Способ изготовления фильтрующего элемента из гранулированного материала

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЗЛЕМЕНТА ИЗ ГРАНУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА, включающий последовательные промывку гранул , их сортировку, сушку с нагревом,, перемешивание со связующим и формование при изотермической выоержке, отличающийся тем, что, с целью повышения фильтрующей спосо&юсти путем обеспечения равномерной пористости и надежности в эксплуатации за счет обеспечения коррозионной устойчивости, нагревание веаут до 20О-220 с, перемешивание осуществляют при распылении связующего и принудительном охлажаении гранул ао 140-150°С со скоростью охлаждения 15-20°С/мин, а изотермическую выдержку проводят при 140-150°С в течение 23 мин. § 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве связующего используют полиэтилен высокого давления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„ДУ.„ ОЗтО7Ь

È59 В 019 39/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Н АВТОРСКОМЪГ СВИДЕЧЖЛЬСТВУ

1 к

Ф С

Ф ° !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21) 3469651/23-26 (22) 22.06.82 (46) 30.11.,83. Бюл. 34 44 (72) Б. Г. Биргауэ, Э. Я. Дон, В. Я. Ярешецкий и В. H. Образцов (71 ) Специализированное конструкторскотехнологическое бюро Проиэвоаственного . обьецинения "Союзвоцс тройконструкпия и Всесоюзный научно-исслецовательский институт транспортного строительс тва (53) 66.067. 12 (088.8) (56) 1. Авторское свиаетельство СССР

М 664673; кл. В.01 3) 39/00, 1968,, 2, Авторское свицетепьство СССР

М 844766, кл. Е 21 В 43/08, 1979, 1 (54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ФИЛЬТРУЮШЕГО ЭЛЕМЕНТА ИЗ ГРА

НУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА, включающий послецовательные промывку гранул, их сортировку, сушку с нагревом,, перемещивание со связующим и формование при изотермической выдержке, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения фильтруюшей способности путем обеспечения равномерной пористости и на» цежности в эксплуатации эа счет обеспечения коррозионной устойчивости, нагревание вецут цо 200-220 С, перемешивание о осуществляют при распылении связующего и принуцительном охлажцении гранул ао

140-150 С со скоростью охлажаения о

15-20 С/мин, а изотермическую выдержку о провоцят при 140-150 С в течение 23 мин.. Я

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве связую» щего используют полиэтилен высокого аавления.

1 1087

Изобретение относится к охране окру жающей срецы и может быть использо, вано в нефтегазоцобываюшей промышленности для обеспечения защиты и нормаль ной эксплуатации процуктивных плас ов, в других областях народного хозяйства, в частности при изготовлении защитнофильтрующих элементов рыбоохранных сооруженийий.

Известен способ изготовления фильтра 10 из зорпистого материала с полимерным связующим I 1 3 .

Недостатками фильтра являются низкие

Гидравлические характеристики по воцо.Проницавмости и малая прочность иэ-за

Образования коркового слоя.

Наиболее близким к прецлагаемому по технической сущности и цостигаемому ре» зультату является способ изготовления фильтра йэ эернистогоматериала,включаю- 2п щий промывку зерен, их сортировку по размерам, сушку с нагревом, смешение со связующим иэ фенолформальцегидной резольной пластмассы, термообработку и формование при 160-200 С с изотер 25 мической выдержкой в течение 5-6 ч до Отверждения связующего и последующее Охлажцение. Такой способ обеспечивает получение прочной и воцопроницаемой массы фильтра из гранулирбванного материала или песка I.2 3 ..

Недостатки укаэанного способа - низкая фильтруюшая способность из-за необходимости увеличения расхоца связующего и самопроизвольного неуправляемого про цесса обработки им поверхности зернистого материала, в результате чего умень шается живое сечение фильтра, вследствие чего имеет место снижения .равномерности распределения пор; недостаточная эксплу- „ атационная надежность иэ-аа отсутствия полнОГО и плОтнОГО контакта взаимоцей» ствяя зерен фильтруюшего материала через слой полимерного связующего, что привоцит к вымыванию и удалению отцелъ45 ных зерен из фильтра; слабая коррозион ная устойчивость иэ-еа отсутствия сплош-. ной равномерной толщины защитной пленки на поверхности зерен, что соэцаег трудности к использованию зернисто50 го материала с повышенным воцопогло шением, например керамических гранул; повышенная процолжительность цикла термообработки в процессе формирования (уплотнения) и отверждения связующего, посколь-, ку предварительный разогрев подготовлен55 ной массы эер материала со связу1ошим требует мягкого и процолжительного режима нагрева и изотермической выдержки, 075 3

Цель изобретения -повышение фильтруюшей способности путем обеспечения рав номерной пористости и нацежности в ., эксплуатации за счет обеспечения корро» зийной устойчивости.

