Способ регулирования газопроницаемости слоя сыпучих материалов

)4 С 22 В 1/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТЙЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(46) 23.09.85. Бюл. В 35 (72) А,Г.Захаров, В.О.Вейшедель, Б.Г.Пластинин и С.В.Лагутин (71). Химико-металлургический институт АН КазССР(56) Авторское свидетельство СССР У 265134, кл. С 22 В 1/20, 1968.Авторское свидетельство СССР В 827571, кл. С 22 В 1/16, 1979.Авторское свидетельство СССР У 1059013, кл. С 22 В 1/16, 1982.(54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗО- ПРОНИЦАЕМОСТИ СЛОЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий разделение его компонентов по крупности и их последующую двухслойную укладку, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, .с цельюувеличения количества газа, вступающего во взаимодействие со слоем приповышении его газопроницаемости,определяют сорбционную активностьвсех компонент, после чего структуру суммарного слоя Формируют такимобразом, чтобы в каждом из составляющих присутствовала хоть одна компонента с неравной нулю сорбционнойактивностью, при этом нижним по ходугаза укладывают слой с низкой газопроницаемостью, а разность высотверхнего и нижнего слоев выдерживаютравной обратному значению величинысорбционной активности нижнего слоя.= Г г, а для более газопроницаемогодавление над слоем, Р - давлениепод ним.5 Проведя подстановки в уравнение (2), получаютп - п=Р - с(Р Г - о Р Фф Рмсксм,гили10 п, - и= Ы(1-Г,)(Р, - Р). (3)Анализируя уравнение (3), видим,что его правая часть отрицательна(Ы(1-Гн ),всегда больше нуля, аРо - Р с(0) значит п - и., (О 15 те. при загрузке менее газопроницаемого материала в нижний слойувеличивается по сравнению с обратной загрузкой количество молекулгаза, вступивших во взаимодействие 20 с частицами материала. Выражение (3)применимо для слоев единичной длины.С учетом различия их высот последнеепримет видгде- высота слоя с высокой гаВ.гзопроницаемостью;- общая высота слоя;- высота слоя с низкой газоН.г30 проницаемостью, г.мУсловие максимальности п - ивыполняется при Изобретение относится к области подготовки сырья и может использоват ся в металлургической и химической промьдпленности, т.е. на всех агрегатах, работа которых основывается на,взаимодействии газового потока со слоем сыпучего материала (агломерационные машины, шахтные печи, слоевые химические реакции).Цель изобретения - увеличение количества газа, вступающего во взаимо действие со слоем при повышении его газопроницаемости,Сорбционную активность материала Г определяют, вводя в его слой определенное количество И газа и фиксируя одновременно на выходе из слоя количество прошедшего И, по ФормулеИВ - й ИсИь Ивгде И - количество сорбированногогаза (ИВ Ии)При линейностй изотерм сорбции количество поглощенных слоем единичной длины молекул рассчитывается по закону ГенриИ - Г И (1) где И - количество поглощенных слоем молекул;Г - коэффициент Генри (сорбционная активность);И - количество введенных в слойВ молекул.При двухслойной загрузке количество молекул, прошедших через верхний слой, равноИ = Ив гв.г. ИВгде Г - коэффициент Генри (слоя сВ,гвысокой газопроницаемостью).40Это количество молекул входит в нижний слой, сорбируется в немИ = Гн г ИВ(1 ГВг)э где Г - коэффициейт Генри (слоя сн.гнизкой газ опроницаемо с тью) . 45Суммарное количество молекул газа сор бированных слоем, равно сумме И и , И , т . е ,П, = ГИ В+ ГВ.ГИВ ГН.ГГВ.г В При обратной загрузке слоевматериала 50+ ГВ.гГн.г+ "н.г- н,г)Так как коэффициент Генри линейно 55 зависит от давления Г =Р, то для менее газопроиицаемого материала эта зависимость позволяет записать Г,ц.(5)Вг нг ГгСледует оптимально выдерживать такие высоты слоев с высокой и низкой газопроницаеиостью, чтобы их разница была равна обратной величине коэффициента Генри для слоя с низкой газопроницаемостью.