СГА двумя

батареями гидроциклонов с целью отработки технологических режимов и опробования разработанной конструкции.

Питание этих батарей осуществлялось из общей системы декомпозиции параллельно действующим классификаторам. Внедрение двух батарей гидроциклонов позволило высвободить два гидросепаратора и использовать их для классификации гидратной пульпы объёмом более 500 м3/ч. Габариты батареи гидроциклонов позволяют на месте одного гидросепаратора разместить четыре батареи, что дает возможность увеличения пропускной способности узла более чем в 4 раза.

При проведении промышленных испытаний определялось влияние дисперсного состава питания на качество классификации для гидроциклопов и гидросепараторов. За этот период содержание фракции менее 32 мкм в пульпе питания изменялось в достаточно большом диапазоне: от 19 до 41 %. Содержание твердой фазы изменялось в пределах 390-550 г/л. Среднее содержание твердой фазы в разгрузке гидроциклонов составило 950 г/л, что соответствует режиму работы аппарата с максимальным сгущением нижнего продукта.

Установлено, что качество классификации на разработанной установке в 1,6 раза выше, чем на существующем типе классификаторов (гидросепараторах). Использование песков гидроциклонов для продукционной фильтрации в объёме 20 - 25 % позволило снизить относительное содержание фракции менее 32 мкм в продукционном гидрате на 6 %.

Анализ крупности системы после запуска батарейных гидроциклонов подтвердил положительное влияние улучшения классификации на стабилизацию дисперсного состава системы. При вводе в технологическую схему гидроциклонов отмечено снижение амплитуды колебаний и увеличение крупности гидроксида алюминия в системе декомпозиции, рисунок 8.

В связи с увеличением выпуска продукции в 2003 г. на участке классификации были установлены еще два батарейных гидроциклона.

Установлено, что срок службы Песковых насадок составляет три года. Износ корпусов аппаратов за четыре года эксплуатации составил от 0,5 до 1 мм. Годовой экономический эффект от использования износоустойчивых материалов при реализации полного варианта схемы составит около 200 тыс. долларов США. Остановок из-за забивок или необходимости ремонтных работ за весь период эксплуатации не производилось.

На сегодняшний день на заводе принята перспективная схема модернизации участка классификации с поэтапной заменой существующих классификаторов на гидроциклоны. Для обеспечения возможности вывода действующего оборудования из процесса для замены на батарейные гидроциклоны без снижения пропускной способности участка на основании результатов, полученных в процессе выполнения работы, был разработан и прошел полупромышленные испытания цилиндрический прямоточный гидроциклон-классификатор диаметром 500 мм, конструкция защищена патентом республики Казахстан

Рисунок 8 - Изменения крупности глинозема

ВЫВОДЫ

1. Обоснован выбор в качестве базовой конструкции - цилиндроконического противоточного гидроциклона и режима его работы (со свободным истечением продуктов разгрузки и слива в атмосферу с зонтообразной разгрузкой). Разработана математическая модель движения жидкости в гидроциклоне, позволяющая произвести расчет составляющих скорости жидкости в аппарате.

2. На основе математической модели движения жидкости разработана методика расчета параметров классификации. Разработан и прошел полупромышленные испытания цилиндрический прямоточный гидроциклон-классификатор диаметром 500 мм, защищенный патентом Республики Казахстан № 16802.

3. Получены зависимости качества классификации СГА от технологических факторов и конструктивных параметров гидроциклона.

4. Определены оптимальные входные технологические параметры и конструктивные размеры гидроциклона для классификации СГА.

5. Определено влияние воздушного столба в гидроциклоне на качество классификации, разработана и защищена патентом РК № 14997 конструкция

аппарата, исключающая отрицательное влияние воздушного столба при работе аппарата при разгрузочном отношении менее 1,5.

6. Рекомендовано для изготовления быстроизнашивающихся деталей гидроциклонов, работающих на СГА, применение полимера уретанового марки СКУ-ПФЛ-100, ТУ 2294-003-46898377-2001.

7. Проведено стендовое моделирование многостадийной классификации. Разработан способ осаждения и классификации гидроксида алюминия, защищенный патентами РФ № 2263635 и РК № 15292, с использованием в качестве классификаторов - гидроциклонов.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях и

патентах:

1. Бауман А. В. Методы и особенности моделирования гидромеханических процессов глиноземного производства // Алюминий Сибири - 2002 : сб. науч. ст. - Красноярск, 2002. - С. 324-327.

2. Янин С. В. Перспективы и проблемы использования гидроциклонных установок для классификации гидрата в производстве глинозема / С. В. Янин, А. В. Бауман // Тезисы докладов 4-ой Международной научно-технической конференции молодых специалистов и ученых алюминиевой, магниевой и электродной промышленности. - СПб., 2003. - С. 9 -10.

3. Бауман А. В. Исследование износоустойчивости конструкционных материалов для производства гидроциклонов / А. В. Бауман, С. В. Янин // Тезисы докладов 4-ой Международной научно-технической конференции молодых специалистов и ученых алюминиевой, магниевой и электродной промышленности. - СПб., 2003. - С. 10.

4. Янин С. В. Опыт использования гидроциклонных установок для классификации гидратных пульп в ОАО «Алюминий Казахстана» / С. В. Янин, А. В. Бауман // Алюминий Сибири - 2003 : сб. науч.ст. - Красноярск, 2003. -С.335-338.

5. Бауман А. В. Влияние реологических свойств суспензии на параметры классификации в гидроциклоне / А. В. Бауман, С. В. Янин // Алюминий Сибири - 2003 : сб. науч.ст. - Красноярск, 2003. - С. 339-342.

