Моделювання процесу зневоднення фільтруванням
Факторна модель процесу фільтрування (вакуум-фільтр)
Вхідними факторами процесу фільтрування є (рис. ): характеристики вихідної сировини, зокрема, гранулометричний склад вихідного матеріалу (Г1), об’ємне навантаження на операцію (Q1), вакуум і тиск повітря (w, p).
Вихідні фактори: вихід і вологість кеку (γк , Wкr), вміст твердої фази у фільтраті (βф). Проміжним фактором можна розглядати рівень пульпи у ванні вакуум-фільтра (Н).
Основними оперативними керуючими факторами процесу фільтрування є об’ємне навантаження на операцію (Q1), вакуум і тиск повітря (w, p), швидкість руху фільтрувальної поверхні (час її перебування під вакуумом, tв). Фактори, які збурюють процес: гранулометричний склад (Г1) вихідної сировини, розрідження пульпи (R). Крім того, можлива зміна фізико-хімічних характеристик твердої фази, що може суттєво вплинути на процес. Важливими конструктивними характеристиками вакуум-фільтрів, які впливають на процес і його результати, є: конструкція вакуум-фільтра, площа фільтрувальної поверхні.
Розглянемо вплив цих факторів на процес фільтрування. Зі збільшенням густини пульпи продуктивність вакуум-фільтрів збільшується. Однак при фільтруванні мулистих шламів підвищення густини пульпи до підвищення продуктивності не приводить. Найбільш сприятливий за гранулометричним складом флотаційний концентрат коксівного вугілля містить від 20 до 40 % класу –0,06 мм. При вмісту класу –0,06 мм менше вказаної норми збільшується розшарування пульпи за крупністю у ванні фільтра і погіршується процес фільтрування. При збільшенні вмісту класу –0,06 мм у пульпі (особливо якщо він перевищує 50 %) продуктивність фільтру зменшується, а вологість осаду збільшується. На ефективність роботи вакуум-фільтрів суттєво впливає розшарування матеріалу у ванні за крупністю. Одночасно зі зміною гранулометричного складу по висоті шару пульпи у ванні вакуум-фільтру змінюється вміст твердого. Якщо у переливі він становить 250 кг/м3, то на дні ванни – 500 кг/м3, тобто у 2 рази вище, ніж у верхніх шарах пульпи. На продуктивність вакуум-фільтрів істотно впливає зольність тонких класів (–0,06 мм) у флотоконцентраті, що надходить на фільтрування. Присутність глинистих частинок приводить до створення щільних осадів з малою проникністю, зниження швидкості фільтрування і забивання фільтрувальної поверхні. Додання (до 40 %) зернистого шламу крупністю 0,3 – 0,4 мм при фільтруванні тонких флотаційних концентратів є одним з методів покращення процесу фільтрування, так як збільшує пористість шару сипкого матеріалу. Продуктивність вакуум-фільтрів збільшується в 1,5 рази при флокуляції флотаційного концентрату перед фільтруванням. Крім того, при цьому полегшується віддувка осаду і знижується вміст твердого у фільтраті до 10 – 20 кг/м3 (без флокуляції 30 – 40 кг/м3). Однак при флокуляції пульпи вологість осаду збільшується. Вакуум впливає на продуктивність фільтру і вологість осаду: зі збільшенням вакууму питома продуктивність збільшується, а вологість осаду зменшується. Раціональні межі вакууму – не менше 60 – 67 кПа. Тиск стисненого повітря при віддувці не повинен перевищувати 50 кПа для запобігання пориву фільтрувальної тканини. Найбільший ефект при розвантаженні шару осаду (коржа) дає віддувка тривалістю 2–4 с. Частота обертання дисків впливає на продуктивність вакуум-фільтру і вологість осаду: зі збільшенням частоти обертання продуктивність і вологість осаду збільшуються. Оптимальна частота обертання дисків встановлюється експериментально у залежності від гранулометричного складу твердої фази. До аналогічних результатів приводить збільшення швидкості руху стрічки стрічкових вакуум-фільтрів. Зниження рівня пульпи у ванні приводить до зменшення товщини осаду, погіршення віддувки і, отже, до зменшення продуктивності вакуум-фільтра. Рівень пульпи необхідно підтримувати постійним автоматично або циркуляцією 5 – 10 % пульпи через перелив з ванни. Стрічкові фільтри менш чутливі до зміни гранулометричного складу вихідної пульпи, але вимагають попереднього згущення до 600 кг/м3 і більше.
