Способ промывки твердой фазы
Изобретение относится к промывке твердой фазы жидкостью и может быть использовано в металлургии, машиностроении при промывке металлических изделий от растворимых компонентов в процессах нанесения покрытий, травления, обезжиривания, в химической промышленности при промывке твердой фазы. Цель изобретения - повышение эффективности промывки. Способ промывки твердой фазы включает многоступенчатую обработку жидкостью, продолжительность или удельная мощность обработки или их произведение на каждой последующей ступени в 1,5-20 раз больше, чем на предыдущей, отношение произведений продолжительности обработки и удельной мощности обработки на каждой ступени устанавливают равными отношению коэффициентов массоотдачи на каждой ступени. регулирование продолжительности удельной мощности промывки или их обеих одновременно при поддержании одинаковой массоотдачи на каждой ступени позволяет повысить эффективность промывки твердых веществ и изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU „„> 608247
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
rlPH rHHT СССР (21) 4373066/27-02 (22) 02.02.88 (46) 23.11.90. Бюл. !(- 43 (71) Научно-производственное объединение по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии пЭнергостальп и Государственный научно-исследовательский и проектный институт металлургической промышленности "Гипросталь" (72) И.A.Âàéíøòåéí, А.Б.Ыандыба, Л.Н.Кононенко, Н.В.Гринберг и О.Ф.И1естаковский (53) 622.794.2 (088.8) (56) РИ: Химия, 1985, !! - 24, реф.
24Л482.
Романков П.Г., Курочкина !1.И.
Экстрагирование из твердой фазы.
Л.: Хия, 1983. (54) СПОСОБ ПРОИЬ!ВКИ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ (57) Изобретение относится к промывке твердой фазы жидкостью и может быть использовано в металлургии,маИзобретение относится к промывке твердой фазы жидкостью и может быть использовано в металлургии, машиностроении при промывке металлических изделий от растворимых компонентов в процессах нанесения покрытий, травления, обезжиривания, в химической и гидрометаллургической промышленности при промывке твердой фазы.
Целью изобретения является повышение эффективности промывки за счет (51)5 С 23 G 1/00 С 25 D 21/08 шиностроении при промывке металлических изделий от растворимых компонентов в процессах нанесения покрытий, травления, обезжиривания, в химической промышленности при промывке твердой фазы. Цель изобретения — повыше—— ние эффективности промывки. Способ промывки твердой фазы включает многоступенчатую обработку жидкостью при продолжительности чли удельной мощности обработки или и.. произведении на каждой последующей ступени в 1,5
20 раз больше, чем на предыдущей,отношение произведений продолжительности обработки и удельную мощности обработки на каждой ступени устанавливают равными отношению коэффиIIHpHToB массоотдачи на каждой ступени. Регулирование продолжительности удельной мощности промывки или их обеих одновременно при поддержании одинаковой массоотдачи на каждой ступени позволяет повысить эффективность промывки твердых веществ и изделий. 1 з.п. ф — лы, 1 табл. одинаковой массоотдачи на каждой ступени.
Способ промывки твердой фазы включает многоступенчатую обработку жидкостью при продолжительности или удельной мощности обработки или их произведении на каждой последующей ступени в 1,5-20 раз больше, чем на предыдущей. Отношение произведений л, продолжительности обработки с, на ее удельную мощность I, на каждой! б08247 ступени устанавливают равным отношению базовых безразмерных коэффициентов массоотдачи К на каждой ступени:
5 (,,Е,: 2Е:...: о,I
2 где К„= Кф;
K2 = К/8,..., К = К/ ;!
К вЂ” нормирующий коэффициент массоотдачи.
1
К вЂ” — — — — ——
i/,+ i/Ð, +...+ 1/Р, где (3,, 1,..., P; — эффективней сред. ний эа ступень базовый коэффициент массоот- 20 дачи, определяемый экспериментально при одинаковых интенсивностях и про- 25 должительности обработки.
В процессе промывки твердой фазы вследствие уменьшения в ходе процесса доли конвективной составляющей в gp пользу диффузионной составляюшей происходит соответствующее снижение эффективности промывки на каждой последующей ступени промывки. Величина этого. снижения зависит от каждого конкретного случая. Чем короче продолжительность промывки на ступени, чем меньше пористость (шероховатость), тем заметнее изменение механизма промывки и коэффициента р В реальных 40 промьппленных процессах промывки эти изменения сглажены, так как на каждой ступени одновременно осуществляется несколько механизмов процесса.Практически снижение эффективности на каж- 45 дой ступени каскада происходит в 1,5—
20 раз. В соответствии с этим для достижения одинаковой эффективности необходимо в .такое же число раз изменить отношенйе произведения удельной мощности обработки на продолжительность.
