Способ сепарации сыпучих материалов

О)ОЗ СОВЕТСНИ ОЦИАЛИСТИЧЕСК РЕСПУБЛИН 00,цГ и",ЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСНО аман Осн нализава ппленныхных материалов.с. 92-211.етельство СССР7 В 4/00, 1967.АЦИИ СЪПУЧИХ МАТЕ осится к техношкообразных матезовано в промьппалов, пищевой,ель изобрете-.ктивности класОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО(57) Изобретение отнлогии получения порориалов и м.б. исполленности стройматериэлектронной и т.д, Цния - повышение эфф сификации сыпучих материалов с размерами частиц 1-100 мкм за счет дез-: агрегации частиц к моменту ввода аэровзвеси в сепаратор. Для этого сыпучий материал ускоряют в газовом потоке до 1,8 О -9,8 10 м/с . Затем аэровзвесь вводят в сепаратор, например в гравитационный или инерционный пыпеуловитель, Частицы крупной фракции выделяются из газового потока за счет гравитационных или инерционных сил, Мелкие фракции выносятся газовым потоком. Укаэанный диапазон ускорений позволяет эффективно разрушать любые агрегаты порошкообразных веществ, образующихся заЖ счет действия между частицами дисперсионных, капиллярных и электрических сил. 2 табл.С:13Изобретение относится к технологии получения порошкообразных материалов, а более конкретно к тем случаям, когда имеются повышенные требования к исперсному составу используемых частиц, в частности к промьппленности стройматериалов, пищевойпромышленности, электронной промьппленности и т.д.Целью изобретения является повышение эффективности классификациисыпучих материалов с размерами частиц 1-100 мкм за счет дезагрегациичастиц к моменту ввода аэровзвесив сепаратор,П р и м е р 1, Применяют способсепарации с использованием возвратнопоточного циклона ЦН. Диапазон5 6ускорений 8,1 10 -10 ед.д. реализуют путем пропускания воздушного.аэрозоля частиц перед подачей в сепаратор (циклон) через спиральный канал длиной 1=0 8 м с внутренним диаметром 6=3 10 м с числом витковп=5, имеющих радиус закругления В=0,02 м. Максимальный размер исходныхчастиц составляет 9,7 мкм. Во всехслучаях необходимые ускорения достигаются изменением давления на входев канал. После тангенциального вводапотбка с частицами в циклон в немпроизводят выделение крупной. фракциивнутри инерционного пылеуловителя засчет сил инерции, вынос мелких фракций газовым потоком пылеуловителя.Во всех случаях управление процессом производится изменением избыточного давления на входе в канал.В табл, 1 приведены экспериментальные данные.П р и м е р 2. Для диапазона 5158,3 10 ед.д ввод частиц в газовыйпоток осуществляется с помощью камеры псевдоожижения, а указанные ускорения обеспечиваются за счет соударений лопастей мешалки с частицамипорошка. Необходимые ускорения получаются изменением скорости вращениямешалки. Экспериментальные данныеприведены в табл. 2 и для сравненияприведены данные, когда, мешалка неработает, т.е. а=0. Сепарация частицпроисходит в пылеосадительной камере(гравитационный пылеуловитель) и заключается в вводе частиц в газовомпотоке в пылеосадительную камеру,выделении крупных Фракций внутри камеры за счет сил тяжести и выносе 64377 2мелких фракций из камеры. Максимальная скорость вращения мешалки составляет п=7000 об/мин. Радиус лопастей 5мешалки В=0,02 м. Расход воздуха, проходящего через камеру псевдоожижения и пылеосадительную камеру, во всех случаях постоянный и равняетсяЯ=310 м /с. Максимальный размерчастиц с 1.Р после сепарации в пылеосадительной камере составляет йОмакс30 мкм, а для исходных частиц. 65 мкм,Получаемые ускорения могут бытьразличного происхождения, напримерускорения, обусловленные силой трения движущегося относительно частицгазового потока, ускорения за счетударов, центростремительные ускорения и т.д. Возможно также одновременное наличие нескольких причин, вызывающих ускорения частиц, Однако вкаждом конкретном случае определяющую роль играет абсолютная величинасуммы получаемых ускорений. Сепарация 25 частиц осуществляется в гравитационных или инерционных пылеуловителях,которые в практике обычно используются для целей пылеулавливания, ане сепарации частиц. Однако, если З 0 частицы диспергированы перед сепарацией предлагаемым способом, .то. становится эффекуивным использование пыле. улавливающей техники и для целейСепарации. В этом случае можно применять гравитационные пылеуловители или пылеосадительные камеры:многочисленный класс инерционныхпылеуловителей. Каждая конструкцияв принципе может использоваться для 40 сепарации во всем интервале размеров 1-100 мкм с той или иной полнотой отделения мелких Фракций, нопрактически более удобно применятькаждую конструкцию в определенном 45 диапазоне размеров частиц, так какэффективность их выделения сильнозависит от их размеров. Так, например, для размеров 20-100 мкм предпочтительно использовать пылеосадительные камеры и жалюзийные пылеуловители, для размеров 5-20 мкм - возвратно-поточные циклоны, для размеров 1-5 мкм - циклоны с водяной пленкой и скрубберы Вентури и т.