Феноменологічна модель фільтрації (вакуум-фільтр)
- Субпроцес 1 «Набирання осаду і фільтрування води». Під дією вакууму в ванні фільтру на фільтрувальну поверхню з пульпи осаджується тверда фаза і з неї відсмоктується вода (фільтрат).
- Субпроцес 2 «Просушування осаду». Фільтрувальна поверхня виходить із пульпи і з осаду (кеку) під дією вакууму відсмоктується остаточна волога.
- Субпроцес 3 «Віддувка осаду». Для відділення кеку від фільтрувальної поверхні під неї подається стиснене повітря.
- Субпроцес 4 «Вивантаження продуктів фільтрування». Вивантаження кеку здійснюється його віддувкою стисненим повітрям і зняттям шкребками. Фільтрат проходить крізь шар осаду, отвори фільтрувальної тканини і через канали полого вала фільтру і потрапляє в розподільну головку, далі у ресивер.
Див. також
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — .
- Сергєєв П. В., Білецький В. С. Комп'ютерне моделювання технологічних процесів переробки корисних копалин (практикум) — Маріуполь: Східний видавничий дім, 2016. — 119 с.
- Білецький В.С., Смирнов В.О., Сергєєв П.В. Моделювання процесів переробки корисних копалин: Посібник / НТУ «Харківський політехнічний інститут», Львів: «Новий Світ- 2000», 2020. – 399 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Modelyuvannya procesu znevodnennya filtruvannyamFaktorna model procesu filtruvannya vakuum filtr Faktorna model procesu filtruvannya Vhidnimi faktorami procesu filtruvannya ye ris harakteristiki vihidnoyi sirovini zokrema granulometrichnij sklad vihidnogo materialu G1 ob yemne navantazhennya na operaciyu Q1 vakuum i tisk povitrya w p Vihidni faktori vihid i vologist keku gk Wkr vmist tverdoyi fazi u filtrati bf Promizhnim faktorom mozhna rozglyadati riven pulpi u vanni vakuum filtra N Osnovnimi operativnimi keruyuchimi faktorami procesu filtruvannya ye ob yemne navantazhennya na operaciyu Q1 vakuum i tisk povitrya w p shvidkist ruhu filtruvalnoyi poverhni chas yiyi perebuvannya pid vakuumom tv Faktori yaki zburyuyut proces granulometrichnij sklad G1 vihidnoyi sirovini rozridzhennya pulpi R Krim togo mozhliva zmina fiziko himichnih harakteristik tverdoyi fazi sho mozhe suttyevo vplinuti na proces Vazhlivimi konstruktivnimi harakteristikami vakuum filtriv yaki vplivayut na proces i jogo rezultati ye konstrukciya vakuum filtra plosha filtruvalnoyi poverhni Rozglyanemo vpliv cih faktoriv na proces filtruvannya Zi zbilshennyam gustini pulpi produktivnist vakuum filtriv zbilshuyetsya Odnak pri filtruvanni mulistih shlamiv pidvishennya gustini pulpi do pidvishennya produktivnosti ne privodit Najbilsh spriyatlivij za granulometrichnim skladom flotacijnij koncentrat koksivnogo vugillya mistit vid 20 do 40 klasu 0 06 mm Pri vmistu klasu 0 06 mm menshe vkazanoyi normi zbilshuyetsya rozsharuvannya pulpi za krupnistyu u vanni filtra i pogirshuyetsya proces filtruvannya Pri zbilshenni vmistu klasu 0 06 mm u pulpi osoblivo yaksho vin perevishuye 50 produktivnist filtru zmenshuyetsya a vologist osadu zbilshuyetsya Na efektivnist roboti vakuum filtriv suttyevo vplivaye rozsharuvannya materialu u vanni za krupnistyu Odnochasno zi zminoyu granulometrichnogo skladu po visoti sharu pulpi u vanni vakuum filtru zminyuyetsya vmist tverdogo Yaksho u perelivi vin stanovit 250 kg m3 to na dni vanni 500 kg m3 tobto u 2 razi vishe nizh u verhnih sharah pulpi Na produktivnist