CS245113B1 - Způsob třídění zrnitého materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu třídění zrnitého materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu. Spočívá v tom, že zrnitý materiál se ve fluidní vrstvě rozdruží a horní frakce se odvádí z rozdružené fluidní vrstvy přepadem, zatímco dolní frakce se odvádí z fluidní vrstvy propadem pomocí přepadového roštu. Rozdružení fluidní vrstvy se provádí při podmínkách, kdy lineární rychlost tekutiny je vyšší než prahová rychlost fluídace směsi a nižší, než je rychlost úplné fluidace směsi v dané sekci aparátu. Zařízení pro třídění zrnitého materiálu se skládá z pláště třídicího stupně opatřeného přepadem a propadovým roštem, kterým prochází fluidační vzduch do vrstvy tříděného materiálu a zároveň jím propadá sedimentující frakce, která je odváděna ze spodní části třídiče oddělovačem tlaku. Způsobu a zařízení lze použít k třídění přírodních materiálů, které se liší velikostí nebo specifickou hmotností částic, jako· je třídění semen nebo třídění rudy od hlušiny apod.

Description

Vynález se týká způsobu třídění zrnitého materiálu a zařízení k provádění tohoto .způsobu.

Třídění zrnitých materiálů lze dělit v zásadě do dvou skupin. Prvou skupinu tvoří způsoby spočívající v třídění požadované frakce dané velikosti ze směsi částic o různé velikosti. Mezi tyto způsoby třídění patří například sítování (Kasatkin: Základní pochody a zařízení chemické technologie).

V případě, že se jedná o polydisperzní směs chemického individua, pak lze užít i způsob třídění úletem (Davidson a Harrison: Fluidization; Kunii D. a Levenspiel O.: Fluidization Engineering).

Oba způsoby se také užívají k charakterizaci velikosti částic v polydisperzní směsi. Pro třídění sítováním se užívají směsi velikosti částic od 100- μΐη a výše. V takovém případě se získává tzv. granulometrická křivka. V případech, kdy se užívá úletu, a to jak v proudu plynu, tak i v proudu kapaliny, získáváme rozsevovou křivku. Tohoto způsobu klasifikace, resp. třídění se užívá například při hodnocení harviv,' a tp, j^ organických, tak i anorganických pigríiérftů:' *

Druhou skupinu pak tvoří způsoby třídění směsí zrnitého materiálu, kde je směs tvořena částicemi o stejné velikosti, avšak lišících se svojí specifickou hmotností. V tomto případě lze použít pak způsoby třídění vycházející z fluidního třídění úletem nebo třídění například flotací, pomocí magnetismu apod. Třídění pomocí úletu se provádí převážně v kapalinách a v ojedinělých případech i při fluidování plynem. Toto třídění úletem nebývá příliš ostré a provádí se většinou násadově.

Kontinuální třídicí zařízení pro třídění sítováním vyžaduje řadu mechanismů k pohybu sít, které bývají vzhledem k namáhání poruchové. Přesto se jich hojně a úspěšně používá.

Nevýhodou způsobu třídění úletem je značná spotřeba fluidizačního média a následné odlučovací zařízení, ať už ve formě usazováku, či cyklónů.

V praxi se vyskytuje celá řada problémů souvisejících s tříděním přírodních materiálů, které se liší jak velikostí, tak i specifickou hmotností. Příkladem je třídění semen, a to jak co do velikosti, tak i co do druhu, například třídění plevele od obilovin nebo třídění rudy od hlušiny atd. Je známo, že polydisperzní směs částic ve fluidní vrstvě se při jistých podmínkách rozdruží. Tyto podmínky jsou závislé na prahové rychlosti fluidace dané-směsi, a tato rychlost je závislá na složení stněsi. Prahová rychlost se většinou stanovuje experimentálně.

Mnohá fluidní zařízení pracují s různými typy roštů. Nejběžnější typy jsou perforované plechy, kloboučkové rošty nebo i pórovité desky. V případech, že rošty neslouží jako vestavba aparátu, pak tyto bývají bezpropadové.

