Способ разделения суспензий Советский патент 1983 года по МПК B01D29/38 B03B5/02 

,сС±1

фа/1ыпра п

:л эо

СП

эо

Изобретение относится к процессам обогащения и может быть исп9льэовано для разделения суспензий и очистки их от механических примесей при проведении классификации, обезвоживания и фильтрования.

Известен способ классификации суспензий, заключающийся в том, что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, который по периферии установлен на гибком элементе и приводится в колебательное движение волноводом, соединенным с магнитострикционным излучателем fl) ,

Однако данный способ не позволяет использовать большие просеивающие поверхности, обеспечивающие высокую производительность процесса. Это связано с тем, что волновод, соединенный с центральной частью фильтра не обеспечивает синфазного колебания по всей поверхности фильтра.

Известен способ фильтрования, заключающийся ё том, что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, который очищается от образующегося осадка yльтpaзвyкoвы o колебаниями, излучаемыми навстречу потоку фильтрата 2.

Этот способ характеризуется не достаточной регенерацией фильтровального элемента из-за быстрого затухания ультразвуковых колебаний в фильтрате.

Наиболее близким к изобретению .по технической сущности и достигаемому результату является способ фильтрования, заключающийся в создании на фильтровальном, элементе постоянного перепада давления и периодического движения суспензии Щ .

Однако при известном способе фильтрования осуществляют непрерывное колебание всей жидкос-ти в корпусе аппарата. Это требует больших энергетических затрат, особенно при больших перепадах давления на плотных фильтровальных элементах, имеющих низкий коэффициент живого сечения.

Целью изобретения является повышение эффективности регенерации фильтровального элементаиз магнитострикционного, пьезокерамического или металлокерамического материала при одновременном снижении энергетических затрат на процесс регенерации

, . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделения суспензии, заключающемуся в том, что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, около которого создают переменный перепад давлений, последний создают путем подачи на фильтровальный элемент переменного электрического.напряжения с частотой, равной резонансной частоте колебаний фильтровального элемента.

На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации предлах аемого способа разделения суспензий на фиг. 2 - схема фильтровального элемента в момент фазы расширения его (регенерация); на фиг. 3 то же, в момен фазы сжатия (разделение суспензии).

Устройство содержит корпус 1, фильтровальный элемент 2, представляющий собой, например, кольцевой пакетный излучатель, изготовленный из магнитострикционного материала, и обмотку 3. в корпус 1 вмонтирован путрубок 4 для подачи исходной суспензии и патрубок 5 для сброса осадка. Торцы кольцевого фильтровального элемента 2, закрытые крышками 6, которые стянуты тягами 7,, образуют камеру 8. Верхняя крышка б снабжена патрубком 9 для отвода фильтрата.

Способ осуществляется следующим образом.

Обрабатываемую суспензию подают по патрубку 4 в корпус 1 устройства и, соответственно, на фильтровальный элемент 2. За счет постоянного перепада давления на фильтровальном элементе 2 происходит разделение суспензии на фазы. Фильтрат поступает в камеру 8, образованную фильтровальным элемент 2 и крышками б, и затем отводится через патрубок 9. На обмотку 3 фильтровального элемента Я подают переменное электрическо напряжение от ультразвукового генератора (не показан). В фильтровальном элементе 2 на его резонансной частоте за счет магнитострикционног эффекта возникают упругие колебания При этих колебаниях фильтровального элемента 2 происходит движение суспензии в непосредственной близости от его поверхностиi За счет этих пограничных гидродинамических потоков происходит разрушение слоя из взвешенных частиц на поверхности фильтровального элемента и отвод их из этой области. Это приводит к повышению производительнос.ти процесса разделения. Кроме того, вторичные эффекты ультразвукового поля, возникающие в пограничной области, а именно акустический ветер и радиационное давление, будут препятствоват попаданию частиц на поверхность фильтроэлемента. Сгущенный продукт отводится из корпуса 1 через патрубок 5.

В лабораторных условиях проводилось .опробование данного способа разделения суспензий. В качестве фильтровального элемента использован цилиндр из металлокерамики ГОСТ 12456-72 ( на основе никеля) с резонансной частотой 18 кГц (радиус фильтра равен 5 см ). Подобные фильтровальные элементы находят широкое применение в практике очистки жидкостей. Процесс осуществлялся. при постоянном перепаде давления 0,7 кг/см. В цилиндре возбуждались радисшьные колебания при подаче на него переменного напряжения с амплитудой 600 в от генератора УЗМ-1,5, В качестве суспензии использовалась вода с угольными частицами Дисперсностью от 5 мкм до 100 мкм и концентрацией 200 мг/л. При этом удельная производительность фильтрования составляла 50 м/ч, а тонкость фильтрования 3-5 мкм. Известный способ фильтрования обеспечивал удельную производительность 32 м/ч.

