Способ получения трехфазной пены и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: в отличие от воздушного барботирования жидкой пульпы с твердым материалом, согласно изобретению одновременно, но раздельно осуществляют процессы диспергирования твердой фазы воздушным вихревым потоком и вспенивание путем продувки воздухом вращающегося с большим центробежным ускорением слоя пенообразующей жидкости с последующим смешением образовавшихся двух потоков. Рабочая камера выполнена в виде двух цилиндрических секций, перфорированных с тангенциальными отверстиями в стенках,, разделенных диафрагмой и периферийными тангенциальными отверстиями для впрыска пенообразующей жидкости в нижнюю секцию. Для подачи твердой фазы в верхнюю секцию предусмотрен питатель, а выход готовой пены осуществляется через днище нижней секции. 2. с. п. ф-яы, 1 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 F 3/04, А 62 С 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР АЯ

" сС

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4873057/26 (22) 29.08.90 (46) 15.11.92. Бюл. М 42 (71) Институт проблем освоения Севера СО

АН СССР (72) В. П. Мельников, И. И. Смульский, В. Н. Феклистов и И, P. Шрейбер (56) Патент С ША N 4200413, кл. В 65 В 53/30, 1980.

Мещеряков Н. Ф. Флотационные машины и аппараты, M.; Недра, 1982, с. 154. рис.

95, в. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ

ПЕНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: в отличие от воздушного барботирования жидкой пульпы с твердым материалом, согласно изобреИзобретение относится к получению многофазных сред пенного типа, используемых в пожаротушении, обеспыливании, строительстве, химических технологиях, трубопроводном транспорте и природоохранных мероприятиях.

Известен способ получения воэдушномеханической пены с сыпучим твердым материалом (a дальнейшем трехфаэной пены), согласно которому твердое вещество сначала смешивается в миксере с жидкостью, затем в приготовленную таким образом пульпу вводится ПАВ, после чего в смесь вводится ПАВ, после чего в смесь вводится гаэ, который в спутном движении смеси в трубе превращает последнюю в трехфазную пену. Недостатками этого способа является наличие сложного и громоздкого узла сме„„5LJ„„1775147 Al тению одновременно, но раздельно осуществляют процессы диспергирования твердой фазы воздушным вихревым потоком и вспенивание путем продувки воздухом вращающегося с большим центробежным ускорением слоя пенообразующей жидкости с последующим смешением образовавшихся двух потоков, Рабочая камера выполнена е виде двух цилиндрических секций, перфорированных с тангенциальными отверстиями в стенках,. разделенных диафрагмой и периферийными тангенциальными отверстиями для впрыска пенообразующей жидкости в нижнюю секцию. Для подачи твердой фазы в верхнюю секцию предусмотрен питатель, а выход готовой пены осуществляется через днище нижней секции.

2. с. и. ф-лы, 1 ил. шения сыпучего с жидкостью, большие энергозатраты на подготовку твердо-жидкостной пульпы; затрудненность вспенивания пульпы в спутном потоке из-за присутствия твердой фазы.

Наиболее близким по физической сущности к данному изобретению является барботажный способ получения трехфазной пены, которая образуется при флотационнам способе обогащения руд и который состоит в барботировании воздуха через слой пенообразующей жидкости. Подача твердого сыпучего материала в емкость сверху, отвод пены осуществляется также с поверхности жидкости.

Способ осуществляют устройством для получения барботажной трехфазной пены (например, флотационная машина ФКМ-63 с кипящим слоем), которое содержит рабое

1775147 чуго камеру для загрузки пульпы, импеллер для диспергирояания воздуха в объеме пульпы, порог-лоток для вывода трехфазной пены.

Известный способ наряду с достоинствами обладает и рядом недостатков, к которым надо отнести следуюшие: низкая удельная производительность по пеносьему с единицы барботируемой поверхности зеркала ПОЖ вследствие низких критических скоростей продувания, незначительные весовые концентрации твердой фазы в объеме получаемой трехфазной пены (не выше 20 мас. Q из-за существенного ухудшения условий вспенивания ПО)К пр больших весовых концентрациях в ней твердой фазы; значительные массогабаритные параметры устройства для осуществления этого способа, неприемлемость способа для нестационарных полевых условий, Целью изобретения является устранение недостатков известного способа, а именно, повышение удельной производительности пеносъема, повышение весовой концентрации сыпучего в продукте, расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе ввод воздуха в рабочую камеру осуществляют тангенциально к ее внутренней цилиндрической поверхности двумя вращающимися потоками, из которых верхний поток составляет до 1 j5 высоты камеры, а нижний барботируется через вращающийся слой пенообразующей жидкости, которую также подают тангенциально через границу раздела 1вух потоков в сторону, например, вращения нижнего воздушного потока, причем твердый сыпучий материал подают сверху в центральной области верхнего потока, а выход готовой трехфазной пены осуществляют снизу в центральной области нижнего потока вдоль оси вращения его, Способ по изобретению может быть осуи.,ествлен в устройстве, отличие которого от известного состоит в том, что рабочая камэра устройства выполнена в аиде полого цилиндра, перфорированного равномерно расположенными по образующим и окружности рядами тангенциальных отверстий и внутри которого на расстоянии о — его верхнего торца составляющем до 1I/5 высоты всей камеры установлена диафрагма с центральным отверстием и периферийными тангенциальными отверстиями для авода пенообразующей жидкости., при этом к центральному отверстию крышки камеры подстыкован питатель для ввода твердого сыпучего материала. а к центральному от-10

15 вочных вентилей 12, 13, насоса 14 и дозирующего устройства 15, 20 Цилиндрические стенки 16 и 17 верхней

55 верстию в днище камеры подстыкован патрубок для вывода трехфазной пены, На чертеже схематично изображен общий вид устройства для получения трехфазной пены.