Nyní byl vynalezen způsob kontinuálního třídění zrnitého materiálu, kdy se směs, kterou je třeba třídit, přivádí do fluidní vrstvy, kter$ je fluidována tekutinou při takové rýchlosti'plynu, která je větší než prahová rychlost fluidace směsi částic tvořících fluidní vrstvu a nepřesáhne hodnotu úplné rychlosti fluidace. Při těchto podmínkách dochází k rozdružení fluidní vrstvy, přičemž sedimentující frakce se odvádí z fluidní vrstvy propadem částic roštem. Přepadem se tak odvádí frakce částic, která má prahovou rychlost nejnlžší. Přepadový rošt je navržen tak, aby průměr otvorů v roštu nebyl větší než 6násobek průměru největší sedimentující částice a menší, než je trojnásobek průměru největší sedimentující částice. Volná plocha roštu pak určuje spolu s rychlostí fluidační tekutiny hmotovou rychlost propadu. Pro tyto účely se ukázalo nezbytné sestrojit zařízení, které bude vybaveno přepadovým roštem a bude při uvedených podmínkách fluidace zajišťovat třídění rozdružené směsi zrnitého materiálu. Blíže toto zařízení ilustruje následující obrázek 1.

Zářízení se skládá z pláště třídicího stupně 1, který je na horním konci opatřen přepadem 2 a ve spodní části ukončen propadovým roštem 3. Propadový rošt 3 je perforovaná deska požadované tloušťky, ve které jsou otvory, a to nejčastěji kruhové. Fluidační vzduch se přivádí pod rošt 3 přívodem vzduchu 4, a to ták, aby byl rovnoměrně rozdělován po průřezu. Přívod vzduchu 4 je zaústěn do spodní části třídiče 5, která umožňuje dokonalý odvod tuhých částic. S výhodou se užívá kónického dna opatřeného oddělovačem tlaku 6, který zároveň odvádí vytříděné částice ze spodní části 5. Tříděná- směs zrnitého materiálu se přivádí ze zásobníku 7 přes oddělovač tlaku 6 pomocí uváděcí trubky 8 pod hladinu fluidní vrstvy 9.

Způsob tohoto třídění lze následovně opakovat a zařízení popsané a vyobrazené na obrázku 1 lze rozšířit na patrový aparát v horizontální či vertikální rovině podle toho·, zda sedimentující složky je převážná část či nikoliv. Blíže tento způsob zařízení ilustrují následující příklady.

Příklad 1

Byla tříděna směs popela a balotiny. Velikost částic byla v obou případech stejná, a to v rozmezí 0,-36 až 0,6 mm. Specifické hmotnosti jsou pro skleněnou balotinu 2 610 kilogramů m~³ a pro částice popela 2 080 kg m~³. Směs obsahovala 20 % hmot. balotiny. Uspořádání experimentu je objasněno na obrázku 2. Tříděná směs je vynášena talířovým dávkovačem ze zásobníku 7 a padá uváděcí trubkou 8 do vertikálního patrového aparátu, který je tvořen pláštěm 1 o průměru 0,14 m a dvěma propadovými rošty 3 nad sebou, které jsou od sebe vzdáleny 0,25

215113 metru. Horní rošt mel volnou plochu 10 % a velikost otvorů 3 mni. Tloušťka roštu byla 25 mm. Spodní rošt měl volnou plochu 6 % a velikost otvorů 2,6 mm. Tloušťka roštu byla 5 mm.

