Способ измельчения суспензий

 

1. СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ путём столкновения соосно направленных встречных незатопленных струй, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, струи суспензии формируют прерывистыми, а скЬрость столкновения принимают из условия, что время взаимодействия сталкивающихся элементов струй составляет О,.6-1,0 периода релаксации суспензии в объеме каждого элемента струи. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что длина сталкивающихся элементов -струй в - 1,1-50 раз больше диаметра максимального куска твердой фазы суспензии. 3.Способ по п. 2, о т л ичающийся тем, что расстояние между элементами струй в 5-100 раз превышает длину сталкивающихся элементов. 4.Способ по пп. 1-3 о т л ичающийся тем, что, с целью снижения давления подаваемой в струеформуюпще i приспособления суспензии, в последнюю вводят при- I садки, увеличивающие ее вязкость. (О 5.Способ по п. 4, о т л ичающийся тем, что перед измельчением суспензию охлаждают. 6.Способ по пп. 4 и 5, отличающийся тем, что на измельчаемую суспензию воздействуют постоянным электромагнитным полем.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) () 1) 4(5)) В 02 С 19/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2636190/29-33 (22) 22.06.78 (46) 30.04.85. Бюл. В 16 (72) М.М. Иванов и Е.В. Николаев (71) Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промышленности (53) 621.926.9(088.8) 56) 1. Авторское свидетельство СССР

Т) ° 491406, кл. В 02 С 19/06, 1973. 2. Патент США У 3701485, кл. 241-5, 1970 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

СУСНЕНЗИИ путем столкновения соосно направленных встречных незатопленныхструй, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, струи суспензии формируют прерывистыми, а скорость столкновения принимают из условия, что время взаимодействия Сталкивающихся элементов струй составляет

0,.6-1,0 периода релаксации суспензии в объеме каждого элемента струи.

2. Способ по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что длина сталкивающихся элементов .струй в

1,1-50 раз больше диаметра максимального куска твердой фазы суспензии.

3. Способ по п. 2, о т л ич а ю шийся тем, что расстояние между элементами струй в

5-100 раз превышает длину сталки- . вающихся элементов.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и-. ч а ю шийся тем, что, с целью снижения давления подаваемой в струеформующие приспособления суспензии, в последнюю вводят при- ) садки, увеличивающие ее вязкость.

5. Способ по п. 4, о т л ичающий с я тем, что перед иэмельчением суспензию охлаждают. 6. Способ по пп. 4 и 5, о т л ич а ю шийся тем, что на измель. чаемую суспензию воздействуют постоянным электромагнитным полем.

1152655

15

25

35

45

Изобретение относится к технологии диспергирования суспензий и может найти применение в химической, горнообогатительной и металлургической областях индустрии, а также в промьппленности строительных материалов.

Известен, способ измельчения шламов путем столкновения встречно напФ равленных затопленных струй с классификацией начального шлама и продукта помола j1j .

Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса ввиду значительного расхода энергии на преодоление торможения струй, движущихся в суспензии, и демпфирующего действия жидких прослоек, разделяющих сталкивающиеся частицы твердой фазы.

Наиболее близким к изобретению является способ измельчения суспензий путем столкновения соосно направленных незатопленных струй j2) .

При реализации этого способа давление суспензни в магистрали, питающей сопла, составляет 5002000 фунта/кв.дюйм, что соответствует 35-140 атм. Расчеты показывают, что при таком давлении скорость сталкивающихся струй составляет

80-160 м/с. При такой скорости прослойки жидкости между частицами иэмельчаемого материала суспензии пластически деформируются в зоне столкновения, что снижает эффективность диспергирования. Кроме того, при непрерывном истечении струй искажается в нежелательном направлении фронт сталкивающихся участков струй вследствие воздействия на последние некоторой части отразившихся фрагментов суспензии.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса измельчения.

Для достижения этой цели в способе измельчения суспензий путем столкновения соосно направленных встречных незатопленных струй, последние формируют прерывистыми, а скорость столкновения принимают из условия, что время взаимодействия сталкивающихся элементов струй составляет 0,6-1,0 периода релаксации суспензии в объеме каждого элемента струи.

Длина сталкивающихся элементов струй в 1,1-50 раз больше диаметра максимального куска твердой фазы суспензии, а расстояние между элементами струй в 5-100 раз превышает длину сталкивающихся элементов.

