Способ изготовления фильтрующего элемента из гранулированного материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 30. 1057 О 75 Зав В 01 Э 39/14 Р-МОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:К АВТОРСКОМУ СВИДЕ%ЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬЛИЙ(71 ) Специализированное конструкторскотехнологическое бюро Проиэвоцственного .обьецинения "Союзвоцс гройконструкция"и Всесоюзный научно-исслецовательскийинститут транспортного строительс тва(56) 1, Авторское свицетельство СССРМ 664673; кл. В.01 3) 39/00, 19682, Авторское свиаетепьство СССРМ 844766, кл. Е 21 В 43/08, 1979,(54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯфИЛЬТРУЮШЕГО ЭЛЕМЕНТА ИЗ ГРАНУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА, включающий послецовательные промывку гранул, их сортировку, сушку с нагревом перемещивание со связующим и формование при изотермической выдержке, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения фильтрующей способности путем обеспечения равномерной пористости и на цежности в эксплуатации эа счет обеспечения коррозионной устойчивости, нагревание веаут цо 200-220 С, перемешиваниео осуществляют при распылении связующего и принуцительном охлажцении гранул цо 140-150 С со скоростью охлажценияо 15-20 С/мин, а изотермическую выцержкуо провоцят при 140-150 С в течение 2- 3 мин,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве связую щего используют полиэтилен высокого цавления.1 1087Изобретение относится к охране окружаюшей срецы и может быть использо, вано в нефтегазодобывающей промышленности для обеспечения защиты и нормальной эксплуатации процуктивных плас 1 ов,в других областях народного хозяйства,в частности при изготовлении защитнофильтрующих элементов рыбоохранных сооружений,Известен способ изготовления фильтра 10из зорпистого материала с полимернымсвязующим 13 .Недостатками фильтра являются низкиегидравлические характеристики по воцопроницоемости и малая прочность иэ-заобразования коркового слоя.Наиболее близким к прецлагаемому потехнической сущности и цостигаемому результату является способ изготовленияфильтра йэ зернистого материала,включаюший промывку зерен, их сортировку поразмером, сушку с нагревом, смешениесо связующим иэ фенолформальцегиднойрезольной пластмассы, термообработкуи формование при 160-200 С с изотер 25мической выдержкой в течение 5-6 чдо отверждения связующего и последующее охлаждение. Такой способ обеспечивает получение прочной и водопроницаемой массы фильтра из гранулирбванногоматериала или песка Г 2 3.Недостатки укаэанного способа - низкая фильтруюшая способность из-за необходимости увеличения расхоца связующегои самопроизвольного неуправляемого процесса обработки им поверхности зернистого материала, в результате чего уменьшается живое сечение фильтра, вследствиечего имеет место снижения, равномерностираспределения пор; недостаточная эксплуатационная надежность иэ-аа отсутствияполноГО и плОтнОГО контакта взаимоцействяя зерен фильтруюшего материалачерез слой полимерного связующего, чтопривоцит к вымыванию и удалению Отдел 45нвх зерен из фильтра; слабая коррозионная устойчивость иэ за отсутствия сплош-,ной равномерной толщины защитной пленки на поверхности зерен, что создаеттрудности к использованию зернисто 50го материала с повышенным воцопоглощением, например керамических гранул;повышенная продолжительность цикла термообработки в процессе формирования (уплотнения) и отверждения связующего, посколь-,ку предварительный разогрев подготовлен 55ной массы зернистого материала со связутошим требует мягкого и процолжительногорежима нагрева и иэотермической выдержки,078 3Цель изобретения -повышение фильтрующей способности путем обеспечения рав номерной пористости и надежности в эксплуатации за счет обеспечения корро зийной устойчивости.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления филььруюшего элемента из гранулированного материала, включающему последовательные промывку гранул, их сортировку, сушку с нагревом, перемещивание со связующим и формование при изотермической выдержке нагревание ведут цо 200 220 С, перемеши ванне осуществляют при распылении связующего и принудительном.