Возбуждение фильтровальных элементов осуществляют на резонансной частоте величина которой зависит от его геометрических размеров и для каждого конкретного случая .рассчитьшается по известным формулам. Обычно эта частота находится в диапазоне 15 - 40 кГц. Магнитострикторы составлены из отдельных пластин, которые стянуты между собой и могут пропускать жидкость при постоянном перепаде давления, А степенью натяжения .можно регулировать зазоры между пластинами и, соответственно, площадь живого сечения. Фильтровальные элементы, изготовленные по ГОСТу 12455-72 из пьезокерамикй, обладают пьезосвойствами, а некоторые изготовленные из металлокерамики, например, на основе никеля, обладают магнитострикционными свойствами. Поэтому при подаете электрического напряжения в них возбуждаются мощные упругие колебания. Причем в. фильтровальных элементах в зависимости от технологического процесса можно возбуждать различные виды упругих колебаний: радиальные (направленные вдоль радиуса), осевые и изгибные. При радиальных колебаниях возникают потоки жидкости, перпендикулярные поверхности фильтровального элемента. Эти потоки разрушают слой частиц и препятствуют попаданию твердой фазы на поверхность фильтровального элемента. В случае осевых колебаний в пограничном гидродинамическом слое происходит движение жидкости, параллельное поверхности фильтровального элемента. Кроме того, при этом происходит периодическое изменение размеров ячеек фильтра, что также способствует повыщению производительности процессов разделения и повышения их эффективности . Возможно совместное возбуждение отдельных видов колебаний. Возбуждение определенного вида колебаний осуществляется за счет соответствующей схемы намотки проводника на фильтровальный элемент. Возбуждение всех видов колебаний в фильтровальном элементе проводился на резонансной частоте. Фильтровальные элементы в предлагаемом способе могут быть использованы разной формы;

0 цилиндрические, плоские, кольцевые, стержневые.

В даннок способе около фильтровального элемента создается мощное ультразвуковое поле, в котором возс никает кавитация, в зонах разряжения ультразвукового поля происходит образование газовьгх пузырьк.ов, а в зонах давления они захлопываются с образованием больших местное давлений, достигающих нескольких сот ат-.

0 мосфер. Под действием кавитации возникает дополнительный эффект происходит обеззараживание суспензии, т.е. отмирание.различных патогенных микроорганизмов . Вактерицид5 ный эффект позволяет устранить в схеме очистки операцию обеззараживания.

Эксперименты показали, что производительность фильтрования предла-.

0 гаемого способа разделения суспензий на 50-80 % выше производительности известных способов. Кроме того, при осуществлении предлагаемого способа в несколько раз сокращаются энерге5 тические затраты. Это связано с тем, что переменное движение сообщается не всей жидкости, которая находится в аппарате, а только части ее, расположенной около фильтровального элемента. Вторичные эффекты, возни0кающие в yльтpaзвy oвoм поле в пограничной зоне, повышают эффективность фильтрования, поскольку препятствуют прохождению к фильтровальному элементу взвесей (в том числе взвесей,

5 размеры которых меньше размеров отверстий фильтровального элемента). При осуществлении данного способа не нужен дополнительный звуковой преобразователь для создания пере0 менного перепада давления. Кроме того, при таком виде колебания повышается эффективность очистки из-за изменения размеров отверстия фильтровального элемента. При удлинении

5 фильтровального элемента отверстия увеличиваются и происходит вынос частиц из его отверстий. При другой фазе уменьшается размер отверстий фильтровального элемента.

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ, заключающийся в том, -что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, около которого создают переменный перепад давлений, о тлишающийся тем, что, с целью повышения эффективности регенерации фильтровального элемента из магнитострикционного, пьезокерамического или металлокерамического материала при одновременном снижении энергетических затрат на процесс регенерации, переменный перепад давлений около фильтрованного, элемента создают путем подачи на него переменного электрического напряжения с частотой, равной резонансной частоте колебаний фильтро(П вального элемента.