Способ сепарации сыпучих материалов Советский патент 1988 года по МПК B07B4/00 B02C23/10 

со

нал длиной ,8 метром м с

Изобретение относится к технолоии получения порошкообразных матеиалов, а более конкретно к тем слуаям, когда имеются повьшенные треования к ;5|исперсному составу используемых частиц, в частности к промышенности стройматериалов, пищевой ромышленности, электронной промышенности и т.д.

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

Пример 1. Применяют способ сепарации с использованием возвратно- поточного циклона ЦН-15. Диапазон ускорений 8, -10 ед.д. реализуют путем пропускания воздушного, аэрозоля частиц перед подачей в сепаратор (циклон) через спиральный ка- м с внутренним диачислом витков , 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 потока 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. ,

П р и м е р 2. Дпя диапазона 51 - 8,310 ед.д ввод частиц в газовый поток осуществляется с помощью камеры псевдоожижения, а указанные ускорения обеспечиваются за счет соуда рений 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. . 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

мелких фракций из камеры. Максимальная скорость вращения мешалки составляет об/мин. Радиус лопастей мешалки ,02 м. Расход вЬздуха, проходящего через камеру псевдоожижения и пылеосадительную камеру, во всех случаях постоянный и равняется Q 3-10 M /с. Максимальный размер 0 частиц с1рддо после сепарации в пылеосадительной камере составляет dp 30 мкм, а для исходных частиц 65 мкм.

Получаемые ускорения могут быть различного происхождения, например

5 ускорения, обусловленные силой трения движущегося относительно частиц газового потока, ускорения за счет ударов, центростремительные ускорения и т.д. Возможно также одновремен0 ное наличие нескольких причин, вызывающих ускорения частиц. Однако в каждом конкретном случае определяющую роль играет абсолютная величина суммы получаемых ускорений. Сепарация

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

0 частицы диспергированы перед сепарацией предлагаемым способом, то становится эффективным использование пыле- улавливающей техники и для целей ;епарации. В этом случае можно применять гравитационные пылеуловители или пылеосадительные камеры: многочисленньм класс инерционных пылеуловителей. Каждая конструкция в принципе может использоваться для

0 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

4g диапазоне размеров частиц, так как эффективность их выделения сильно зависит от их размеров. Так, например, для размеров 20-100 мкм предпочтительно использовать пылеосади- тельные 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.

Предлагаемьй диапазон ускорений позволяет эффективно разрушать любые агрегаты порошкообразных веществ, образующихся за счет действия между частицами дисперсионных С(капилляр5

50

55

31364377

ных) и электрических сил, вплоть до разрушения самого материала частицы. Верхний предел выбран из того расчеа

По

та, что при ускорениях ед, g(9, 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-вааль- совыми силами, капиллярными силами, FH; 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 ,,2,0840 d+0,228d+l ,44 ,230d+l ,44 , Н.

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

кг.

где р4 - плотность материала частиц.

Принимаем р 4000 кг/м , тогда d , кг.

Выражение ускорения для деагрега- ции двух частиц имеет вид

а - 1,1040 d %6,88 , м/с

Подставляя в это выражение мкм

и, имеем ,8-10 м/с или э

10

1,8-10- ед.

При работе с предварительно высушенными порошками и при влажности, меньшей 50%, член, учитывающий капиллярное взаимодействие, исчезает, однако при этом возрастает влияние электрического взаимодействия за счет уменьшения поверхностной проводимости и соответствующего увеличения куло- новских (свободных) зарядов, обусловленных уменьшением утечки.

Таким образом, нижний предел ускорения частиц перед вводом их в пьшеуловитель составляет 1,8-10 м/с , что значительно вьште по сравнению с ускорениями, достигаемыми частицами при использовании известных способов, в результате чего, как видно

из табл. 1 и 2, повьш1ается выход частиц с максимальным размером 1- 100 мкм при их сепарации.

Формула изобретения

Способ сепарации сьтучих материалов, включающий ускорение сьшучего материала в газовом потоке и ввод аэровзвеси в сепаратор, сбор продуктов сепарации, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения эффективности классификации сыпучих материалов с размерами частиц 1- 100 мкм за счет дезагрегации частиц

к моменту ввода аэровзвеси в сепаратор, сыпучий материал ускоряют в газовом по.токе до 1,8-10.-9,8-10 м/с.

Изобретение относится к технологии получения порошкообразных материалов и м.б. использовано в промьш- ленности 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 вы- носятсй 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

Ускорение при ударе о стенки канала (средн. по Мальшева а„, ед. g

Суммарное ускорение Za, ед. г

Давление на входе канала, Р,, , атм

Максимальный размер частиц, вьте.ающих из циклона ipvojf мкм

Предлагаемый способ

7,24-1о 1,54-10 6,43-10 Z.,6-10 7,86-10

8,1-10 1,,33-10 2,64-10 . 5,58-10 1,0-10

1,051,201,502,02,53,5

7,0

3,8

2,8

2,2

J

2,8

2,2

Параметры

Центростремителькое ускоре1 не (среднее), ед. g 8,61.10 1 5,75-10 Tl,90.lo Ts.lS-lO I 4,78-10 Iz.U lo

80 45 34

,25/1 28/2 98/А

10/0 65/0 72/1

Известный способ

Содержание частиц с размером меньшим d,p от общей массы сепариро ванных частиц (по весу) при dp «const, 2

Выход сепарированных частиц от общей массы исходных частиц, Z

мкм4/0

14/0

Скорость вращения

мешалки п, об/мин О 100 500

Максимальная окружная скорость вращения , м/с

,0 0,209 1,04

03 10

7 38 52

99 59 38

12 20 25

Продолжение табл.1

27

18

12

100/15 96/8

100/24 100/14

25/0

2000

5000

7000

4,18

10,4

14,618

23

27

57

60

60

25

17

13

28

36

40