охлаждении граОнул цо 140-150 С со скоростьЮ охлажцения 15-20 С/мин, а изотермическую вьюцержку проводят при 140-150 С в течео ние 2-3 мин.Кроме того, в качестве связующегоиспользуют полиэтилен высокого цавле ния.Способ осуществляют следующим образом.Для изготовления фильтра из зернис того материала используют облегченнъте керамические гранулы сферической формы объемной насыпной массой 400-500 кгlм, а в качестве связующего - полиэтилен высокого давления марки 11503-070 по ГОСТ 16337-77 в количестве 20 кг на 1 мфильтра, После промывки в про точной воде гранулы сортируют с отделением меаих и крупных частиц и выделением гранул зацанных размеров 10- 20 мм и 5-10 мм. Гранульт . сушат с понижением влажности от исхоцной 10- 12% до остаточной 0,5-0,8%, т.е, цо значения равновесной влажности, а затем осуществляют в.тепловом агрегате в су 1шильном барабане равномерный нагрев подготовленной партии гранул фракции 10-20 мм и 5-10 мм до 200-220 С, которые далее помещают в смеситель, прецварительно нагретый цо температ 5- о ры изотермической вьтцеркки 140-150 С. При. интенсивном пере мешивании нагретых гранул в период их равномерного принуцительного охлаждения от 200-220 фС цо 140-150 С со скоростью охлажцения 15 20 С/мин в непрерывно роботооший смеситель на поверхность гранул поцают эжекцией связующее в заданном количестве. Продолжительность подачи (распыления) связующего и перемешивания в указанных условиях составляет 3-5 мин.Поскольку зернистый материал фильтра поступает на пресс-форму в нагретом и уже поцготовленном цля формовония вице,1057078 Показатели физико-технических свойств фильтра Продолжительность цикла те рмообработки при формовании,ч Коэффициент фильтрации, . см/с Иежэерновая пустотность, Ъ Коэффициент размягчения,б/р Степень Способ ВодопозаиленияВ агрвссиенойсреде, % глощение, % 28-31 Известный 5-6 где температура его сохраняется на уровне температуры полимеризации (отверждения) 140-150 С, поэтому прессформа используется только цля уплотщния в изотврмических условиях заготовок /,фильтра и придания требуемых форм иразмеров .в связи с чем принятая про- : должительность изотермической выдержки при формовании 2-3 мин является достаточной (оптимальной) цля завершения 10 процесса отверждения связующего. Увеличение продолжительности изотврмической выдержки более 3 мин нецелесообразно по экономическим и техническим соображениям, поскольку это не при воцит.к сокрашению расхода тепла и к дальнейшему улучшению контакта соприкосновения гранул,Сокращение изотермической выдержки менее 2 мин нецелесообразно из-за опас:- щ , ности снижения каркасной прочности фильт ра ввиду снижения сил сцепления. Предлагаемый 0,04-0,05 38-42 Происхоцит интенсивное размягчениесвязующего до жицкотекучего состояния,что обеспечивает равномерное покрытие 40поверхности гранул с постепенным наращиванием сплошной защитной оболочки ввице капсулы из полимерной пленки одинаковой толщины. Для подачи связующегоэжвкцией используют сжатый возцух, 45удельный расход которого принимают иэрасчета обеспечения требуемой скоростиохлажцения гранул 15-20 оС/мин,Гранулы с защитной оболочкой иэполимерного связующего с температурой 50140-150 С помешают в пресс-форму,поцогретую цо этой же температуры, ипри цавлении 1-1,5 МПа в течение 23 мин изотермической выдержки при 140150 С формуют изделие - фильтр заданных геометрических форм и размеров (плиты, скорпупй, сегменты и прочее), послечего пресс-форму раскрывают и готовый 4При изготовлении. фильтра могут быть использованы различные виды зернистых материалов как природные, так и искусственные: гравий, щебень, песок, керамические и стеклянные гранулы и пр. При использовании в качестве полимер ного связующего полиэтилена высокого давления по РОСТ 16337-77 плотностью 0,92 г/см удельный расхоц его составляет 15-30 кг на 1 м фильтра, а в зависимости от крупности зерен фильтрующего материала расход связующего принимают, кг/мч:Оля гранул с размерамизерен 5-40 мм 15-20 ,Пля зерен 0,1-5 мм 20-30 ,Пля смешанных фракций (гранул и песка) 20-25Сравнительные показатели способов изготовления фильтра иэ .