Устройство состоит из следующих основных частей: нижней 1 и верхней 2 секций рабочей камеры, воздушных магистралей с коллекторами 3 и 4, питателя 5 для сыпучего твердого материала, снабженного манометром 6 и шнеком 7. Питатель 5 закреплен на крышке 8 рабочей камеры. Секции 1 и 2 разделены между собой диафрагмой 9, в которой выполнены периферийные тангенциальные каналы 10, соединенные с источником пенообразующей жидкости емкостью 11 с помощью запорно-регулирои нижней секций выполнены с равномерно распределенными тангенциальными отверстиями, Общее количество отверстий, их диаметр и угол наклона к радиусу определяются техническими условиями работы устройства. Днище 18 рабочей камеры снабжено патрубком 19 отвода готовой пены.

Внутри коллекторов 3 и 4 расположены равномерно по окружности трубчатые хоникомбы 20 и 21, которые с источником подачи воздуха компрессором 24. Кроме того, компрессор при помощи вентиля 25 может быть соединен с верхней частью питателя 5, Диаметры отверстий в диафрагме и верхней крышке принимаются из условия ввода вышерасположенного потока в область пониженного давления нижерасполо>кен ного потока, Поэтому диаметр отверстия в верхней крышке не превосходит 0,6 диаметра в диафрагме, а диаметр отверстия в диафрагме не превосходит 0,6диаметра отвеостия в днище. При этом диаметр центрального отверстия в днище не превышает 0,6 диаметра внутоеннего цилиндра камеры. При этом диафрагма установлена на расстоянии от верхнего торца камеры, составляющем до 1/5 высоты всей рабочей камеры.

Устройство работает следующим образом.

Через подводящие штуцера хоникомбов 20 и 21 в воздушные коллекторы 3 и 4 подается воздух по соответствующим магистралям через регулировочные вентили 22 и

23 от компрессора 24. Воздух из кольцевых коллекторов 3 и 4 равномерно вводится через тангенциальные отверстия в полости соответствующих секций 2 и 1, образуя вращающиеся потоки. Затем через центральное отверстие верхней крышки 8 иэ питателя 5 в необходимом количестве подают сыпучий твердый материал, а через периферийные отверстия диафрагмы впрыскивают с необходимым расходом пенообразующую жидкость, подавая ее из емкости 11 насосом

14 через дозирующее устройство 15.

В результате интенсивного вращения чистого воздуха в верхней секции 2 создается область пониженного давления под центральным отверстием крышки 8. Это облегчает ввод дисперсного материала из бункера питателя 5, который может быть открытым и неп рерывно пополняться частицами. Подача слипающихся порошков осуществляется с помощью шнека 7. В случае подачи трехфазной пены в область высокого давления, например, при транспорте дисперсного материала, в бункер питателя 5 с помощью вентиля 25 подается воздух для создания подпора, контроль за которым осуществляется по манометру 6.

Вошедший в верхнюю секцию 2 дисперсный материал вращающимся потоком воздуха вовлекается во вращение и к моменту выхода из центрального отверстия диафрагмы 9 струя частиц начинает интенсивно расширяться и приходит в соприкосновение с образовавшимся в это время в нижней секции 1 пенным вращающимся потоком.

В результате вращения двух потоков происходит их перемешивание, довспенивание и внедрение твердых частиц в пенную матрицу. Образовавшаяся таким образом однородная трехфаэная пена попадает в патрубок 19 и направляется к месту назначения.

Пример. Готовят воздушно-водяную пену с частицами торфяной золы размером

0,14;.0,2;32; 0,64 мм. Диаметр рабочей камеры 80 мм, высота 120 мм. Производительность устройства25 м (час, кратность пены

K=50 с концентрацией твердых частиц s пределах от 25 до 50 мас. . Сопоставление с прототипом показывает, что для получения таких пен понадобилась бы площадь зеркала рабочей камеры F=54180 см, то приводит к эквивалентному диаметру сечения камеры 83 см, 5 Формула изобретения

1. Способ получения трехфазной пены, включающий получение в камере газожидкостной пены путем барботирования пенообразующей жидкости воздухом, подачу

10 сверху сыпучего материала и отвод готовой пены,отл ич а ю щи и с я тем.что, с целью повышения удельной проиэводител ьности пеносъема с увеличением содержания твердой фазы и расширения области примене15 ния, газожидкостной пс.не придают вращательное движение, сыпучий материал подают в виде вращающегося пылевоздушного потока в осевую область вращающегося слоя гаэожидкостной пены, а отвод

20 готовой пены осуществляют из нижней части камеры.

2. Устройство для получения трехфазной пены, содержащее рабочую камеру, разделенную горизонтальной перегород25 кой на две секции, питатель для ввода твердого сыпучего материала присоединенный к верхней секции, источник подачи воздуха, соединенный с нижней секцией, источник пенообразующей жидкости, средство отво30 да пены, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения удельной производительности съема пены с увеличенным содержанием твердой фазы, источник подачи воздуха дополнительно соединен с верхней

35 секцией камеры, секции выполнены в виде цилиндров с тангенциальными отверстиями, равномерно распределенными на их боковых поверхностях, горизонтальная перегородка выполнена в виде диафрагмы с

40 дополнительными периферийными тангенциальными каналами, соединенными с источником пенообразующей жидкости, и установлена на расстоянии от верхнего торца камеры, составляющем до 1/5 высоты

45 всей рабочей камеры.

1775147

Составитель Т, Круглова

Техред M.Moðãåíòàë

Редактор

Корректор Н. Ревская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4006 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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