Способ получения трехфазной пены и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B01F3/04 A62C5/02 

Изобретение относится к получению многофазных сред пенного типа, используемых в пожаротушении, обеспыливании, строительстве, химических технологиях, трубопроводном транспорте и природоохранных мероприятиях.

Известен способ получения воздушно- механической пены с сыпучим твердым материалом (в дальнейшем трехфазной пены), согласно которому твердое вещество сначала смешивается в миксере с жидкостью, затем в приготовленную таким образом пульпу вводится ПАВ, после чего в смесь вводится ПАВ, после чего в смесь вводится газ, который в спутном движении смеси в трубе превращает последнюю в трехфазную пену.

Недостатками этого способа является наличие сложного и громоздкого узла смешения сыпучего с жидкостью, большие энергозатраты на подготовку твердо-жидкостной пульпы; затрудненность вспенивания пульпы в спутном потоке из-за присутствия твердой фазы.

Наиболее близким по физической сущности к данному изобретению является бар- ботажный способ получения трехфазной пены, которая образуется при флотационном способе обогащения руд и который состоит в барботировании воздуха через слой пенообразующей жидкости. Подача твердого сыпучего материала в емкость сверху, отвод пены осуществляется также с поверхности жидкости.

Способ осуществляют устройством для получения барботажной трехфазной пены (например, флотационная машина ФКМ-63 с кипящим слоем), которое содержит рабоЧ VJ

СП

ь

ь VI

чую камеру для загрузки пульпы, импеллер для диспергирования воздуха в объеме пульпы, порог-лоток для вывода трехфазной пены.

Известный способ наряду с достоинствами обладает и рядом недостатков, к которым надо отнести следующие: низкая удельная производительность по пеносье- му с единицы барботируемой поверхности зеркала ПОЖ вследствие низких критических скоростей продувания, незначительные весовые концентрации твердой фазы в объеме получаемой трехфазной пены (не выше 20 мас.%) из-за существенного ухудшения условий вспенивания ПОЖ npi, больших весовых концентрациях в ней твердой фазы; значительные массогабаритные параметры устройства для осуществления этого способа, неприемлемость способа для нестационарных полевых условий,

Целью изобретения является устранение недостатков известного способа, а именно, повышение удельной производительности пеносъема, повышение весовой концентрации сыпучего в продукте, расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе ввод воздуха в рабочую камеру осуществляют тангенциально к ее внутренней цилиндрической поверхности двумя вращающимися потоками, из которых верхний поток составляет до 1/5 высоты камеры, а нижний барботируется через вращающийся слой пенообразующей жидкости, которую также подают тангенциально через границу раздела цпух потоков в сторону, например, вращения нижнего воздушного потока, причем твердый сыпучий материал подают сверху в центральной области верхнего потока, а выход готовой трехфазной пены осуществляют снизу в центральной области нижнего потока вдоль оси вращения его,

Способ по изобретению может быть осуществлен в устройстве, отличие которого от известного состоит в том, что рабочая камзра устройства выполнена в виде полого цилиндра, перфорированного равномерно расположенными по образующим и окружности рядами тангенциальных отверстий и внутри которого на расстоянии от его верхнего торца составляющем до 1 /5 высоты всей камеры установлена диафрагма с центральным отверстием и периферийными тангенциальными отверстиями для ввода пенообразующей жидкости, при этом к центральному отверстию крышки камеры подстыкован питатель для ввода твердого сыпучего материала, а к центральному от

верстию а днище камеры подстыкован патрубок для вывода трехфазной пены.

На чертеже схематично изображен общий вид устройства для получения трехфазной пены.

Устройство состоит из следующих основных частей: нижней 1 и верхней 2 секций рабочей камеры, воздушных магистралей с коллекторами 3 и А, питателя 5 для сыпучего

0 твердого материала, снабженного манометром 6 и шнеком 7. Питатель 5 закреплен на крышке 8 рабочей камеры. Секции 1 и 2 разделены между собой диафрагмой 9, в которой выполнены периферийные танген5 циальные каналы 10, соединенные с источником пенообразующей жидкости - емкостью 11 с помощью запорно-регулиро- вочных вентилей 12, 13, насоса 14 и дозирующего устройства 15.

0 Цилиндрические стенки 16 и 17 верхней и нижней секций выполнены с равномерно распределенными тангенциальными отверстиями. Общее количество отверстий, их диаметр и угол наклона к радиусу опре5 деляются техническими условиями работы устройства. Днище 18 рабочей камеры снабжено патрубком 19 отвода готовой пены. Внутри коллекторов 3 и 4 расположены равномерно по окружности трубчатые хоником0 бы 20 и 21, которые с источником подачи воздуха компрессором 24, Кроме того, компрессор при помощи вентиля 25 может быть соединен с верхней частью питателя 5. Диаметры отверстий в диафрагме и

5 верхней крышке принимаются из условия ввода вышерасположенного потока в область пониженного давления нижерасположенного потока. Поэтому диаметр отверстия в верхней крышке не превосхо0 дит 0,6 диаметра в диафрагме, а диаметр отверстия в диафрагме не превосходит 0,6 диаметра отверстия в днище. При этом диаметр центрального отверстия в днище не превышает 0,6 диаметра внутреннего ци5 линдра камеры. При этом диафрагма установлена на расстоянии от верхнего торца камеры, составляющем до 1/5 высоты всей рабочей камеры.

