Способ разделения суспензий

 

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ , заключающийся в том, -что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, около которого создают переменный перепад давлений, о тлишающийся тем, что, с целью повышения эффективности регенерации фильтровального элемента из магнитострикционного, пьезокерамического или металлокерамического материала при одновременном снижении энергетических затрат на процесс регенерации, переменный перепад давлений около фильтрованного, элемента создают путем подачи на него переменного электрического напряжения с частотой, равной резонансной частоте колебаний фильтро (П вального элемента.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬПИЙ (21) 3397930/23-26 (22) 18.02.82 (46) 07.12,83. Бюл. Ð 45 (72) В.С.Ямщиков, .В.A.Áåëoçåðîâ, О.П.Смирнов, Г.Б.Федоров и Л.И.Назарова (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (53) 628.337(088.8) (56) 1. Авдеев Н.A. Волобуев Н.К., Ермилов A.Ñ. и др. Акустический метод разделения суспензий. Сб. Акустическая и магнитная обработка ма. териалов. М., 1966, с. 79-83, 2. Фридман В.M. Ультразвуковая химическая аппаратура. M., Машиностроение", 1967, с ° 155-256.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 651829, кл. Ь 01 3) 37/00,03.03.75.

„„SU„„ 058581 А

3(59 В.01 0 29 38! В 03 В 5/02 (54) (57) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ, заключающийся в том, .что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, около которого создают переменный перепад давлений, о тл и . а ю шийся тем, что, с целью повьпаения эффективности регенерации фильтровального элемента из магнитострикционного, пьезокерамического или металлокерамического материала при одновременном снижении энергетических затрат на процесс регенерации, переменный перепад давлений около фильтрованного. элемента создают путем подачи на него переменного электрического напряжения с частотой, равной резонансной частоте колебаний фильтровального элемента.

1058581

10

Изобретение относится к процессам обогащения и может быть использовано для разделения суспензий и очистки их от механических примесей при проведении классификации, обезвоживания и фильтрования.

Известен способ классификации суспензий, заключающийся в том, что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, который по периферии установлен на гибком элементе и приводится в колебательное движение волноводом, соединенным с магнитострикционным излучателем (1) .

Однако данный способ не позволяет испольэовать большие просеивающие поверхности, обеспечивающие высокую производительность процесса. Это связано с тем, что волновод, соединенный с центральной частью фильтра, не обеспечивает синфазного колебания по всей поверхности фильтра.

Известен способ фильтрования, заключающийся a том, что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, который очищается от образующегося осадка ультразвуковыми колебаниями, излучаемыми навстречу потоку фильтрата (2) .

Этот способ характеризуется недостаточной регенерацией фильтровальнога элемента из-за быстрого затухания ультразвуковых колебаний в фильтрате.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае- мому результату является способ фильтрования, заключающийся в создании на фильтровальном. элементе постоянного перепада давления и периодического движения суспенэии )3j .

Однако при известном способе фильтрования осуществляют непрерывное колебание всей жидкости в корпусе аппарата. Это требует больших энергетических затрат, особенно при больших перепадах давления на плотных фильтровальных элементах, имеющих низкий коэффициент живого сечения.

Целью изобретения является повышение эффективности регенерации фильтровального элемента из магнитострикционного, пьезокерамического или металлокерамического материала при одновременном снижении энергетических затрат на процесс регенерации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделения суспензии, заключающемуся в том, что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, около которого создают переменный перепад давлений, последний создают путем подачи на фильтровальный элемент переменного электрического. напряжения с частотой, равной резонансной частоте колебаний фильтровального элемента.

На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа разделения суспензий; на фиг. 2 — схема фильтровального элемента в момент фазы расширения его (регенерация); на фиг. 3 — то же, в момент фазы сжатия (разделение суспензии) .

Устройство содержит корпус 1, фильтровальный элемент 2, представляющий собой, например, кольцевой пакетный излучатель, изготовленный иэ магнитострикционного материала, и обмотку 3. В корпус 1 вмонтированы путрубок 4 для подачи исходной суспензии и патрубок 5 для сброса осадка. Торцы кольцевого фильтровального элемента 2, закрытые крышками б, которые стянуты тягами 7, образуют камеру 8. Верхняя крышка б снабжена патрубком 9 для отвода фильтрата.

20 Способ осуществляется следующим образом.

Обрабатываемую суспензию подают по патрубку 4 в корпус 1 устройства и, соответственно, на фильтроваль25 ный элемент 2. Эа счет постоянного перепада давления на фильтровальном элементе 2 происходит разделение суспенэии:на фазы. Фильтрат поступает в камеру 8, образованную фильт30 ровальным элемент 2 и крышками б, и затем отводится через патрубок 9.

На обмотку 3 фильтровального элемента 2 подают переменное электрическое напряжение от ультразвукового гене35 ратора (не показан), В фильтровальном элементе 2 на его резонансной частоте за счет магнитострикционного эффекта возникают упругие колебания.