6. Бауман А. В. Проблемы моделирования процесса классификации гидроксида алюминия гидроциклонами в глиноземном производстве / А. В. Бауман, С. В. Янин // Алюминий Сибири - 2003 : сб. науч. ст. - Красноярск, 2003. - С. 349-354.

7. Чесноков Ю. Г. Математическая модель поля скоростей жидкости в гидроциклоне / Ю. Г. Чесноков, А. В. Бауман, О. М. Флисюк. // Сборник трудов МНК ММТТ-16. - СПб, 2003. - Т.10.

8. Бауман А. В. Особенности классификации концентрированных полидисперсных суспензий гидроциклонами // Алюминий Сибири - 2004 : сб. науч. ст. - Красноярск, 2004. - С. 218 - 221.

«с*-»4-1'" r-t

К« 1 5 7 8 ^

9. Бауман А. В. О влиянии технологических и конструктивных параметров на показатели классификации гидратных пульп глиноземного производства гидроциклонами // Алюминий Сибири - 2004 : сб. науч.ст. - Красноярск, 2004. -С. 222-227.

10. Бауман А. В. Применение экспериментально-аналитического метода математического моделирования при разработке схемы классификации гидроксида алюминия гидроциклонами // Вестник Павлодарского университета. - Павлодар, 2004. - № 1. - С. 182-191.

11. Бауман А. В. Методика технологического расчета процесса гидроциклонирования суспензии гидроксида алюминия / А. В. Бауман, Ю. Г. Чесноков // Алюминий Сибири. - 2005 : сб. науч. ст. - Красноярск, 2005. - С. ! 205-211. }

12. Ибрагимов А. Т. Патентная, изобретательская и рационализаторская деятельность - основа инновационной политики АО «Алюминий Казахстана» | / А. Т. Ибрагимов, Г. М. Никитина, А. В. Бауман // Алюминий Сибири - 2005:

сб. науч. ст. - Красноярск, 2005. - С. 202-204.

13. Пат. 14997 Республика Казахстан, МПК7 В 04 С 5/14, В 04 С 5/181. Гидроциклон / Бауман А. В., Янин С. В.; заявитель и патентообладатель АО «Алюминий Казахстана». - № 2003/0527.1; заявл. 17.04.2003; опубл. 15.11.2004, Бюл.№ 11.-5с.: ил.

14. Пат. 15292 Республика Казахстан, МПК7 С 01 F 7/14, В 04 С 5/24. Способ осаждения и классификации гидроокиси алюминия / Янин С. В., Бауман А. В., Гочегов О. К.; заявитель и патентообладатель АО «Алюминий Казахстана». -№ 2003/0299.1; заявл. 27.02.2003 ; опубл. 17.01.2005, Бюл. № 1. - 4 с.: ил.

15. Пат. 2263635 Российская Федерация, МПК7 С 01 F 7/14. Способ осаждения и классификации гидроокиси алюминия / Янин С. В., Бауман А. В., Гочегов О. К.; заявитель и патентообладатель АО «Алюминий Казахстана» (KZ). - № 2004100677/15; заявл. 06.01.2004; опубл. 20.06.2005, Бюл. № 31. - 6 с.: ил.

16. Пат. 16802 Республика Казахстан, МПК7 В 03 В 5/62. Гидроциклон- 1 классификатор / Бауман А. В., Салыков В. С., Мильшин О. Н., Красных А. И.; заявитель и патентообладатель АО «Алюминий Казахстана». - № 2004/0831.1; . заявл. 14.06.2004 ; опубл. 16.01.2006, Бюл. № 1. -4 с.: ил.

18.05.06 г. Зак.87-60 РТП ИК «Синтез» Московский пр., 26

Введение.

1 Проблемные вопросы теории и практики гидроциклонирования.

1.1 Общие положения.

1.2 Обзор конструкций.

1.3 Проблема износоустойчивости.

1.4 Гидродинамика потоков в гидроциклоне.

1.5 О влиянии технологических и конструктивных параметров на показатели работы гидроциклонов.

1.6 Расчет поля скорости жидкости в гидроциклоне.

1.7 Расчет параметров гидроциклонирования.

2 Математическая модель движения жидкости в гидроциклоне

2.1 Уравнения движения.

2.2 Построение автомодельных решений уравнения для функции тока.

2.3 Численное интегрирование уравнения для функции тока.

2.4 Расчет поля скоростей жидкости на основе автомодельных решений уравнений гидромеханики. .•.

3 Результаты экспериментальных исследований.

3.1 Оборудование и методика.

3.2 Критерии оценки показателей работы гидроциклонов.

3.3 Влияние конструктивных параметров гидроциклона на эффективность классификации.

3.3.1 Сливной патрубок.

3.3.2 Разгрузочное отношение.

3.3.3 Влияние изменения длины цилиндрической части.

3.3.4 Конструкция песковой насадки.

3.4 Влияние технологических параметров на эффективность классификации в гидроциклоне.

3.4.1 Давление на входе в гидроциклон.

3.4.2 Содержание твердой фазы в питании.

3.4.3 Гранулометрический состав питания.

3.5 Стендовое моделирование многостадийной классификации.

4 Методика расчета параметров гидроциклонирования.

4.1 Общие вопросы построения методики.

4.2 Расчет расходных характеристик.

4.3 Расчет эффективности разделения.

5 Практическая реализация результатов исследований.

Выводы.