П р и м е р 1. Предлагаемым способом проводят регулирование газопроницаемости слоя сыпучего материала, состоящего из двух компонент Лисаковского обжиг-магнитного (ЛОИК) и гравитационно-магнитного (ЛГИК) концентратов. Исследуют три способа загрузки - внизу крупный материал (ЛГИК), вверху мелкий (ЛОИК); внизу мелкий материал, вверху крупный; смешанная загрузка - обе компоненты равномерно перемещены друг с другом. При раздельной загрузке высота слоя мелкого материала 50 мм, крупного 100 мм. Разделение материалов проводят на ситах, а перемешивание - на лабораторном тарельчатом окомкоКоличество сорбированного газа, 7 Газопроницаемость, м с /Ра 108 Скоростьгелия,мм/с СОт Воздух Водород 1 11 1 11 1 11 х п 6 6 6 6 6 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 0 68 8 72 17 78 21 80 11 85 6 6 6 6 6 10 74 9 77 15 80 31 78 24 6510 59 16 76 12 77 20 79 22 82 12 19 23 27 36 21 83 8 80 41 86 47 3 1180 вателе. Газопроницаемость определяют по стандартной методике.Сорбционную активность каждой компоненты по отношению к заданному газу (СО, Н 2 и воздух) определяют пропуская через ее слой высотой 100 мм поток гелия, в который импульсно вводят 20 см исследуемого газа, Количество его на выходе фиксируют детектором хроматогра фа ЛХМ 8-МД, В данном случае сорбционная активность обеих компонент сыпучего материала по отношению ко всем изучаемым газам не равна нулю.Результаты экспериментов по опре делению газопроницаемости и количества сорбированного газа при различных скоростях газоносителя сведены в табл. 1, где 1 - внизу крупный материал (ЛГМК), 11 - внизу мелкий материал (ЛОМК), 111 - смешанная загрузка,Анализ табл. 1 показывает, что раздельная загрузка материалов при водит к повышению газопроницаемости, а при формировании структуры суммарного слоя по предлагаемому способу увеличивается количество газа, всту- пившего во взаимодействие с поверхностью частиц слоя.П р и м е р 2. Предлагаемым способом проводят формирование структуры суммарного слоя из ЛОМК и ЛГМК с подбором оптимального соотношения35 высот составляющих слоев по уравнению (5). Перед экспериментом определяют коэффициент Генри слоя из мелких частиц по отношению к Н, СО, воздуху. Для исследованных газов численные значения оказываются близкими и их среднее значение равно 50 м ,Тогда при длине слоя 395 4ЛГМК 0,085 м слой ЛОМК необходимовзять длиной 0,085 - Зрг= 0,02или 3 р = 0,065 м. Высота суммарногослоя равна 15 см, т.е. такая каки в предыдущем случае.Полученные по определению количе.ства газа, вступившего во взаимодействие со слоем, результаты приведены в табл. 2.Анализ табл, 2 показ вает, чтопереход к структуре слоя, сформированной по предлагаемому способу,позволяет значительно увеличитьколичество газа, вступившего во взаимодействие с частицами материала,Причем разница в количествах сорбированных газов при их загрузке попервому и второму способам в среднемсоставляет для водорода, СО и воздуха 58, 63 и 697.Эти цифры в примере 1, когдане производят подбор оптимальногосоотношения между высотами составляющих слоев, соответственно равны 55,59 и 667, т.е. эффективность подборапредлагаемого соотношения между высотами слоев равна в данном случае3 - 47.При отклонении от оптимальногосоотношения в сторону увеличения высоты слоя с низкой газопроницаемостью ( = 7,5 см; 8= 7,5 см) отмеченная разница в количествах сорбированных газов меньше, чем в оптимальном случае и равна 51, 56 и 607.Применение предлагаемого способапри формировании структуры слоев сы.пучих материалов обеспечивает повышение в 2-4 раза количества газа,вступающего во взаимодействие с егочастицами, при сохранении эффекта,повышения газопроницаемости по сравнению со смешанной загрузкой,Таблица 11180395 Таблица 2 Количество сорбированного газа, % Газопроницаемость, м. с/Ра 1011 1 11 0 0 7 5,72 О. 10 36 5,45 Составитель В.Чижиковаедактор Н.Гунько ТехредЖ.Кастелевич Корректор И.Муска 855/23 Тираж 582 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.