Способ гидродинамической обработки жидкотекучих сред Советский патент 1991 года по МПК B02C19/00 

Ё

Изобретение относится х области химии, гидрометаллургии и других областей, например изготовление строитепьных материалов. Цель изобретения - повышение эффективности процесса обработки Жидко- текучую среду (суспензию, эмульсию, пульпу) подвергают динамической обработке, предполагающей акустическое, кавитационное воздействия с одновременным вводом в зону кавитации кислорода и водорода в пропорции 2:1, образующих гремучий газ, способный взрываться при кявитационном процессе. При этом повышается степень дисперсности жидкотекучей средь, за счет увеличения гидродинамического воздействия на жидкость. 1 з п ф-лы.

Изобретение относится к области химии, гидрометаллургии и других областей, например изготовление строительных материалов, где используются многокомпонентные жидкотекучие среды и необходима обработка суспензий, пульп и эмульсий.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса обработки.

Согласно способу в поток суспензии, пульпы или эмульсии непосредственно-в зону кавитационной обработки подают водород и кислород в виде мелкодисперсных пузырьков, например, за счет аэоации потока. Мелкодисперсные пузырьки кислорода и водорода, объединяясь в процессе в более крупные за счет турбуленции и акустической обработки потока, образуют пузырьки гре- м/чего газа - взрывчатой газовой смеси.

Кавитационные пузырьки, возникающие в процессе обработки жидкотекучей среды, а при схлапывании имеющие темпе. ратуру 500-800°С (4) и давление до 4000 атм, инициируют взрывание пузырьков газа (смесь 2-х объемов водорода и одного кислорода), что повышает интенсивность динамической обработки жидкотекучей среды. Процесс идет непрерывно, так как подается непрерывно водород и кислород в соотношении 2:1. Каждый пузырек гремучего газа, попав в зону схлапывания кавитационного пузырька, при взрыве также дает мгновенное локальное повышение температуры и давления и следующее за ним столь же резкое разрежение, так как одновременно со взрывом следует превращение гремучего газа в воду, а объем последней ничтожен в сравнении с объемом первичного пузырька гремучего газа.

Учитывая то, что одновременно схлапы- ваются значительное количество кавитаци- онных пузырьков гремучего газа, в жидкотекучей среде присутствует высокочаО vj

4 Ч) О

сл

стотная вибрация с возможностью дробления обрабатываемой среды и самодробления пузырьков гремучего газа, отчего частота вибрации еще больше повышается. Водород используется в процессе полностью без скопления на дальнейших операциях, так как устойчиво существует область воспламенения последнего в кислороде при концентрациях 4,1-96 % (5).

Таким образом, широта концентрации от 4,1 до 96% гарантирует взрывание всей массы пузырьков водорода.

Способ гидродинамической обработки жидкотекучих сред реализован следующим образом.

Пример 1. Поток пульпы движется по трубопроводу, например, на флотацию. В трубопроводе поток обтекает гидродинамическое устройство для обработки пульпы по авт. св. № 1407560, представляющее собой вставку с консольными элементами, колеблющимися с собственной частотой, отчего в зоне акустической обработки возникает интенсивная кавитация. Одновременно в пульпу по двум раздельным каналам подаются водород и кислород с расходом газов от 0,01 м на 1 м пульпы до 0,3 NT на 1 м3 пульпы (в зависимости от необходимой степени воздействия на частицу пульпы), что создает равномерное аэрирование потока мелкодисперсными пузырьками этих газов.

Проходя зону вибрации внутри и снаружи корпуса резонирующей вставки, пузырьки кислорода и водорода дробятся, образуя пузырьки гремучего газа. Последние взрываются, инициируемые схлапыванием кави- тационных пузырьков, имеющих при схлапывании температуру 500-800°С и давление до 4000 атм, При взрыве пузырьков гремучего газа возникает дополнительная высокочастотная вибрация, создающая дополнительную составляющую для резонирования акустически активного устройства. Дополнительным эффектом является выделение тепла в пульпу, выделившегося от взорвавшихся пузырьков гремучего газа. Наибольший эффект достигается при постановке акустических устройств последовательно по длине трубопровода. Регулировкой объема подаваемого газа можно изменять степень дробления частиц пульпы и температуру нагрева пульпы. Повышение температуры пульпы вызывает дополнительное выделение пузырьков растворенного в жид- котекучей среде газа, что также способствует повышению интенсивности кавитации и гидродинямическому воздействию на части0 цы пульпы.

Пример 2. При получении суспензий способ реализуется с помощью, например, устройства по авт. св. Nk 772585, представляющего собой помольную камеру с патруб5 ком ввода готового материала и радиальными встречно-направленными соплами, снабженными продольными щелями и встречно-направленными щелевыми соплами. Перед входом в устройство поток

0 суспении аэрируется мелкодисперсными пузырьками водорода и кислорода. При поступлении потока суспензии в коллектор с камерами мелкодисперсные пузырьки газа смешиваются, образуя более крупные пу5 зырьки гремучего газа, и при выходе потока из дополнительных сопел при резком падении давления возникает интенсивная кэви- тация, инициирующая резонансные колебания дугообразных пластин и корпуса

0 устройства. Мгновенно выделившаяся теплота способствует эффективному еыделе- нию растворенного в суспензии газа, что энергетически усиливает эффект вторичного столкновения в помольной камере и ве5 дет к повышению дисперсности суспензий. Формула изобретения

0 или акустически активное устройства, кави- тационную обработку с присутствием газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса обработки, в зону кавитационной обработки

5 подают водород и кислород в виде мелкодисперсных пузырьков.

0