Výška hladiny fluidní vrstvy 9 byla udržována v obou sekcích pomocí přepadů 2, kterými se zároveň odebírala frakce plovoucích částic popela. Z horního přepadu odcházela směs popela a balotiny s obsahem balotiny 8 až 10 % hmot. Ze spodního přepadu pak odcházela směs s obsahem 3 až 4 procent hmot. balotiny. Aby se nedostával propad z horního patra do spodního· přepadu 2, bylo ústí přepadu opatřeno krytem 10. Propad ze spodního roštu byl jímán v kónickém porézním dně 5 kolony a periodicky odpouštěn oddělovačem tlaku 6 jako propad G. Získaný propad G měl pak střední koncentraci balotiny 94 % hmot. Množství dávkované směsi ze zásobníku 7 bylo 2,7 x 10 “² in³ hr¹. Výška fluidní vrstvy vymezená přepadem 2 byla v obou sekcích stejná, a to 0,16 m. Fluidační vzduch byl přiváděn pod porézní kónické dno 5 přívodní trubkou 4. Mimovrstvová rychlost plynu mezi spodní a horní fluidní vrstvou byla 0,272 m. s^_1. Vzhledem k tomu, že se složení na jednotlivých patrech mění, ukázalo se vhodné měnit lineární rychlost v horní fluidní vrstvě, a to tak, že se odpouštěl fluidační vzduch odfukem 11 tak, aby lineární rychlost v horní sekci byla 0,186 ms k

Příklad 2 •Byla tříděna binární směs balotiny o různé velikosti částic. Jedna frakce balotiny měla rozmezí velikosti částic od 0,45 až do 0,6 mm a větší frakce částic balotiny byla v rozmezí velikosti od 0,9 až do 1,2 mm. Byla tříděna tato směs o obsahu 66 % hmot. velké frakce. Třídění bylo provedeno v trojčlenném horizontálním aparátu. Uspořádání zařízení je schematicky znázorněno na obrázku 3.

Třídicí zařízení je tvořeno z tří samostatných fluidních sekcí tvořených pláštěm 1, kaskádovitě spojených pomocí přepadu 2. Každý aparát je opatřen propadovým roštem 3, samostatným přívodem vzduchu 4 a oddělovače tlaku 6 pro periodický odvod propadu G v jednotlivých sekcích. Výškou přepadu 2 byla udržována hladina fluidní vrstvy 9 na hodnotě 0,16 m, Propadové rošty byly ve všech aparátech stejné. Měly volnou plochu 6,9 %. Tloušťka roštu byla 25 mm a velikost otvorů byla 4,5 mm.

Směs zrnitého materiálu byla dávkována ze zásobníku 7 talířovým dávkovačem pomocí uváděcí trubky 8 pod hladinu fluidní vrstvy 9. Rychlost dávkování směsi byla 1,25 χ 10^-2 m/³hod. Lineární rychlost plynu v jednotlivých aparátech byla volena tak, aby respektovala změnu složení v každém aparátu. V prvním aparátu byla rychlost 0,82 m. s^_1 a propad Gi obsahoval 2 až 4 procenta hmot. jemné frakce. V druhém aparátu byla lineární rychlost plynu 0,62 m. s^_1 a propad G2 obsahoval 5 až 6 % hmot. jemné frakce a v třetím aparátu byla lineární rychlost 0,38 m. s^_1 a propad G3 obsahoval 10 až 12 % jemné frakce.

Získaný produkt P obsahoval méně než 5 % hmot. hrubých částic.

Claims (3)

1. Způsob třídění zrnitého materiálu vyznačený tím, že zrnitý materiál se ve fluidní vrstvě rozdruží a horní frakce se odvádí z rozdržené fluidní vrstvy přepadem, zatímco dolní frakce se odvádí z fluidní vrstvy propadem pomocí přepadového roštu.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že rozdružení fluidní vrstvy se provádí při podmínkách, kdy lineární rychlost tekutiny je vyšší než prahová rychlost fluidace směsi a není vyšší než je rychlost úplné fluidace směsi v dané sekci aparátu.

L Y N A L E Z U

3. Zařízení pro třídění zrnitého materiálu podle bodů 1 a 2 vyznačené tím, že se skládá z pláště (1) třídicího stupně opatřeného přepadem (2) a propadovým roštem (3), kterým prochází fluidační vzduch do· vrstvy tříděného materiálu a zároveň jím prochází propad sedimentující frakce, který je odváděn ze spodní části třídiče (5) pomocí oddělovače tlaku (6).