Мировое производство алюминия динамично развивается и сохраняется тенденция увеличения спроса на этот металл [14, 53]. Глинозём на сегодняшний день является единственным видом сырья, из которого электролизом получают алюминий. Большой удельный расход глинозёма (1920-1960 кг/т А1) предъявляет особые требования к его качеству. Действующим в России, Казахстане, на Украине и в Азербайджане ГОСТ 30558-98 предусмотрено ограничение содержания различных примесей и установление марок глинозема • в зависимости от его крупности [59].

В 60-х годах XX века на электролизных заводах началось внедрение высокоэффективной технологии сухой очистки отходящих газов. Применение этой технологии практически полностью устраняет выброс фторидов и других летучих компонентов в атмосферу, благодаря возврату их с глинозёмом в электролизные ванны. Однако, разрушение частиц в системе сухой газоочистки вызывает появление рециркуляционной пыли. Мелкие фракции глинозёма увеличивают пыление в процессе загрузки в электролизные ванны и при разрушении корки, что ухудшает чистоту атмосферы в цехе. Большое содержание мелких фракций в глинозёме приводит к потерям при транспортировке. Кроме того, мелкий глинозём при загрузке в электролизёр комкуется, покрывается коркой застывшего электролита и опускается на дно ванны, что снижает производительность электролизёра и увеличивает расход электроэнергии.

Продолжая требовать регламентированной химической чистоты поставляемого глинозёма, электролизные заводы ужесточили требования к его крупности. Классификация по крупности определяет два различных типа глинозема: «мучнистого» и «песчаного» [3], таблица 1. Мучнистая и песчаная марки глинозёма отличаются своими физическими свойствами. Глинозём песчаного типа характеризуется равномерной крупностью, что обеспечивает его высокую степень растворимости в электролите.

Таблица 1 - Классификация «мучнистой» и «песчаной» марок глинозёма

Физические свойства глинозёма Мучнистый Песчаный

Содержание фракции менее 45мкм, % 20-50 менее 10

Средний диаметр частиц, мкм менее 50 80-100

Угол естественного откоса, град более 45 30-35

Низкий угол естественного откоса увеличивает текучесть, что даёт возможность использовать систему автоматической подачи глинозема в электролизеры. Вследствие малого содержания мелких фракций в песчаном глинозёме, снижается пыление, что позволяет уменьшить потери при транспортировке и понизить запылённость в цехах.

По данным ВАМИ (Всесоюзный алюминиево-магниевый институт) частичное (60-80 %) использование песчаного глинозёма для электролиза позволяет увеличить выход алюминия по току на 1,5-2 %, что в масштабе, например КрАЗа (данные 1996-1997г.), снижает потери примерно 1000 т алюминия в месяц. Отмечено, что использование в корпусах электролиза песчаного глинозёма способствовало снижению времени работы электролизёров с открытой поверхностью расплава, что уменьшило на 50 % потери фтора с газоотсосом и более чем в 3 раза уменьшило выбросы фтора в атмосферу.

Таким образом, важным параметром качества глинозёма является гранулометрический состав сырья, позволяющий электролизному заводу работать с максимальной эффективностью и минимальным уровнем выбросов.

Фундаментальные различия технологического процесса на европейских и американских глинозёмных заводах, определяемые качеством используемого исходного сырья, привели к выпуску продукции в виде мучнистого и песчаного глинозёма соответственно.

Хотя европейские заводы высокопроизводительны, они при этом получают мелкий гидроксид алюминия и, соответственно, после прокалки мелкий конечный продукт. При переводе европейских заводов на производство более крупного глинозема, возникли сложности в достижении стабильности процесса и стабильного гранулометрического состава продукции из-за свойственной процессу цикличности [41, 101], рисунок 1.1.

35,0 -I---!-1-;-i

31.12.99 19.02.00 09.04.00 29.05.00 18.07.00 06.09.00 26.10.00 15.12.00

Рисунок 1.1— Изменение гранулометрического состава глинозема в течение года

Таким образом, ограничение содержания мелких фракций, определяемое как требованиями технологии электролиза, так и экологическими факторами, выводит на одну из ведущих ролей в технологическом процессе производства глинозема стадию классификации продукционного гидроксида алюминия.

65,0

В принятой на отечественных глиноземных заводах схеме [23, 41], основным этапом получения глинозема из алюмосодержащего сырья является извлечение гидроокиси алюминия. Оно основано на следующем химическом свойстве гидроксида алюминия: кристаллическая гидроокись алюминия, входящая в состав сырья, хорошо растворяется при высокой температуре в растворе едкого натра (каустической щелочи, NaOH) высокой концентрации, а при понижении температуры, и концентрации раствора вновь кристаллизуется. Бесполезные для получения алюминия вещества не переходят при этом в растворимую форму или перекристаллизовываются и выпадают в осадок до того, как производится кристаллизация гидроокиси алюминия. Очищенный от посторонних примесей раствор гидроокиси алюминия в щелочи (представляющий собой, в основном, раствор алюмината натрия ЫаАЮг) подвергается кристаллизации. С этой целью концентрация щелочи и температура раствора понижаются до определенных значений, являющихся оптимальными для получения кристаллов. Процесс существенно ускоряется, если в растворе уже присутствуют кристаллы гидроокиси алюминия. Для этого в раствор специально вводят определенное количество мелкокристаллической гидроокиси алюминия, называемое затравкой. После достаточной степени кристаллизации производится отделение твердой гидроокиси от раствора. Глинозем (AI2O3) получается из гидроокиси алюминия (А1(ОН)з) прокаливанием в печах (кальцинацией) для удаления связанной воды.