Поставленная. цель цостигается тем, что согласно способу изготовления фильъруюшего элемента из гранулированного материала, включающему последовательные промывку гранул, их сортировку, сушку с нагревом, перемещивание со связующим и формование при изотермической вьщержке нагревание ведут цо 200 220 С, перемеши ванне осуществляют при распылении связующего и принуцительном охлаждении граP нул цо 140-150 С со скоростью охлажцения 15-20 С/мин, а изотермическую вью держку проводят при 140 150 С в течео ние 2-3 мин.

Кроме того, в качестве связующего используют полиэтилен высокого цавле» ния.

Способ осуществляют следующим образом.

Для изготовления фильтра из зернис« того материала используют Облегченные керамические гранулы сферической формы объемной насыпной массой 400-500 кгlм, а в качестве связующего - полиэтилен высокого цавления марки 11503-070 по ГОСТ 16337-77 в количестве 20 кг на 1 м фильтра, После промывки в про точной воде гранулы сортируют с отделением метких и крупных частиц и выделением гранул зацанных размеров 1020 мм и 5-10 мм. Гранульт . сушат с понижением влажности от исхоцной 1012% до остаточной 0,5-0,8%, т.е. цо значения равновесной влажности, а затем осуществляют в.тепловом агрегате в суI шильном барабане равномерный нагрев подготовленной партии гранул фракции

10-20 мм и 5-10 мм до 200-220 С, которые далее помещают в смеситель, прецварительно нагретый цо температуо ры изотермической выделки 140-150 С.

При. интенсивном пере мешивании нагретых гранул в период их равномерного принуцительного охлажцения от 200-220 С цо

140-150 С со скоростью охлажцения

15 20 С/мин в непрерывно работа|оший смеситель на поверхность гранул поцают эжекцией связующее в sagaHHoM количестве. Процолжительность подачи (распыления) связующего и перемешивания в указанных условиях составляет 3-5 мин.

Поскольку зернистый материал фильтра поступает на пресс-форму в нагретом и уже поцготовленном цля формования вице, 1057075

Показатели физико-технических свойств фильтра

Продолжительность цикла те рмообработки при формовании, ч

Коэффициент фильт рации, см/с

Иежзерновая пустотность, Ъ

Коэффициент размягчения, б/р

Степень

Способ

Водопозаиления

В 8I Рес сивной среде, % глаше ние, %

28-31

Известный 5-6 где температура его сохраняется на уровне температуры полимеризации (отвепждения) 140-150 С, поэтому прессформа используется только для уплотжния в изотврмических условиях заготовок ,/, фильтра и придания требуемых форм и размеров .в связи с чем принятая про : должительность изотермической выдержки

° при формовании 2-3 мин является достаточной (оптимальной) для завершения 10 процесса отверждения связующего. Увеличение продолжительности изотврмической выдержки более 3 мин нецелесообразно по экономическим и техничес ким соображениям, поскольку это не при- 15 водит.к сокрашению расхода тепла и к дальнейшему улучшению контакта соприкосновения гранул

Сокращение изотермической выдержки менее 2 мин нецелесообразно из-за опас:- щ, ности снижения каркасной прочности фильт ра ввиду снижения сил сцепления.

Предлагаемый 0,04-0,05 38-42

Происходит интенсивное размягчение связующего до жидкотекучего состояния, что обеспечивает равномерное покрытие 40 поверхности гранул с постепенным наращиванием сплошной защитной оболочки в вице капсулы из полимерной пленки оцинаковой толщины. для подачи связующего эжвкцией используют сжатый воздух, 45 удельный расход которого принимают из расчета обеспечения требуемой скорости охлаждения гранул 15-20оС/мин.

Гранулы с защитной оболочкой иэ полимерного связующего с температурой 50

140-150 С помешают в пресс-форму, поцогретую до этой же температуры, и при давлении 1-1,5 МПа в течение 23 мин изотермической выдержки при 140150 С формуют изделие - фильтр задан- ss ных геометрических форм и размеров (плиты, скорпупй, сегменты и прочее), после чего пресс-форму раскрывают и готовый

При изготовлении -фильтра могут быть использованы различные виды зернистых материалов KBE природные, так и искусственные: гравий, щебень, песок, керамические и стеклянные гранулы и пр.