При этих колебаниях фильтровального

40 элемента 2 происходит движение суспензии в непосредствеиной близости от егo поверхности. За счет этих пограничных гидродинамических потоков происходит разрушение слоя из взвешенных частиц на поверхности фильтровального элемента и отвод их из этой области. Это приводит к повышению производительности процесса разделения. Кроме того, вторичные эффекты ультразвукового поля, возни50 кающие в пограничной области, а именно акустический ветер и радиационное давление, будут препятствовать попаданию частиц на поверхность фильтроэлемента. Сгущенный продукт

55 отводится из корпуса 1 через патрубок 5.

В лабораторных условиях проводилось .опробование данного способа разделения суспензий. В качестве фильтровального элемента использован цилиндр из металлокерамики

ГОСТ 12456-72 (на основе никеля) с резонансной частотой 18 кГц (радиус фильтра равен 5 см ) . Подобные фильтровальные элементы находят ши1058581 рокое применение в практике очистки, жидкостей. Процесс осуществлялся при постоянном перепаде давления 0,7 Kr/см1. В цилиндре возбуждались радиальные колебания при подаче на него переменного напряжения с амплитудой 600 В от генератора

УЗМ-1,5. В качестве суспензии использовалась вода с угольными частицами дисперсностью от 5 мкм до 100 мкм и концентрацией 200 мг/л. При этом удельная -производительность фильтрования составляла 50 м/ч, а тонкость фильтрования 3-5 мкм. Известный способ фильтрования обеспечивал удельную производительность 32 м/ч.

Возбуждение фильтровальных элементов осуществляют на резонансной частоте, величина которой зависит от его геометрических размеров и для каждого конкретного случая .рас( считывается по известным формулам.

Обычно эта частота находится в диапазоне 15 — 40 кГц. Магнитострикторы составлены из отдельных пластин, которые стянуты между собой и могут пропускать жидкость при постоянном перепаде давления, A степенью натяжения.можно регулировать зазоры между пластинами и, соответственно, площадь живого сечения. Фильтровальные элементы, изготовленные по

ГОСТУ 12455-72 из пьеэокерамики, обладают пьезосвойствами, а некоторые, изготовленные из металлокерамики, например, на основе никеля, обладают магнитострикцибнными свойствами.

Поэтому при подаче электрического напряжения в них возбуждаются мощные упругие колебания. Причем в фильтровальных элементах в зависимости от технологического процесса можно возбуждать различные виды упругих колебаний: радиальные (направленные вдоль радиуса), осевые и изгибные. При радиальных колебаниях возникают потоки жидкости, перпендикулярные поверхности фильтровального элемента. Эти потоки разрушают слой частиц и препятствуют попаданию твердой фазы на поверхность фильтровального элемента. В случае осевых колебаний в пограничном гидродинамическом слое происходит движение жид/ кости, параллельное поверхности фильтровального элемента. Кроме того, при этом происходит периодическое изменение размеров ячеек фильтра, что также способствует повышению производительности процессов разделения и повышения их эффективности, Возможно совместное возбужде10 стержневые.

В данномг способе около фильтровального элемента создается мощное ультразвуковое поле, в котором возникает кавитация, В зонах разряжения ультразвукового поля происходит образование газовых пузырьков, а в зонах давления оии захлопываются с образованием больших местных давлений, достигающих нескольких сот атмосфер. Под действием кавитации возникает дополнительный эффект— происходит обеээараживание суспензии, т.е. отмирание. различных патогенных микроорганизмов. Бактерицид25 ный эффект позволяет устранить s схеме очистки операцию обеззараживания.

Эксперименты показали, что производительность фильтрования предла-.

45 ние отдельных видов колебаний. Возбуждение определенного вида колебаний осуществляется за счет соответствующей схемы намотки проводника на фильтровальный элемент. Возбуждение всех видов колебаний в фильтровальном элементе проводиТся на резонансной частоте. Фильтровальные элементы в предлагаемом способе могут быть использованы разной формыг цилиндрические, плоские, кольцевые, гаемого способа разделения суспеизий на 50-80 Ъ выше производительности известных способов., Кроме того, при осуществлении предлагаемого способа в несколько раз сокращаются энергетические затраты. Это связано с тем, что переменное движение сообщается не всей жидкости, которая. находится в аппарате, а только части ее, расположенной около фильтровального элемента. Вторичные эффекты, возникающие в ультразвуковом поле в пограничной зоне, повышают эффективность фильтрования, поскольку препятствуют прохождению к фильтровальному элементу взвесей (в том числе вэвесей, размеры которых меньше размеров отверстий фильтровального элемента) .

При осуществлении данного способа не нужен дополнительный звуковой преобразователь для создания переменного перепада давления. Кроме. того, при таком виде колебания повышается эффективность очистки иэ-за изменения размеров отверстия фильтровального элемента. При удлинении фильтровального элемента отверстия увеличиваются и происходит вынос частиц из его отверстий. При другой фазе уменьшается размер отверстий фильтровального элемента.

1058581

Фиг.,7

Составитель Л, Бузмакова

Техред И,Метелева, Корректор Л.Патай.Редактор М. Бандура

Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 9774/3

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул. Проектная, 4