Полученный при декомпозиции алюминатного раствора гидроксид алюминия перед прокаливанием проходит предварительную классификацию в гидросепараторах. Часть нижнего продукта гидросепараторов (крупная фракция) используется в качестве продукционного. Остальная часть крупной фракции, а также вся мелкая фракция (верхний продукт гидросепараторов) после сгущения и промывки возвращаются на декомпозицию в качестве затравки. Классификация позволяет улучшить качество получаемого глинозема по крупности и использовать в качестве затравки более мелкий гидроксид алюминия, обладающий большей удельной поверхностью.

Классификация проводится в две или более стадий. Гидросепаратор представляет собой бак с коническим дном. В верхней части аппарат имеет успокоительный стакан, куда подается исходная пульпа, и желоб для слива; в нижней части - устройство для выгрузки сгущенного продукта. Принцип работы гидросепаратора основан на осаждении частиц под действием силы тяжести, но скорость подачи суспензии гидроксида алюминия (СГА) в гидросепаратор регулируется таким образом, что успевают оседать только крупные частицы гидрата, а более мелкие уходят с маточным раствором в слив. Работа гидросепараторов на отечественных заводах характеризуется следующими примерными нормами технологического режима: содержание твердой фазы в питании 400-550 г/л, в нижнем продукте - 700-900 г/л, в сливе гидросепараторов 150-300 г/л.

Между тем, согласно рисунку 1.1, эффективность классификации существующим оборудованием не позволяет говорить о стабильном качестве выпускаемого глинозема. Задача увеличения производительности действующих заводов при одновременном улучшении качества глинозема, без расширения существующих производственных площадей и кардинального изменения технологии ставит вопрос разработки нового аппаратурного оформления узла классификации на основе применения более производительных и эффективных классификаторов - гидроциклонов.

Исследованиями ВАМИ [21, 24, 50, 60] доказано, что повышение крупности глинозема возможно лишь на основе улучшения эффективности классификации продукционного гидроксида алюминия, более того, внедрение эффективных схем классификации на действующих глиноземных заводах позволит стабилизировать процесс декомпозиции и сгладить колебания крупности. Возможность поэтапной замены существующих классификаторов на гидроциклонные установки в условиях действующего производства, позволяет высвободить по предварительным оценкам [79] до 50-60 % производственных площадей участков классификации.

На сегодняшний день в технологических циклах американских и австралийских глиноземных заводов успешно применяются гидроциклоны [116, 117]. Отсутствие методики расчета параметров гидроциклонирования, учитывающей особенности отечественной технологии, механический перенос опыта эксплуатации этих аппаратов за рубежом в условия работы отечественных заводов привел к дискредитации возможностей использования схем на основе гидроциклонов [71]. Ряд исследований, начавшихся в 60-е годы прошлого века [16, 20, 25, 52], не получил продолжения. Между тем проблема крупного глинозема требовала разрешения. После ряда исследований по улучшению классификации СГА [21, 42, 50] на глиноземных заводах России и в Казахстане [80] начался активный поиск путей разрешения проблем в использовании гидроциклонных установок для схем классификации.

Выделение круга проблем и путей их разрешения, разработка методики расчета схем классификации, адаптированной к отечественным условиям создают предпосылки к выводу продукции отечественных глиноземных заводов по крупности на мировой уровень качества. Решение задачи получения крупнозернистого глинозема позволит ускорить перевод электролизных заводов на экологически чистые, ресурсосберегающие технологии, обеспечит возможность повышения конкурентоспособности российского алюминия за счет снижения его себестоимости.

1. Айсаутов А. Влияние конструкции гидроциклона А. Айсаутов, на коэффициент И. Райвич гидравлического сопротивления Промышленность Казахстана. 2001. 4. 78-79.

2. Айсаутов А. Расчет производительности гидроциклона А. Айсаутов, И. Райвич Промышленность Казахстана. 2001. 6. 88-89.

3. Ахметов И.У. Повышение потребительских свойств глинозема ОАО «АГК» И. У. Ахметов [и др.] Алюминий Сибири 2002 сб. науч. ст. Красноярск, 2002. 276-279.

4. Батунер Л. М. Математические методы в химической технике Л. М. Батунер, М. Е. Позин.- Л. Химия, 1968. 824 с.

5. Бауман А. В. Методы и особенности моделирования гидромеханических процессов глиноземного производства Алюминий Сибири 2002 сб. науч. ст. Красноярск, 2002. 324-327.

6. Бауман А. В. О влиянии технологических и конструктивных параметров на показатели классификации гидратных пульп глиноземного производства гидроциклонами Алюминий Сибири 2004 сб. науч.ст. Красноярск, 2004.-С. 222-227.

7. Бауман А. В. Особенности классификации концентрированных полидисперсных суспензий гидроциклонами Алюминий Сибири 2004 сб. науч. ст. Красноярск, 2004. 218 221.

8. Бауман А. В. Применение экспериментально-аналитического метода математического моделирования при разработке схемы классификации гидроксида алюминия гидроциклонами Вестник Павлодарского университета. Павлодар, 2004. 1. 182-191.

9. Бауман А. В. Методика технологического расчета процесса гидроциклонирования суспензии гидроксида алюминия А. В. Бауман,

10. Бауман А. В. Проблемы моделирования процесса классификации гидроксида алюминия гидроциклонами в глиноземном производстве А. В. Бауман, В. Янин Алюминий Сибири 2003 сб. науч. ст. Красноярск, 2003. 349-354.

11. Богданов О. Гидроциклоны и центрифуги: справочник по обогащению руд О. Богданов, В. А. Олевский. М., 1972. Т. 1. 276-279.