зернистого материала приведены в таблице. 0,1-0,3 0,92-0,95 3-4 1,5-2,2 1-6 9,72-0,80 12-18 фильтр охлаждают цо температуры окружающей среды.Увеличение температуры нагрева зерен фильтруюшего материала свыше 220 С нецелесообразно, поскольку из-а дальнейшего снижения вязкости связующего компонента уменьшается толщина защитной оболочки, возникает опасность обнажения поверхности, а понижение темпео ратуры нагрева зерен менее 200 С не Обеспечивает условий цля образования пленки равномерной толщины и вызывает перерасхоц связующего.Температура изотермической вьпержки 140-150 С, до которой охлаждают нагретые зерна фильтруюшего материала в момент формования защитной оболочки, обеспечивает наилучшие условия отверждцения связующего при наложении давления в пресс-форме, что исключает цикл предварительного нагрева в пресс-форме (поа075 Ф 1057 воц тепла осуществляют только цля стабили зации температуры нагрева 140-150 С). Принятая скорость охлажаения 15 20 С/мин обеспечивает в течение короткого промежутка времени 3-5 мин в непрерывно 5 работающем смесителе интенсивное нанесение связующего на поверхность зерен с равномерным покрытием при постепенном нарастании вязкости защитной оболочки- капсулы. 1 ОТехнико-экономическая эффективность прецлагаемого способа заключается в том, что прецварительный нагрев зерен. фильм руюшего материала.цо 200- 220 С (беэ полимерного связующего) позволяет рез ко сократить цикл термообработки фильтра при формованию на пресс-форме, а црецло. женный метоц нанесения связующего (эжекцией) обеспечивает ускоренный и нацежный процесс наращивания на поверхности гра" 2 Онул защитной оболочки иэ полимерной пленки, которая не поацается коррозии и облацает высокими воцоотталкиваюшими свой ствами. При этом воцопоглоцение массы фильтра из зернистого материала сниже 25 но от 4-6% (в прототипе) цо 0,1-О,3%, что наряцу с этим позволяет существен-но повысить корроэионную устойчивость и эксплуатационную нацежность фильтра по коэффициенту размягчения (повысить ЗО цо 0,92-0,95 против 0,72-0,80 в прототипе) н степени эаиления в агрессивной среде (сниэить цо 3-4% вместо 12- 18% в прототипа).Прецлагаемый способ обеспечивает существенное улучшение фильтрующей способности, фильтра иэ зернистого материала по коэффициенту фильтрации, которое составляет 5-7 см/с против 1,5- 2,2 см/с в прототипе и позволяет увеличить при этом полезную межзерновую пустотность фильтра цо 3842% против 28-31% в прототипе за счет улучшения внутренней структуры фильтра и более рационального использования вводимого полимерного свяэующетто.Область наиболее эффективного, использования прЬцлагаемого способа изготовления фильтра.иэ зернистого материала в системе мелиорации, водного и сельского хозяйства - изготовление фильтруюших плит рыбоохранных сооружений, дренажных блоков фильтров поглотителей, плит крепления осушительных каналов, плит защитно-поцстилаюшего слоя животновоаческих ферм. 1Использование и способа обеспечивает высокую рыбозашитную эффективность рыбоохранных сооружений и наряду с этим обеспечивает снижение трубовых и материальных затрат эа счет сокращения расхода металла, гравия, уменьшения габарита и веса сооружения, упрощения его эксплуатации.Предлагаемый способ изготовления фильтра иэ зернистых материалов обес печивает воэможность многократной его промывки, что при высоких показателях физико-технических свойств прецопрецеляет многолетнюю работу фильтра в различ ных климатических условиях.Составитель С. КрасносельскаяРецактор А. Мотыль, Техреа С,Мигунова. - Корректор В. БутягаЗаказ 9433/8 Тираж 688 Поаписное ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., ц, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгороа, ул, Проектная, 4