Способ сепарации сыпучих материалов

 

Изобретение относится к технологии получения порошкообразных материалов и м.б. использовано в промьшленности стройматериалов, пищевой, электронной и т.д. Цель изобрете-. НИН - повышение эффективности классификации сыпучих материалов с размерами частиц 1-100 мкм за счет дезагрегации частиц к моменту ввода аэровзвеси в сепаратор. Для этого сыпучий материал ускоряют в газовом потоке до 1 ,8-1 ,8-10 м/с. Затем аэровзвесь вводят в сепаратор, например в гравитационньй или инерционный пылеуловитель. Частицы крупной фракции выделяются из газового потока за счет гравитационных или инерционных сил. Мелкие фракции выносятсй газовым потоком. Указанный диапазон ускорений позволяет эффективно разрушать любые агрегаты порошкообразных веществ, образующихся за счет действия между частицами дисперсионных , капиллярных и электрических сил. 2 табл. с о (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 В 07 В 4/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3794984/29-03 (22) 29.09.84 (46) 07.01.88. Бюл. № 1 (72) Ю.Э. Бороздин и А.А. Шаманов (53) 622.767(088.8) (56) Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов.

Л.: Химия, 1971, с. 92-211.

Авторское свидетельство СССР № 234136, кл. В 07 В 4/00, 1967. (54) СПОСОБ СЕПАРАЦИИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к технологии получения порошкообразных материалов и м.б. использовано в промьппленности стройматериалов, пищевой, электронной и т.д. Цель изобрете-. ния — повышение эффективности классификации сыпучих материалов с размерами частиц 1-100 мкм за счет дез-: агрегации частиц к моменту ввода аэровзвеси в сепаратор. Для этого сыпучий материал ускоряют в газовом потоке до 1,8 10 -9,8 10 м/с . Затем аэровзвесь вводят в сепаратор, например в гравитационный или инерционный пыпеуловитель, Частицы крупной фракции выделяются из газового потока за счет гравитационных или инерционных сил. Мелкие фракции выносятся газовым потоком. Укаэанный диапазон ускорений позволяет эффективно разрушать любые агрегаты порошкообразных веществ, образующихся за

Ж счет действия между частицами дисперсионных, капиллярных и электрических сил. 2 табл.

С:

13

Изобретение относится к технологии получения порошкообразных материалов, а более конкретно к тем случаям, когда имеются повышенные требования к писперсному составу используемых частиц, в частности к промьппленности стройматериалов, пищевой промышленности, электронной промьппленности и т.д.

Целью изобретения является повышение эффективности классификации сыпучих материалов с размерами частиц 1-100 мкм за счет дезагрегации частиц к моменту ввода аэровзвеси в сепаратор.

Пример 1. Применяют способ сепарации с использованием возвратнопоточного циклона ЦН-15. Диапазон

6 ускорений 8,1 10 -10 ед.д. реализуют путем пропускания воздушного. аэрозоля частиц перед подачей в сепаратор (циклон) через спиральный канал длиной 1=0 8 м с внутренним диаметром d=3 ° 10 м с числом витков

n=5, имеющих радиус закругления R=

0,02 м. Максимальный размер исходных частиц составляет 9,7 мкм. Во всех случаях необходимые ускорения достигаются изменением давления на входе в канал. После тангенциального ввода потбка с частицами в циклон в нем производят выделение крупной. фракции внутри инерционного пылеуловителя за счет сил инерции, вынос мелких фракций газовым потоком пылеуловителя.

Во всех случаях управление процессом производится изменением избыточного давления на входе в канал.

В табл. 1 приведены экспериментальные данные.

Пример 2. Для диапазона 51

Ъ

8,3 10 ед.д ввод частиц в газовый поток осуществляется с помощью камеры псевдоожижения, а указанные ускорения обеспечиваются за счет соударений лопастей мешалки с частицами порошка. Необходимые ускорения получаются изменением скорости вращения мешалки. Экспериментальные данные приведены в табл. 2 и для сравнения приведены данные, когда, мешалка не работает, т.е. а=0. Сепарация частиц происходит в пылеосадительной камере (гравитационный пылеуловитель) и заключается в вводе частиц в газовом потоке в пылеосадительную камеру, выделении крупных фракций внутри камеры за счет сил тяжести и выносе

64377 2 мелких фракций из камеры. Максимальная скорость вращения мешалки составляет n=7000 об/мин. Радиус лопастей

5 мешалки R„=0,02 м. Расход воздуха, проходящего через камеру псевдоожижения и пылеосадительную камеру, во всех случаях постоянный и равняется

Я=3"10 м /с. Максимальный размер частиц d> после сепарации в пылеосадительной камере составляет d

Рмакс

30 мкм, а для исходных частиц. 65 мкм.

Получаемые ускорения могут быть различного происхождения, например ускорения, обусловленные силой трения движущегося относительно частиц газового потока, ускорения за счет ударов, центростремительные ускорения и т.д. Возможно также одновременное наличие нескольких причин, вызывающих ускорения частиц. Однако в каждом конкретном случае определяющую роль играет абсолютная величина суммы получаемых ускорений. Сепарация

25 частиц осуществляется в гравитационных или инерционных пылеуловителях, которые в практике обычно используются для целей пылеулавливания, а не сепарации частиц. Однако, если

30 частицы диспергированы перед сепарацией предлагаемым способом, .то. становится эффекуивным использование пыле улавливающей техники и для целей

Сепарации. В этом случае можно при35 менять гравитационные пылеуловители или пылеосадительные камеры: многочисленный класс инерционных пылеуловителей. Каждая конструкция в принципе может использоваться для

4 сепарации во всем интервале размеров 1-100 мкм с той или иной полнотой отделения мелких фракций, но практически более удобно применять каждую конструкцию в определенном

4 диапазоне размеров частиц, так как эффективность их выделения сильно зависит от их размеров. Так, например, для размеров 20-100 мкм предпочтительно использовать пылеосадительные камеры и жалюзийные пылеуловители, для размеров 5-20 мкм — возвратно-поточные циклоны, для размеров 1-5 мкм — циклоны с водяной пленкой и скрубберы Вентури и т.д.