Устройство работает следующим обра0 зом.

Через подводящие штуцера хоником- бов 20 и 21 в воздушные коллекторы 3 и 4 подается воздух по соответствующим магистралям через регулировочные вентили 22 и

5 23 от компрессора 24. Воздух из кольцевых коллекторов 3 и 4 равномерно вводится через тангенциальные отверстия в полости соответствующих секций 2 и 1, образуя вращающиеся потоки. Затем через центральное отверстие верхней крышки 8 из питателя 5 в необходимом количестве подают сыпучий твердый материал, а через периферийные отверстия диафрагмы впрыскивают с необходимым расходом пенообразующую жидкость, подавая ее из емкости 11 насосом 14 через дозирующее устройство 15.

В результате интенсивного вращения чистого воздуха в верхней секции 2 создается область пониженного давления под центральным отверстием крышки 8. Это об- легчает ввод дисперсного материала из бункера питателя 5, который может быть открытым и непрерывно пополняться частицами. Подача слипающихся порошков осуществляется с помощью шнека 7. В случае подачи трехфазной пены в область высокого давления, например, при транспорте дисперсного материала, в бункер питателя 5 с помощью вентиля 25 подается воздух для создания подпора, контроль за которым осуществляется по манометру 6.

Вошедший в верхнюю секцию 2 дисперсный материал вращающимся потоком воздуха вовлекается во вращение и к моменту выхода из центрального отверстия диафраг- мы 9 струя частиц начинает интенсивно расширяться и приходит в соприкосновение с образовавшимся в это время в нижней секции 1 пенным вращающимся потоком.

В результате вращения двух потоков происходит их перемешивание, довспени- вание и внедрение твердых частиц в пенную матрицу. Образовавшаяся таким образом однородная трехфазная пена попадает в патрубок 19 и направляется к месту назна- чения.

Пример. Готовят воздушно-водяную пену с частицами торфяной золы размером 0,14; 0,2;32; 0,64 мм. Диаметр рабочей камеры 80 мм, высота 120 мм. Производитель- ность устройства25 м3/час, кратность пены с концентрацией твердых частиц в пределах от 25 до 50 мае. %. Сопоставление с прототипом показывает, что для получения таких пен понадобилась бы площадь зерка-

ла рабочей камеры F 54180 см2, «то приводит к эквивалентному диаметру сечения камеры 83 см.

Формула изобретения

1.Способ получения трехфазной пены. включающий получение в камере газожидкостной пены путем барботирования пено- образующей жидкости воздухом, подачу сверху сыпучего материала и отвод готовой пены, отличающийся тем. что, с целью повышения удельной производительности пеносъема с увеличением содержания твердой фазы и расширения области применения, газожидкостной пене придают вращательное движение, сыпучий материал подают в виде вращающегося пылевоздуш- ного потока в осевую область вращающегося слоя газожидкостной пены, а отвод готовой пены осуществляют из нижней части камеры.

2.Устройство для получения трехфазной пены, содержащее рабочую камеру, разделенную горизонтальной перегородкой на две секции, питатель для ввода твердого сыпучего материала присоединенный к верхней секции, источник подачи воздуха, соединенный с нижней секцией, источник пенообразующей жидкости, средство отвода пены, отличающееся тем, что, с целью повышения удельной производительности съема пены с увеличенным содержанием твердой фазы, источник подачи воздуха дополнительно соединен с верхней секцией камеры, секции выполнены в виде цилиндров с тангенциальными отверстиями, равномерно распределенными на их боковых -поверхностях, горизонтальная перегородка выполнена в виде диафрагмы с дополнительными периферийными тангенциальными каналами, соединенными с источником пенообразующей жидкости, и установлена на расстоянии от верхнего торца камеры, составляющем до 1/5 высоты всей рабочей камеры.

Сущность изобретения: в отличие от воздушного барботирования жидкой пульпы с твердым материалом, согласно изобретению одновременно, но раздельно осуществляют процессы диспергирования твердой фазы воздушным вихревым потоком и вспенивание путем продувки воздухом вращающегося с большим центробежным ускорением слоя пенообразующей жидкости с последующим смешением образовавшихся двух потоков. Рабочая камера выполнена в виде двух цилиндрических секций, перфорированных с тангенциальными отверстиями в стенках,, разделенных диафрагмой и периферийными тангенциальными отверстиями для впрыска пенообразующей жидкости в нижнюю секцию. Для подачи твердой фазы в верхнюю секцию предусмотрен питатель, а выход готовой пены осуществляется через днище нижней секции. 2. с. п. ф-яы, 1 ил. Ё