12. Борисоглебский Ю.В. Металлургия алюминия Борисоглебский Ю. В. [и др.] Новосибирск Наука, 1999. 438 с.

13. Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1981.-812 с.

14. Герман-Галкина А. Разработка аппаратурно-технологической схемы выщелачивания шламового спека А Герман-Галкина, В. П. Мельникова, В. В. Сидоренко Труды ВАМИ. 1959. J b 45. 149V 159. 17. ГОСТ 25469-

15. Глинозем. состава. Ситовый метод определения гранулометрического стандартов, 1

16. Введ. 01.01.1995. М. Изд-во

17. Гольдштик М. А. Вихревые потоки. Новосибирск Наука, 1981. 366 с.

18. Григорьев А. П. Практикум по технологии полимеризационных пластических масс. М.: Высшая школа, 1964. 284 с.

19. Гуськов В. М. Обзор научно-исследовательских работ, выполняемых Всесоюзным алюминиево-магниевым институтом (ВАМИ) для действующих и вновь строящихся глиноземных заводов Сборник материалов научно-технического совещания по совершенствованию технологии производства глинозема. М., 1962. 15—25.

20. Давыдов И. В. Конструкция и технологический расчет аппарата для гидравлической классификации гидроксида алюминия И. В. Давыдов, А. B. Нестеров Создание высокоэффективного оборудования в производстве алюминия: сб. науч. тр.. Л., 1985. 37-43.

21. Дитякин Ю. Ф. Распыливание жидкостей Дитякин Ю. Ф. [и др.] М. Машиностроение, 1977.-208 с.

22. Еремин Н. И. Процессы и аппараты глиноземного производства Н. И. Еремин, А. Н. Наумчик, В. Г. Казаков. М. Металлургия, 1980. 360 с.

23. Ефимов И. X. Влияние классификации выходного продукта декомпозиции на стабилизацию процесса Исследование новых процессов и аппаратов в производстве глинозема и попутных продуктов: сб. науч. тр.. Л., 1985. C. 125-130.

24. Жевноватый А. И. Испытание и внедрение в практику гидроциклонов для сгущения пульпы гидроокиси алюминия А. И. Жевноватый, И.

25. Певзнер //Труды ВАМИ, 1961.-М? 4 7 44-50.

26. Ибрагимов А. Т. Патентная, изобретательская и рационализаторская деятельность Казахстана» основа инновационной политики АО «Алюминий А. Т. Ибрагимов, Г. М. Никитина, А. В. Бауман Алюминий Сибири 2005 сб. науч. ст. Красноярск, 2005. 202-204. 27. Иванов А. А. К расчету параметров осевой зоны гидроциклона А. А. Иванов, Н. А. Кудрявцев Теоретические основы химической технологии. 1 9 8 9 Т 2 3 3 С 357-361.

28. Иванов А. А. Расчет поля скоростей в гидроциклоне А. А. Иванов, Н. А. Кудрявцев Теоретические основы химической технологии. 21, 2. 237-243.

29. Иванов А. А. Гидродинамика и сепарация в гидроциклоне А. А. Иванов, Р. Рузанов, И. А. Лунюшкина Журнал прикладной химии. 1987. Т. 60, 5 1047-1051.

30. Иванов А. А.. Барботажный эффект в напорных гидроциклонах А. А. Иванов, Д. Е. Суханов, А. Сафронов Химическая промышленность.— 2 0 0 2 1 2 С 1-4.

31. Иофа М. Б.. Обогащение.мелкого угля в тяжелосредных гидроциклонах М. Б. Иофа, Л. Зарубин, В. И. Хайдакин. М. Недра, 1978. 239 с.

32. Коваленко В. П. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений В. П. Коваленко, А. А. Ильинский. М.: Химия, 1982.- 272 с.

33. Коваль В. П. Движение взвесенесущей жидкости в вихревой камере и ее износ В П. Коваль, П. И. Кудинов Системн1 технолоНУ. 1987. Т. Дн1пропетровськ. 1998. Вип. 2. 39-49.

34. Коузов П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. Л. Химия, 1974. 280 с.

35. Кудрявцев Н. А. Турбулентный перенос полидисперсной твердой фазы при

36. Кузнецов А. А. Турбулентность в гидроциклоне А. А. Кузнецов, А. М. Кутепов, И. Г. Терновский Журн. прикл. химии. 1980. Т. 23, N2 11. 1442-1445.

37. Кузькин А. Вопросы теории и технологические аспекты обогащения в аппаратах центробежного типа Цветные металлы. 2004. JT 3. 4 1 S» 45.

38. Кутепов А. М. Метод расчета показателей

39. Лагуткин М. Г. Расчет

40. Лагуткин М. Г. Применение гидроциклонов с приемным бункером для очистки оборотной воды от механических примесей М. Г. Лагуткин, Ю. Булычев, В. М. Пигарев Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2004. -N2 11. 3-5.

41. Лайнер А.И. Производство глинозема А. И. Лайнер [и др.]. М.: Металлургия, 1978. 344 с.

42. Липухин Е. А. Повышение крупности глинозема Е. А. Липухин, А. А. Клатт, Р. П. Луцкая //Цветные металлы. 2

45. Методика выполнения измерений. per. 02-1-

46. Методика Госстандарт дифракционного определения крупности материалов: Республики Казахстан. Введ. 18.03.1998. 1998.

47. Найденко В.В. Оптимизация процессов очистки природных и сточных вод В. В. Пайденко, А. П. Кулакова, И. А. Шеренков. М. Стройиздат, 1984. -151с.