vakuum filtriv istotno vplivaye zolnist tonkih klasiv 0 06 mm u flotokoncentrati sho nadhodit na filtruvannya Prisutnist glinistih chastinok privodit do stvorennya shilnih osadiv z maloyu proniknistyu znizhennya shvidkosti filtruvannya i zabivannya filtruvalnoyi poverhni Dodannya do 40 zernistogo shlamu krupnistyu 0 3 0 4 mm pri filtruvanni tonkih flotacijnih koncentrativ ye odnim z metodiv pokrashennya procesu filtruvannya tak yak zbilshuye poristist sharu sipkogo materialu Produktivnist vakuum filtriv zbilshuyetsya v 1 5 razi pri flokulyaciyi flotacijnogo koncentratu pered filtruvannyam Krim togo pri comu polegshuyetsya vidduvka osadu i znizhuyetsya vmist tverdogo u filtrati do 10 20 kg m3 bez flokulyaciyi 30 40 kg m3 Odnak pri flokulyaciyi pulpi vologist osadu zbilshuyetsya Vakuum vplivaye na produktivnist filtru i vologist osadu zi zbilshennyam vakuumu pitoma produktivnist zbilshuyetsya a vologist osadu zmenshuyetsya Racionalni mezhi vakuumu ne menshe 60 67 kPa Tisk stisnenogo povitrya pri vidduvci ne povinen perevishuvati 50 kPa dlya zapobigannya porivu filtruvalnoyi tkanini Najbilshij efekt pri rozvantazhenni sharu osadu korzha daye vidduvka trivalistyu 2 4 s Chastota obertannya diskiv vplivaye na produktivnist vakuum filtru i vologist osadu zi zbilshennyam chastoti obertannya produktivnist i vologist osadu zbilshuyutsya Optimalna chastota obertannya diskiv vstanovlyuyetsya eksperimentalno u zalezhnosti vid granulometrichnogo skladu tverdoyi fazi Do analogichnih rezultativ privodit zbilshennya shvidkosti ruhu strichki strichkovih vakuum filtriv Znizhennya rivnya pulpi u vanni privodit do zmenshennya tovshini osadu pogirshennya vidduvki i otzhe do zmenshennya produktivnosti vakuum filtra Riven pulpi neobhidno pidtrimuvati postijnim avtomatichno abo cirkulyaciyeyu 5 10 pulpi cherez pereliv z vanni Strichkovi filtri mensh chutlivi do zmini granulometrichnogo skladu vihidnoyi pulpi ale vimagayut poperednogo zgushennya do 600 kg m3 i bilshe Fenomenologichna model filtraciyi vakuum filtr Subproces 1 Nabirannya osadu i filtruvannya vodi Pid diyeyu vakuumu v vanni filtru na filtruvalnu poverhnyu z pulpi osadzhuyetsya tverda faza i z neyi vidsmoktuyetsya voda filtrat Subproces 2 Prosushuvannya osadu Filtruvalna poverhnya vihodit iz pulpi i z osadu keku pid diyeyu vakuumu vidsmoktuyetsya ostatochna vologa Subproces 3 Vidduvka osadu Dlya viddilennya keku vid filtruvalnoyi poverhni pid neyi podayetsya stisnene povitrya Subproces 4 Vivantazhennya produktiv filtruvannya Vivantazhennya keku zdijsnyuyetsya jogo vidduvkoyu stisnenim povitryam i znyattyam shkrebkami Filtrat prohodit kriz shar osadu otvori filtruvalnoyi tkanini i cherez kanali pologo vala filtru i potraplyaye v rozpodilnu golovku dali u resiver Div takozhModelyuvannya Filtruvannya Vakuum filtr Avtomatizaciya procesu znevodnennya na vakuum filtri Giperbarfiltr Nuchfiltr Tehnologiya vakuumnoyi filtraciyiLiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2007 T 2 L R 670 s ISBN 57740 0828 2 Sergyeyev P V Bileckij V S Komp yuterne modelyuvannya tehnologichnih procesiv pererobki korisnih kopalin praktikum Mariupol Shidnij vidavnichij dim 2016 119 s ISBN 978 966 317 258 3 Bileckij V S Smirnov V O Sergyeyev P V Modelyuvannya procesiv pererobki korisnih kopalin Posibnik NTU Harkivskij politehnichnij institut Lviv Novij Svit 2000 2020 399 s