Кроме того, с целью снижения давления подаваемой в струеформующие приспособления суспензии, в последнюю вводят присадки, увеличивающие ее вязкость.

Перед измельчением охлаждают .суспензню.

На измельчаемую суспензию воздействуют постоянным электромагнитным полем.

Согласно релаксационной гипотезе соударения жидкости с твердыми телами характер деформации жидкости определяется продолжительностью взаимодействия ° В случае, когда время взаимодействия меньше или равно периоду релаксации данной жидкости, последняя разрушается как твердое тело. В этом случае частицы материала, находящиеся в виде взвеси в жидкости, при встречном соударении струй взаимодействуют не только друг с другом, но и с прослойками жидкой фазы как с твердой средой, в результате чего большая часть энергии движущихся струй расходуется на разрушение твердой фазы суспензии.

Время взаимодействия определяется скоростью сталкивающихся струй, поэтому для реализации предлагаемого способа необходимо, чтобы скорость взаимодействующих струй была больше определенной величины, рассчитанной, исходя из значения времени релаксации жидкой среды суспензии.

Предлагаемый способ измельчения суспензии с наибольшим успехом может быть реализован в случае прерывистого характера движения струй, так как в случае непрерывного движения при высокой скорости струи ведут себя подобно двум твердым сталкивающимся стержням, оказывая значительную реакцию на струеформующие приспособления л затрудняя осуществление процесса. Кроме того, при столкновении струй часть суспензии после столкновения может в результате изменения направления взаимодействовать со струями, тормозя и отклоняя их.

1152655

Длина стал- Скорость

1 Диаметр сопел, мм

Способ кивающихся элементов, мм струй, 8 непрерывное истечение

120

Известный

31

Предлагаемый

1О

250

380-400

ВИЯМИ Заказ 2373/6 Тираж 584 Подписное филиал ППП "Патант", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Время столкновения отдельных элементов струй должно быть меньше (0,6-1,0) периода релаксации жидкости суспензии в объеме каждого элемента, причем целесообразно, чтобы длина элементов была больше диаметра максимального куска твердой фазы, так как в последнем случае в момент столкновения элементов струй частицы нзмельчаемого.материала со всех сторон окружены средой (всестороннее сжатие), имеющей свойства твердой фазы, что способствует более полному разрушению измельчаемого продукта. Оптимальная длина сталкивающихся элементов в зависимости от крупности твердой фазы суспензии находится в пределах 1,1-50 величин диаметра максимального куска измельчаемого материала.

Расстояние между отдельными эле,ментами струй выбирается из условия предотвращения столкновения движущихся в зону измельчения элементов струи с осколками предыдущих порций суспензии, образовавшихся после их взаимодействия. В зависимости от свойств измельчаемой суспензии и параметров измельчения такое условие имеет место, когда расстояние между элементами струй в 5-10 раз превышает их длину.

Время релаксации выражается формулой = g W/6 КТ, где — вязкость жидкостн1 W — - коэффициент вращательного трения молекул; K— константа Больцмана и Т вЂ” абсолютная температура.

Как видно из приведенной формулы, время релаксации зависит от вязкости жидкости, подвижности моле кул и температуры. Поэтому для снижения затрат на измельчение за счет снижения значения скорости, обеспечивающей хрупкое разрушение суспензии при столкновении, что может быть достигнуто увеличением времени релаксации, необходимо уменьшение температуры суспензии, 1О увеличение ее вязкости и воздействие на нее во время столкновения постоянного электромагнитного поля, тормозящего переориентацию молекул жидкости при силовом воздейст15

Пример. Проводилось измельчение водной суспензии известняка

20Х-ной концентрации с плотностью

2б 1,2 кг/л. Крупность исходной суспен. зии соответствует 427 остатка на сите 0,08 мм, размер максимального зерна твердой фазы 2 мм.

Время релаксации жидкой фазы

as составляет 25 ° 10 с.

В таблице приведены основные параметры процесса измельчения суспензии, осуществленного по известной и предлагаемой технологиям. !

Предлагаемый способ значительно более эффективен, чем известный, позволяет существенно снизить расход энергии на тонкое диспергиро35 вание, а также получить продукты с новыми качествами, в том числе повышенной дисперсности, чистоты, а также с особым состоянием вновь образованной поверхности.

Давление в Остаток на симагистрали, те 0,08 мм атм измельченной суспензии, 1