48. Найденко В. В. Применение математических оптимизации и управления процессами методов и ЭВМ для суспензий в

49. Пепомняш;ий Е. А. Гидродинамический расчет гидроциклона Е. А. Пепомнящий, В. В. Павловский Теоретические основы химической технологии.-1977.-Т. И, 1.-С. 101-106.

50. Непомнящий Е. А. Гидродинамический расчет напорного гидроциклона Е. А. Непомнящий, В. В. Павловский Теоретические основы химической технологии, 1986. Т. 20, 2. 218-223.

51. Непомнящий Е. А. Расчет поля скоростей в гидроциклоне на основе ламинарного аналога осредненного турбулентного течения Е. А. Непомнящий, В. В. Павловский Теоретические основы химической технологии. 1979. Т. 13, 5. 787-790.

52. Пивоваров М. А. Математическая модель классификации суспензий в неоднородных потоках М. А. Пивоваров, И. В. Давыдов Совершенствование технологических процессов в производстве глинозема: сб. науч. тр.-Л., 1986.-С. 104-110.

53. Поваров А. И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. М. Недра, 1978.-232 с.

54. Применение гидроциклонов в глиноземном производстве Сборник материалов научно-исследовательских работ Уральского алюминиевого завода под ред. А. И. Лайнера. М., 1960. 9-21.

55. Прокопов И. В. Российская алюминиевая промышленность и некоторые современные тенденции развития мирового рынка алюминия Алюминий Сибири 2004 сб. науч.ст. Красноярск, 2004. 4 -16.

56. Протодьяконов И. О. Гидромеханические процессы химической технологии И. О. Протодьяконов, Ю. Г. Чесноков. Л. Химия, 1987. 360 с.

57. Романков П. Г. Гидромеханические процессы химической технологии П. Г. Романков, М. И. Курочкина. Л. Химия, 1982. 288 с.

58. Рузинов Я. П. Планирование эксперимента в химии и химической технологии Я. П. Рузинов, Р. И. Слободчикова. М.: Химия, 1980. 280 с.

59. Скирдов И. В. Очистка сточных вод в гидроциклонах И. В. Скирдов, В. Г. Пономарев. М. Стройиздат, 1975. 176 с.

60. Соколов В, И. Центрифугирование. М. Химия, 1976.-408 с.

61. Сусс А. Г. Современное состояние мировой бокситовой и глиноземной промышленности А. Г. Сусс, А. В. Панов Алюминий Сибири 2002 сб. науч. ст. Красноярск, 2002. 369-390. бО.Тихонов Н. П. О получении крупнозернистого глинозема из нефелинов Н. П. Тихонов, А. Б. Быкова, В. А. Липин. Исследование новых процессов и аппаратов в производстве глинозема и попутных продуктов: сб. науч. тр. Л. ,1985.-С. 3 5 1

62. Терновский И. Г. Гидроциклонирование И. Г. Терновский, А. М. Кутепов. М.: Паука, 1994. 350 с.

63. Ткачук Д. М. Проблемы структуры внешнего потока гидроциклона Д. М. Ткачук, В. П. Печипоренко Химическая промышленность. 2001. 1 0 С 34-39.

64. Урьев П. Б. Структурированные дисперсные системы Соросовский образовательный журнал. 1998.- 6 СА2-А1.

65. Фитерман М. Я. Моделирование процессов образования гидроксида алюминия при разложении алюминатного раствора М. Я. Фитерман, И. В. Давыдов Алюминий Сибири 2005 сб. науч. ст. 190-195.

66. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии: поверхностные явления и дисперсные системы. М. Химия, 1988. 464 с.

67. Ходус В. В. Определение характеристик гидроциклона на основе баланса гидравлических потерь в пограничном слое и в ядре потока Красноярск, 2

68. Математические модели и операторные уравнения. Воронеж, 2003. Т. 2 -С.160.

69. Ходус В. В. Методика расчета гидроциклонов и водно шламовых схем насосно-гидроциклонных установок В. В. Ходус, В. Ярославцев Паучно-технический юбилейный сборник КБХА. Воронеж, 2001.

70. Чесноков Ю. Г. Математическая модель поля скоростей жидкости в гидроциклоне Ю. Г. Чесноков, А. В. Бауман, О. М. Флисюк. Сборник трудовNfflKММТТ-16.-СПб., 2003.-Т.Ю.

71. Шестов Р. Н. Гидроциклоны. Л. Машиностроение, 1964. 80 с.

72. Шкоропад Д. Е. Центрифуги для химических производств. М. Машиностроение, 1975. 248 с. 71.ШМИГИДИН Ю. И.

73. Яблонский В. О. Влияние конструктивных параметров цилиндроконического гидроциклона на показатели

74. Яблонский В. О. Гидродинамика течения неньютоновской жидкости в гидроциклоне Журн. прикл. хим. 2000. Т. 73, J f 1. 95 99. Se

75. Яблонский В. О. Расчет

76. Яблонский В. О. Моделирование поля концентрации твердой фазы в гидроциклоне при

77. Явруян А. Ю. К использованию гидроциклонных установок для осветления загрязненных производственных вод А. Ю. Явруян, Е. Матлак, В. М. Моргунов Экологические проблемы индустриальных мегаполисов: материалы междунар. научно практической конференции. Донецк, 2004. 400-405.