При увеличении указанного произведения более чем в 20 раз, т ° е. больше верхнего предела, происходит уменьшение общей эффективности,так как увеличение отношения на последующих ступенях должно производиться за счет уменьшения произведения на предшествующих ступенях, что будет сопровождаться уменьшением массоотдачи на этих ступенях и неполностью компенсироваться увеличением массоотдачи на последующих ступенях (это справедливо при сохранении обшей продолжительности процесса и затрачиваемой мощности; при возможности увеличить суммарную продолжительность или энергию соотношение произведений может быть и больше чем верхний предел, но это не обеспечивает достижения повышения эффективности без увеличения общей продолжительности или энергии).
При установлении произведения продолжительности обработки на ее удельную мощность меньше чем в 1,5 раза на последующих ступенях по сравнению с предыдущей, т.е. меньше нижнего предела, общее увеличение эффективности незначительно и не компенсируется (в технологическом и технико-экономическом смысле) определенным усложнением технологического процесса (установление разной продолжительности или удельной мощности на разных ступенях каскада), Более точно требуемое изменение отношения произведений устанавливают на основании экспериментов и расчета базового коэффициента массоотда чи, по формуле
F O1 — FO1-1 э л, 1 безразмерный параметр массоотдачи (аналог числа
Фурье), где F 01
Б; (1+У; )-7;-С, 1-С;
01
1 где 7 = относительный объем жидкости; удельный вынос жидкой фазы, л/м
2. удельный расход ча
Я.. промывку,л/м относительное остаs° -= - =s /s
1 О точное загрязнение;
Ч (С1 . - с;);
S0 с!С о — масса загрязнений;
С, = С /С О вЂ” относительная концентрация загряз нений, Требуемого отношения произведений можно постичь путем подключения к ступеням каскада внешних источников энер1608247!
О!
30
40
50
55 гии, например ультразвука с различной интенсивностью, изменения мошности насосов в системах циркуля— ции жидкости на различных ступенях каскада, изменения давления струй на разных ступенях каскада, длины секций каскада, объемов промывной жидкости к твердой фазе, расхода и/или давления сжатого. воздуха, изменения числа оборотов мешалки.
Пример 1, Синтетический магнетит (10 r сухого продукта) промывают в дистиллированной воде путем обработки осадка в стакане механической мешалкой в течение 2 ч. Осадок отстаивают в магнитном поле в течение 5-10 мин, осветленную воду декантируют и анализируют для расчетов коэффициентов массоотдачи и других показателей промывки. На следующей ступени операции повторяют.Осадок анализировали на содержание остаточного сульфат-иона, которое составляло 320 мг/г твердой йазы.
Пример ы 2-6. Продолжительность каждой последующей ступени обработки больше, чем на предыдущей.
Остаточное содержание сульфат-ионов соответственно составляло 325, 280, 300 и 290 мг/л.
Пример 7. Продолжительность обработки на каждой ступени промывки устанавливают на основании расчета базовых коэффициентов массоотдачи при одинаковых продолжительностях. Исходя из данных примера 1 они составили на трех ступенях промывки
9,5 ° 10, 5"10 и 2 ° 10 с . Используя эти данные, рассчитали коэффициенты пропорциональности К = 1,4 х х 10, К = 1,5K, К = 28,1Х, К = — 70,47., на основании чего продолжительности обработки должны быть равны: ь, = 360 ° 0,015 = 5 мин; — 360 0,281 = 100 мин;
1,>= 360 0,704 = 250 мин.
При указанных продолжительностях обработки остаточное содержание сульфат — ионов снизилось до 250 мг/г.
Пример 8. Поток катодных матриц с осадком хрома после его электролитического осаждения подвергали противоточной трехступенчатой промывке от остаточного раствора хромовой кислоты. Промывку осуществляли методом погружения матриц в промывную ванну, выдерживали в течение 5 мин и переносили в следующую ванну. каждой ванне подводили источник ультразвуковых колебаний с удельной мощностью 0,5 BT/см поверхности катодных матриц ° Удельный вынос
2,4 л/ч, удельный расход воды
50 л/ч, начальная концентрация С вЂ” 285 г/л, исходная концентрация в промывной воде С И = О, эффективность промывки 99,977.