При использовании в качестве полимер» ного связующего полиэтилена высокого давления по РОСТ 16337-77 плотностью 0,92 г/см удельный расход его составляет 15-30 кг на 1 м фильтра, а в зависимости от крупности зерен фильтрующего материала расход связующего принимают, кг/мч:

Для гранул с размерами зерен 5-40 мм 15-20

Для зерен 0,1-5 мм 20-30 ,Пля смешанных фракций (гранул и песка) 20-25

Сравнительные показатели способов изготовления фильтра из .зернистого материала приведены s таблице.

О,1-0,3 0,92-0,95 3-4

1,5-2,2 1-6 9,72-0,80 - 12-18 фильтр охлаждают до температуры окружающей среды.

Увеличение температуры нагрева зерен фильтруюшего материала свыше

220 С нецелесообразно, поскольку из-за дальнейшего снижения вязкости связующего компонента уменьшается толщина защитной оболочки, возникает опасность обнажения поверхности, а понижение темпео ратуры нагрева зерен менее 200 С не обеспечивает условий для образования пленки равномерной толщины и вызывает перерасход связующего.

Температура изотермической вьпержки

140-150 С, до которой охлаждают нагретые зерна фильтруюшего материала в момент формования защитной оболочки, обеспечивает наилучшие условия отвержддения связующего при наложении давления в пресс-форме, что исключает цикл предварительного нагрева в пресс-форме (под075

5 1057 воц тепла осуществляют только цля стабили» зации температуры нагрева 140-150 С).

Принятая скорость охлаждения 15 20 С/мин обеспечивает в течение короткого промежутка времени 3-5 мин в непрерывно работающем смесителе интенсивное наносе ние связующего на поверхность зерен с равномерным покрытием при постепенном нарастании вязкости защитной оболочкикапсулы.. 1О

Технико-экономическая эффективность прецлагаемого способа заключается в том, чFo предварительный нагрев зерен. филь в руюшего материала.цо 200- 220 С (беэ полимерного связующего) позволяет рез- !5 ко сократить цикл термообработки фильтра при формовани на пресс-форме, а нрецло женный метоц нанесения связующего (эжекцией) обеспечивает ускоренный и нацежный процесс наращивания на поверхности гра 2О .нул защитной оболочки иэ полимерной пленки, которая не поццается коррозии и облацает высокими воцоотталкивающими свой ствами. При этом воцопоглошение массы ,.фильтра из зернистого материала снижено от 4-6% (e прототипе) цо 0,1-О,3%, что наряду с этим позволяет существен- но повысить корроэионную устойчивость и эксплуатационную нацежность фильтра по коэффициенту размягчения (повысить ЗО цо 0,92-0,95 против 0,72-0,80 в прототипе) н степени эаилення в агрессивной среде (сниэить цо 3-4% вместо 1218% в прототипе).

Предлагаемый способ обеспечивает существенное улучшение фильтрующей. способности, фильтра иэ зернистого материала по коэффициенту фильтрации, которое составляет 5-7 см/с против 1,52,2 см/с в прототипе и позволяет увеличить при этом полезную межзерновую пустотность фильтра цо 38»42% против

28-31% s прототипе за счет улучшения внутренней структуры фильтра и более рационального использования ввоцимого полимерного связующего.

Область наиболее эффективного, использования прецлагаемого способа изготовления фильтра иэ зернистого материала в системе мелиорации, водного и сельского хозяйства - изготовление фильтруюших плит рыбоохранных сооружений, цренажных блоков фильтров поглотителей, плит крепления осушительных каналов, плит зашит но-подстилающего слоя животноводческих ферм.

Использование црецлагаемого способа обеспечивает высокую рыбозашитную эффективность рыбоохранных сооружений и наряду с этим обеспечивает снижение трубовых и материальных затрат эа счет сокрашения расхода металла, гравия, уменьшения габарита и веса сооружения, упрощения его эксплуатации.

Прецлагаемый способ изготовления фильтра иэ зернистых материалов обес» печивает воэможность многократной его промывки, что при высоких показателях физико-технических свойств предопределяет многолетнюю работу фильтра в различ» ных климатических условиях.

Составитель С. Красносельская

Редактор А. Мотыль. Техрец С.Мигунова. -" Корректор B. Бутяга

Заказ 9433/8 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4