78. Ямов Г.В., Шмигидин Ю.И., Бухвалов В.А., Левенфельд Ю.Г. Применение гидроциклонов больших диаметров в схемах подготовки красных шламов к использованию Исследование технологических процессов

79. Янин В. Испытания гидроциклонов диаметром 500 и 750 мм на участке классификации гидратной пульпы Сборник отчетов о НИР: Иаучноисследовательский центр. Павлодар, 2001. 18-27.

80. Янин В. Опыт использования гидроциклонных установок для классификации гидратных пульп в ОАО «Алюминий Казахстана» В. Янин, А. В. Бауман Алюминий Сибири 2003 сб. науч.ст. Красноярск, 2003. 335-338. I

81. Янин В. Перспективы и проблемы использования гидроциклонных установок для классификации гидрата в производстве глинозема Янин, СВ. А. В. Бауман Тезисы докладов 4-ой Международной научно- технической конференции молодых специалистов и ученых алюминиевой, магниевой и электродной промышленности. СПб., 2003. 9 -10. 81. Al-Naafa М. А. Sedimentation of polydisperse concentrated suspensions M. A. Al-Naafa M. S. Selim Can. J. Chem. Eng. 1989. V. 67, 2. P. 253 264.

82. Batchelor G.K. Sedimentation in a dilute dispersion of spheres J. Fluid Mech. 1972. V. 52. P. 245 268.

83. Batchelor G.K. Sedimentation in a dilute polydisperse system of interacting spheres. Part

84. General theory J. Fluid Mech. 1982. V. 119. P. 379 408.

85. Batchelor G.K. Sedimentation in a dilute polydisperse system of interacting spheres. Part 2 Numerical results Batchelor G.K., C.-S. Wen J. Fluid Mech. 1982. V. 124. P. 495 528.

86. Bhattacharyya P. Theoretical study of the flow field inside a hydrocyclone with vortex finder diameter greater than that of apex opening I. Laminar case Appl. Sci.Res.-1980.-V. 36, 3 Р 197-212.

87. Bhattacharyya P, Theoretical study of the flow field inside a hydrocyclone with vortex finder diameter greater than that of apex opening

88. Turbulent case Appl. Sci.Res.-1980.-V.36, 3 P. 213-225.

89. Bloor M. I. G. Boundary layer flows on the side walls of conical cyclones M. I. G. Bloor, D. В Ingham Trans. Instn Chem. Engrs. 1976. V. 54, 4. P. 276-280.

90. Bloor M. I. G. The efficiency of the industrial cyclone M. I. G. Bloor, D. В Ingham Trans. Instn Chem. Engrs. 1973. V. 51, 3. P. 173 176.

91. Bloor M. I. G. The flow in industrial cyclones M. I. G. Bloor, D. В Ingham J. Fluid Mech. 1987. V. 178. P. 507 519.

92. Bloor, M. I. G. The leakage effect in the industrial cyclone M. I. G. Bloor, D. В Ingham Trans. Instn Chem. Engrs. 1975. V. 53, 1. P. 7 11.

93. Bloor M. I. G. Theoretical aspects of hydrocyclone flow. In Progress in Filtration and Separation M. I. G. Bloor, D. В Ingham; Ed. R. J. Wakeman. Amsterdam Elsevier, 1983.-V. 3.-P. 57-148.

94. Bloor M. I. G. Theoretical investigation of the flow in conical hydrocyclone M. I. G. Bloor, D. В Inghani Trans. Instn Chem. Engrs. 1973. V. 51, 1. -P.36-41.

95. Bloor M. I. G. Turbulent spin in a cyclone M. I. G. Bloor, D. В Ingham Trans. Instn Chem. Engrs. 1975. -V. 53, 1. P 1 6

96. Boysan F. A fundamental mathematical modeling approach to cyclone design F. Boysan, W. H. Ayers, J. Swithenbank Trans. Instn Chem. Engrs. 1982. V. 60, 4 P 222-230.

97. Bradley D. The hydrocyclone. Oxford.: Pergamon Press, 1965. 330 P.

98. Davidson M. R. Similarity solutions for fiow in hydrocyclones Chem. Eng. Sci. 1988. V. 43, 7. P. 1499 1505.

99. Davis R. H. Hindered settling of semidilute monodisperse and polydisperse suspensions R. H. Davis, K. H. Birdsell AIChE J. 1988. V. 34. P. 123 -129.

100. Dueck J., Matvienko, O., NeeBe, Th.. Numerical calculations of the separation of dense suspensions with different particle size distribution in the hydrocyclone. European Federation of Chemical Engineering, Bd. 2 J. Dueck, O. Matvienko, Th. NeeBe. Brighton Elsevier Science B.V., 2000. P. 1069 -1072.

101. Dyakowski T. Simulation of non-newtonian flow in a hydrocyclone T. Dyakowski, G. Homung, R. A. Williams Chem. Eng. Res. Des. Part A. 1994.-V. 72, A 4 P 513-520.

102. Dyakowski Т., Nowakowski A.F., bCraipech W., Williams R.A. A three dimension simulation of hydrocyclone behaviour Second International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries CSIRO. Melbourne. Australia, 1999. P 205-207.

103. Gamer B. Precipitation particle size control B. Gamer, B. Cristol, A. Soirat Light Metals. 1999. P. 71-76.

104. Garside J. Velocity voidage relationship for fluidization and sedimentation in solid liquid systems J. Garside, M. R. Al-Dibouni Ind. Eng. Chem., Proc. Des. Dev. 1977. V. 16. P. 206 214.

105. Gerhart Ch., Matvienko O., Dueck J., Neesse Th. Numerische Berechnungen der Dichtstromtrennung im Hydrozyklon Tagungsheft l.Chemnitzer verfahrenstechnisches Kollbquium "Stromungen in der Verfahrenstechnik". Technische Universitat Chemnitz. 1998.