Пример 9. Условия примера соответствуют предыдущему, но отношение произведения продолжительности обработки и удельной мошности ультразвука, подведенной к разным ступеням каскада, устанавливают равным отношению коэффициентов массоотдачи на каждой ступени. Эффективность промывки составила 99,987.
Пример 10. Проволоку промывали струйно-возвратным методом в трехсекционной ванне при противоточном движении воды, скорость движения проволоки 20 м/мин, длина каждой секции
1 м, время контакта в каждоч секции
3 с, расход сжатого воздуха на создание водовоздушного потока и интенсификацию процесса 80 м /ч. 3
Пример 11. Проволоку промывают аналогично исходному примеру. Длина каждой, секции изменена так, что продолжительность обработки в последующих больше, чем в предыдущих, в
1,5 и в 1,3 раза. Расход воздуха на этих ступенях соответственно равен
18,27 и 35 м . На единицу поверхносэ ти проволоки интенсивность обработки пропорциональна расходу воздуха, так что в этом примере соотношение
Е (. I g . Iq составляет )8 27 35 или
1:1,5:2, а соотношение произведений с.г: I>(.з 1 2 25 3 82 Эф фективность промь вки незначительно возросла, остаточное загрязнение
1,8%.
Пример 12. Условия примера соответствуют исходному примеру, но длину секций устанавливали соответственно 0,2, 0,5 и 1,5 м. Расход воздуха на этих ступенях соответственно
7,18 и 55 м /ч. Соотношение произведений I : Iz z I>c з I:6,5:58,5 °
Эффективность промывки возросла до
997 при одновременном сокращении габаритов установки.! б08247
1. Способ промывки твердой базы, включающий многоступенчатую обработОтношение твердой 4а олкительно интенсивно
Интенсивностей Проичвеле ла)ителвностей ик проивве на равных х
"ь/ "г
2/ 3 г 2 г 3
1 320 мт /г
22 7 325 иг/t з гг,7
1,4
3,5 325 иг/г
1,4 3,5 1!
9,S 28о w /t
1,7
19,5 1
1,7
1,5 зоо )/г
),5 1
1,5
6 290 иг/г
2,5 250 w /г
20 2,5 1 о,озх
6 0,022
1 о»
1,3 225 1,69 1,82
Эк
1>5 1,3 1,5
2,6 3 2,6 3
Составитель 1".).Йпатов
Техред Л.Серд)окова
8,5 9 12
Корректор Л.Бескид
Редактор 0.10рковецкая
Заказ 3597 Тираж 821 Подписное
ВНК1ПЯ f îñóäàðñòâe))íoãо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, 1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101
Конкретные режимы промывки проволоки и полученные результаты по примерам 1-12 приведены в таблице °
Как видно из таблицы, регулирование продолжительности, интенсивности
Промывки или их одновременно при поддержании одинаковой массоотдачи на каждой ступени позволяет повысить
» эффективность промывки -веществ и изделий.по сравнению с известным способом.
Формула и з о б р е т е н и я
Синтетическим иагнетит (CM1, л л
» (z» о
120 инн
СИ, С, 5, 15 и ьт
- З4О с, - 50, Сг - 7О и с,240 иии
СМ, 8, - )О, 17 и (»
- ззо
Ог» 120 н о2
" 180 мин
СМ C,- )О, о„„50 и . 300 иин
Сг1, о, 5, Oz» lOO и с<., ° 250 иик
Хром электролитический (ХЭ), » т» g »
» O,5 Вт/см
X3, Z) О,оч, 1г»о,ги
1q 1,2 Вт/си г\ г»3
3с, О!» Цг™
* О 27 и /ч
Проволока, с, » л
° *2,ог»зи
4 с; I)> 18, Яг» 27 н О)
З5 м /ч
»
Проволока, * 0,6, "г 1,5 н g"" 4,5 с; О
7 02 - )8 и т
Qy» 55 и /ч ку жидкостью, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с пелью новы)пения эффективности промывки, продолжительность или удельную мощность обработки или их произведение на каждой последующей ступени устанавливают в
1,5-20 раз больше, чем на предыдущей.
2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что отношение произведения продолжительности и удельной мощности обработки на каждой ступени устанавливают равным отношению коэффициентов массоотдачи на каждой ступени.
