Способ обезвоживания дисперсных капиллярнопористых материалов Советский патент 1993 года по МПК C10F5/04 

которого регулируется с помощью нажимных опор 4,

Способ обезвоживания дисперсных капиллярно-пористых материалов осуществляют следующим образом.

При обработке в прессе влажного капиллярно-пористого материала между жестким 2 и гибким 5 фильтрами под нажимными роликами 4 в материале возникает напряжение, по характеру аналогичное представленным на схеме. Выдавливаемая вода первоначальна заполняет поры фияьт- ра и затем под действием сил гравитации стекает вниз. Для того, чтобы исключить обратное впитывание фильтра дисперсный материал постоянно держат в сжатом состоянии. В случае, если давление падает до нуля, неизбежен подсос воды в материал из фильтра.

Кинетика обезвоживания дисперсного материала в состоянии трехфазной системы (сухое вещество + вода + воздух) под действием пульсирующего давления протекает следующим образом.

В начальный момент приложения силы на влагонасыщенный материал внешней нагрузки Ро она полностью воспринимается жидкой фазой. По мере повышения нагрузки до Pi и удаления воды из материала происходит постоянное перераспределение давления в слое на твердую фазу. При этом эффективные напряжения в твердом веществе возрастают, а поровое давление в воде падает. Причем, из-за более осушенных периферийных слоев, распределение напряжений в воде по высоте носит неравновесный характер и процесс фильтрации жидкости быстро затухает.

Если прекратить деформирование слоя и даже несколько уменьшить величину внешней нагрузки до Р Ра Рк.где Р (0,05-0,15)ЕУмгн, то в наружных более сухих слоях материала возникает обратная условно-мгновенная упругая деформация. Увеличение высо ты материала от Hi до Н за счет упругости, в основном, периферийных монослоев приведет к повышению их пористости и соответственно к улучшению их фильтрационных свойств. Благодаря энергии, аккумулированной в газообразной среде, поровое давление быстро релаксиру- ет, способствуя при этом перераспределению воды в материале. Неравномерность по влажности и эффективным напряжениям по высоте слоя значительно выравнивается.

Через некоторое время вновь увеличим внешнюю нагрузку и снова сбросим до величины Р, способствующей проявлению упругой деформации. Такие пульсации давления на материал повышают коэффициент фильтрации, например, торфа на 40- 50% за счет восстановления фильтрационных свойств наружных слоев.

Качественная оценка способа обезвоживания дисперсных капиллярно-пористых материалов проводилась по изменению влагосодержания отжатого в ленточно-коль- цевом прессе подстилочного торфа в зависимости от величины изменения давления

при пульсациях на разгрузочной ветви.

Пример 1 (по прототипу). Использовался верховой торф° со степенью разложения 10-15% с исходным средним влагосодержанием 9,75 кг/кг с.в., добытый

5 из залежи в виде порезанных кусков и прошедший подготовку в виде однократного диспергирования (расчесывания) в валково- зубчатой дробилке.

Продолжительность обезвоживания со0 ставила 43 с, величина удельной загрузки 2 кг по сухому веществу на м поверхности фильтров и максимальное пиковое давление на торф в процессе отжатия составляло 2,9 МПа. Минимальное давление на торф

5 сбрасывали до нуля.

Были испытаны 5 образцов. Влажность торфа (в %) после испытания составила:

1 образец - 79,7

2 79,0 0 -80,1

4 78,9

5 79,5 среднее значение 79,4%.

Пример 2. Испытания проводились 5 аналогично примеру 1, но минимальное значение при пульсации составляло 0.15Е (МПа), что соответствует давлению 0,65 МПа,.,65:0,,2 МПа.

Были испытаны 5 образцов. После отжа- 0 Тия воды влажность торфа (в %) составляла

1 образец - 77,4

2- --77,2

3- --78,1

4- --77,7 5 -78,1

среднее значение составило 77,7%.

Пример 3. Испытания проводились аналогично примеру 2, но минимальное давление при пульсации составляло О,ОБЕ 0 (МПа), что соответствует минимальному давлению при пульсации 0,2 МПа. ,2:0, МПа.

Были испытаны 5 образцов. После отжатия воды влажность торфа (в %) составила: 5 1 образец - 75,3 2- --74,6 3 - 74,9

4- --76,1

5- --75,1 среднее значение составило 75,2%.

Пример 4. Испытания проводились аналогично примеру 1, но минимальное давление при пульсации составило 0,2 Е (МПа). что соответствует минимальному давлению при пульсации 0,8 МПа. ,8:0. МПа.

Были испытаны 5 образцов, после отжа- тия воды влажность торфа (в %) составила:

1 образец - 80,3

-80,2

3- --80.4

4- --80,1

5- --80,1 среднее значение составило 80,2%.

Эффективность использования предлагаемого способа подтверждается следующими технико-экономическими расчетами. Так, для завода по производству кипованно- го торфа на экспорт мощностью 20 тыс.т в год с применением методов искусственного обезвоживания (механическое отжатие + тепловая сушка) при досушке торфа от влажности 79,4% до 50% требуется испарить 18500 т воды в год.

Годовая производительность вибрационной сушилки ВСУ-1, работающей в режиме с температурой теплоносителя, равной 350-400°С, составляет 7200 т испаренной влаги в год. В итоге на досушку торфа требуется установить четыре сушилки.

Применение предлагаемого способа позволило получать торф влажностью 75,2%. В этом случае при досушке до 50% влажности в сушилках испаряется 20300 т воды в год, а потребность в сушилках для

завода снижается до трех штук.

Формула изобретения

Способ обезвоживания дисперсных ка- пиллярно-пористых материалов, включающий пульсирующее механическое воздействие на слой материала с возрастающей по мере обезвоживания амплитудой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса обезвоживания, минимальное давление пульсирующей нагрузки на слой материала выбирают из соотношения (0,05-0,15)Е, МПа, где Е - условно-мгновенный модуль упругости материала.

Использование: в торфяной, сельскохозяйственной, пищевой, химической отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ обезвоживания дисперсных капиллярно-пористых материалов включает воздействие на тонкий слой торфа пульсирующей нагрузкой, причем минимальное давление пульсирующей нагрузки выбирают из соотношения (0,05- 0,15)Е, где Е -условно-мгновенный модуль упругости материала. 1 ил. ел с На чертеже показаны схема взаимодействия рабочих органов пресса и характерная диаграмма пульсирующего давления. На станине 1 смонтированы фильтрующие рабочие органы в виде жесткого перфорированного кольца 2 и гибкой ленты 3, синхронное движение которых осуществляется от привода. Между кольцом 2 и шбкой лентой 3 образуется по дуге окружности рабочее прессовое пространство, угон глина оо о 00 81-Ь. СО