106. Hsieh K. T. Mathematical model of the hydrocyclone based on physics of fluid flow K. T. Hsieh, R. K. Rajamani AIChE Joumal. 1991. V. 37, 5. P. 735 746.

107. Karanfilian S. K. Motion of a spherical particle in a liquid rotating as a solid body S. K. Karanfilian, T.J. Kotas Proc. Roy. Soc. London. 1981. V. A 376, 1 7 6 7 P. 525-544.

108. Krebs separators. Hydrocyclones for industrial applications Bulletin No. 20-163. 1991. Kj-ebs Engineers USA.

109. Lockett J. M. Differential settling by size of two particle species in a liquid Lockett J. M., H. H. Al-Habbooby Trans. Inst. Chem. Eng. 1973. V. 51. P 281.-292.

110. Masliach J. H. Hindered settling in a multi species particle system Chem. Eng. Sci. 1979. V. 34. P. 1166 1168.

112. Mizra S. Sedimentation of suspension of particles of two or more sizes S. Mizra, J. F. Richardson Chem. Eng. Sci. 1979. V. 34. P. 447 454.

113. Nahrstedt A. "Probenahme mit Storstoffabtrennung durch Hydrozyklone", "UKT, DBU und BMBF-Statuskolloqium "Aktuelle Aspekte der Cryptosporidien- und Giardienanalytik in Wasseфroben" am

114. Dezember 1998 in Tubingen" A. Nahrstedt, R. Gimbel. Tubingen ,1998. S. 6 ff.

115. Neesse Th., Donhauser, F. Advances in the Theory and Practice of Hydrocyclone Technique Th. Neesse, F. Donhauser Proceedings of the XXI International Mineral Processing Congress Rom Italien Juli 2000; Bd. A.Amsterdam Elsevier Science B.V., 2000. S. A4-69 A4-76.

116. Neesse Th. Computergesteuerte Hydrozyklonbatterie erfolgreich eingesetzt Tn. Neesse, M. Schneider, F. Donhauser Aufbereitungstechnik 42. 2001. N r l 2 P 591-592.

118. Neesse, Th., Schneider, M., Donhauser, F., Schricker, B. Computer Controlled Hydrocyclone Battery Science Technology of Filtration and Separations for the 21st Century. Tampa. Florida, USA, 2001. Bd.

120. Oeberg N. The multiple applications of hidrocyclones in alumina productions N. Oeberg, G. P. Kelton, С H. Rawlins Light Metals, 1996.- P. 143-150.

121. Patnaik S. К. Application of hidrocyclones in Bayer circuit S. K. Patnaik, R. Brahma, P. Das //Light Metals. 1996.- P. 173-178.

122. Patwardhan V. S. Sedimentation and liquid fluidization of solid particles of different sizes and densities V. S. Patwardhan, C. Tien Chem. Eng. Sci. 1985.-V. 4 0 P 1051-1060.

123. Reed C. C. Hindered settling of a suspension at low Reynolds number C. C. Reed, J. L. Anderson AIChE J. 1980. V.26, 5. P. 816 827.

124. Richardson J. F. Sedimentation and fluidization Part I J. F. Richardson, W.N. Zaki Trans. Inst. Chem. Eng. 1954. V. 32. P. 35. 53.

125. Selim M. S. Sedimentation of muitisized particles in concentrated suspensio M. S. Selim, A. С Kothari, R. M. Turian AIChE J. 1983. V.29, 2 6. P. 1029-1038.

126. Smith T. N. The differential sedimentation of particles of various species Trans. Inst. Chem. Eng. 1967. V. 45. P. T311.

127. Smith T. N. The differential sedimentation of two different species Trans. Inst. Chem. Eng. 1965. V. 43. P. 69 72.

128. Smith T. N. The sedimentation of particles having a dispersion of sizes Trans. Inst. Chem. Eng. 1966. -V. 44. P T153 -T157. 125. The Don-clone Hydrocyclone Bulletin DC-2 REV.l Incorporated, 1997. 126. Пат. 14997 Республика Казахстан, МПК В 04 С 5/14, В 04 С 5/

129. Гидроциклон Бауман А. В., Янин В.; заявитель и патентообладатель АО «Алюминий Казахстана». N2 2003/0527.1; заявл. 17.04.2003 опубл. 15.11.2004, Бюл.№ 1 1 5 с ил. 127. Пат. 15292 Республика Казахстан, МПК С 01 F 7/14, В 04 С 5/

130. Способ осаждения и классификации гидроокиси алюминия Янин В., Бауман А. В., Гочегов О. К.; заявитель и патентообладатель АО Dorr-Oliver «Алюминий Казахстана». 2003/0299.1; заявл. 27.02.2003 опубл. 17.01.2005, Бюл.№ 1 4 с :ил.

131. Гидроциклонклассификатор Бауман А. В., Салыков В. С Мильшин О. Н., Красных А. И.; заявитель и патентообладатель АО «Алюминий Казахстана». 2004/0831.1; заявл. 14.06.2004 опубл. 16.01.2006, Бюл. 1. 4 с.: ил. 129. Пат. 2263635 Российская Федерация, МПК С 01 F 7/

132. Способ осаждения и классификации гидроокиси алюминия Янин В., Бауман А. В., Гочегов Казахстана» О. К.; заявитель и патентообладатель (KZ). АО «Алюминий Ш 2004100677/15; заявл. 06.01.2004 опубл. 20.06.2005, Бюл. 31. 6 с. ил.