д.Предлагаемый диапазон ускоренийпозволяет эффективно разрушать любыеагрегаты порошкообразных веществ,образующихся за счет действия междуТаблица центростремительное ускорение (среднее)В ед. Параметры В,43 39 ) 5,75 393,99 39 1 5,35 39 / 9,79 39 1 5,34 39 Предлагаемый способ Ускорение при ударе о стенки канала (среди.) по формуле Иачышева 7 а , ед, В 7,86 1 О 2,13 10 4,6 1 О 6,43 1 О 13541 О 7,24 1 О Суммарное ускорениеа, ед. В,1 1 О 1,О 1 О 2964 1 О 8,33 10 5,58 1 О 1,б 1 О Цавление на входе канала, Р атм 3,5 2,5 2,0 1,50,20 1,О 5 51 аксимальнь 7 й размерчастиц, вьг 7 е Оак 33 ких изилов б139 г,г г,в 3,2 з,а 7,0 3 13 ных) и электрических сил, вплоть до разрушения самого материала частицы. Верхний предел выбран из того расче 6 та, что при ускорениях а)10 ед. ц(958 10 м/с ) наблюдается разрушение материалов всех известных порошкообразных веществ, таким образом, при использовании предлагаемого способа одновременно с сепарацией происходит измельчение, интенсивность которого определяется величиной достигаемых ускорений и механическими характеристиками материала частиц.Для обоснования нижнего предела ускорений следует рассмотреть более детально причины когезии частиц. Как известно, когезия частиц между собой объясняется тремя родами сил, а именно: молекулярными или ван-дер-ваальсовыми силами, Р,ь; капиллярными силами, Р; электрическими силами, 13Поскольку молекулярное взаимодействие на 2 порядка меньше, чем ка.пиллярное, им можно принебречь.Общее выражение для силы Р, действующей между частицами, имеет вид У=У+Р +Г =2,08 10 6+0,2286+1,44 х к 10 цй =0,2306+1,44 10й , Й.Приведенный анализ не претендует на исчерпывающую. полноту, однако он дает представление о действующих силах и соответственно об ускорениях, необходимых для их преодоления.Масса шарообразной частицыш б 74 кггде о - плотность материала частиц.149Принимаем Р =4000 кг/м , тогда ш=2094 а , кг.Выражение ускорения для деагрегации двух частиц имеет вид б 43774а= - =1,10 1 О й +б,88 1 О й , м/сПодставляя в это выражение с 1=100 мкм=510 м, имеем а=1,8 10 м/с или1,8 О ед,При работе с предварительно высушенными порошками и при влажности,меньшей 503, член, учитывающий капил 10 лярное взаимодействие, исчезает, однако при этом возрастает влияниеэлектрического взаимодействия за счетуменьшения поверхностной проводимостии соответствующего увеличения куло 15 новских (свободных) зарядов, обусловленных уменьшением утечки. Таким образом, нижний предел ускорения частиц перед вводом их в пыле 4 20 уловитель составляет 1,8 1 О м/с .,что значительно выше по сравнениюс ускорениями, достигаемыми частицами при использовании известных способов, в результате чего, как видно 25 из табл. 1 и 2, повышается выходчастиц с максимальным размером 1100 мкм при их сепарации. формула изобретения30 Способ сепарации сыпучих материалов, включающий ускорение сыпучего материала в газовом потоке и ввод аэровзвеси всепаратор, сбор продуктов сепарации, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения эффективности классификации сыпучих материалов с размерами частиц 1- 100 мкм за счет дезагрегации частиц 40 к моменту ввода аэровзвеси в сепаратор, сыпучий материал ускоряют в газовом потоке до 1,8 10 7-9,8 10 м/сПараметры 8,6110 Содеркание частиц сраэмером меньшим бсРот общей массы сепарированных частиц (повесу), Х 45 8 27 34 80 г Выход сепарированныхчастиц от общей массы исходных частиц, й 100/5 98/4 100/24 100/4 100/7 28/2,25/1 а 3 мкм б 2 мкм 87/3 72/1 96/8 65/О 10/О Иэвестный способ Содернанне частиц сраэмером меньшим б,Рот общей массы сепарированных частиц (по весу) при б сопэт Х 35 12 Выход сепарнроваииыхчастиц от общей массы исходных частиц, 2 89/7 62/4 41/ 25/О 14/О 4/О амкм Р Таблица 2 Параметры Скорость вращения мешалки и, об/мин 0 100 5000 7000 2000 500 Максимальная окружная скорость вращения 1/макс 14,6 10,4 4,18,0 0,209 1,04 0 3 27 23 18 10 60 7 38 60 57 13 38 99 59 12 20 28 36 40 Содержание частиц от общей массы сепарированных частиц, % с й 10 .мкмГСодержание частиц от общей массы сепарированных частиц, % с й =10-20 мкм Содержание частиц от общей массы сепарированных частиц % с о. =20- о р 30 мкмВыход сепарированных частиц от общей массы частиц, % г е5,75 О 1,9 О .О 5,5 О 9,78 1 Оф 2,4 О Ускорения., испытываемые частицами при соударении, а, ед. К Э 0 51,0. 3,5 10 1,86 10 5,54 10 8,3310