Предлагаемый диапазон ускорений позволяет эффективно разрушать любые агрегаты порошкообразных веществ, образующихся за счет действия между .частицами дисперсионных (.(капиллярТаблица!

Центростремительное ускорение (среднее), ед.

Параметры

-г8,6I IO ) 5,75.IO I I,OO IO ) 5,I5 IO I 9,78 IO (5,I4 78

Предлагаемый способ

Ускорение при ударе о стенки канала (среди.) по формуле Малышева, а, ед. В а

7,86 !0

2,13.10 4,6 10

6,43 ° 10

1,54 IO

7,24-10

Суммарное ускорение

Z а, ед.

В,! 10

1,0 10

2,64 ° 10

8,33 10

5,58 10

1,6 10

Давление на входе канала, Р,, атм

3,5

2,5

2,0

1,50!,20

l,05

Максимальный размер частиц, вьпе 7ашших из циклона б „ „,. мкм

l 89 г,г г,в

3,2 з,а

7,0

3 13 ных) и электрических сил, вплоть до разрушения самого материала частицы.

Верхний предел выбран из того расче6 та, что при ускорениях а>10 ед.

g(9,8 10 м/с ) наблюдается разрушение материалов всех известных порошкообразных веществ, таким образом, при использовании предлагаемого способа одновременно с сепарацией происходит измельчение, интенсивность которого определяется величиной достигаемых ускорений и механическими характеристиками материала частиц.

Для обоснования нижнего предела ускорений следует рассмотреть более детально причины когезии частиц. Как известно, когезия частиц между собой объясняется тремя родами сил, а именно: молекулярными или ван-дер-ваальсовыми силами, F капиллярными силами, F ; электрическими силами, F

Поскольку молекулярное взаимодействие на 2 порядка меньше, чем капиллярное, им можно принебречь.

Общее выражение для силы F, действующей между частицами, имеет вид

У=У +Р„ +Г =2,08 10 d+0,228d+1,44" к10 "d =0,230d+1,44 10 l d Й.

Приведенный анализ не претендует на исчерпывающую. полноту, однако он дает представление о действующих силах и соответственно об ускорениях, необходимых для их преодоления.

Масса шарообразной частицы

) 3

m 6 7 з кг где о — плотность материала частиц.

14

Принимаем Р =4000 кг/м, тогда

m=2094 d, Kr.

Выражение ускорения для деагрегации двух частиц имеет вид

64377

4 а= — =1,10 1О d +6,88 ° 10 d м/с

Подставляя в это выражение d=l00 мкм=

10 м, имеем а=1,8.10 м/с или

1,8.10 ед.

При работе с предварительно высушенными порошками и при влажности, меньшей 507, член, учитывающий капиллярное взаимодействие, исчезает, однако при этом возрастает влияние электрического взаимодействия за счет уменьшения поверхностной проводимости и соответствующего увеличения куло15 новскях (свободных) зарядов, обусловленных уменьшением утечки.

Таким образом, нижний предел ускорения частиц перед вводом их в пыле4

2р уловитель составляет 1,8 10 м/с ., что значительно выше по сравнению с ускорениями, достигаемыми частицами при использовании известных способов, в результате чего, как видно

25 из табл. 1 и 2, повышается выход частиц с максимальным размером 1100 мкм при их сепарации.

Формула изобретения

Способ сепарации сыпучих материалов, включающий ускорение сыпучего материала в газовом потоке и ввод аэровзвеси в сепаратор, сбор продук35 тов сепарации, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности классификации сыпучих материалов с размерами частиц 1100 мкм за счет дезагрегации частиц

40 к моменту ввода аэровзвеси в сепаратор, сыпучий материал ускоряют в газовом потоке до 1,8 10 7-9,8 10 м/с

1364377

Продолжение табл.1

8,61 ° 10

Параметры

C.oäåðæsíèå частиц с раамером меньшим d

l8

34

12

Выход сепарированных частиц от общей массы исходных частиц, й

100/!5

98/4

lOO/24

100/14

100/7

28/2,25/1 а-3 б 2 мкм

87/3

72/1

96/8

65/0

10/О

Иэвестный способ

Содержание частиц с раэмером ыенъшим d,> от общей массы сепарированных частиц (по веу) ри б «const, Х 35

Выход сепарнроваииых частиц от общей массы исходных частиц, Х

89/7

62/4

41/!

25/О

14/О

4/O б !

Таблица 2

Параметры

Скорость вращения мешалки и, об/мин

0 100

5000

7000

2000

500

Максимальная окружная скорость вращения V„àêñ, M/ c

14,6

10,4

4,18,0 0,209 1,04

0 3

23

10

7 38

57

17

25

99 59

12 20

36

Содержание частиц от общей массы сепарированных частиц, % с d. <10 мкм

Г

Содержание частиц от общей массы сепарированных частиц, % с d =10-20 мкм

Содержание частиц от общей массы сепарированных частиц % с о. =20о р

30 мкм

Выход сепарированных частиц от общей массы частиц, %

5,75 10 1,90 10 5,15 ° 10 9,78 10 2114 ° 10

Ускорения., испытываемые частицами при соударении, а ыохс ед я

0 51,0. 3,5 ° 10 1,86.10 5,54 10 8,33 10