SU1057075A1

SU1057075A1 - Method of producing filter element from granular material

Info

Publication number: SU1057075A1
Application number: SU823469651A
Authority: SU
Inventors: Борис Григорьевич Биргауз; Эдуард Яковлевич Дон; Владимир Яковлевич Ярошецкий; Вячеслав Николаевич Образцов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства
Priority date: 1982-06-22
Filing date: 1982-06-22
Publication date: 1983-11-30

Abstract

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЗЛЕМЕНТА ИЗ ГРАНУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА, включающий последовательные промывку гранул , их сортировку, сушку с нагревом,, перемешивание со св зующим и формование при изотермической выоержке, отличающийс тем, что, с целью повышени фильтрующей спосо&amp;юсти путем обеспечени равномерной пористости и надежности в эксплуатации за счет обеспечени коррозионной устойчивости, нагревание веаут до 20О-220 с, перемешивание осуществл ют при распылении св зующего и принудительном охлажаении гранул ао 140-150&deg;С со скоростью охлаждени 15-20&deg;С/мин, а изотермическую выдержку провод т при 140-150&deg;С в течение 23 мин. § 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с тем, что в качестве св зующего используют полиэтилен высокого давлени .1. A METHOD OF MANUFACTURING A FILTER NEDVENT FROM A GRANULATED MATERIAL, including sequential washing of the granules, their sorting, drying with heating, mixing with a binder, and molding with isothermal drying, characterized in that, in order to increase the filtering method, with the aim of improving the filtering method, with isothermal drying, characterized in that, in order to increase the filtering method, it is necessary to increase the filtering method with isothermal drying, characterized in that, in order to improve the filtration method, it is necessary to increase the filtration capacity and, in order to increase the filtering capacity, isothermal extraction, which is designed to increase the filtration capacity of the granulate material. porosity and reliability in operation due to corrosion resistance, heating up to 20 ~ 220 s, mixing is carried out when spraying the binder and forcibly cooling the granules АО 140-150 A < C > with a cooling rate of 15-20 & C / min, and isothermal exposure was carried out at 140-150 ° C for 23 minutes. § 2. The method of claim 1, wherein the use of high-pressure polyethylene is used as a binder.

Description

С71 vlC71 vl

ОABOUT

СП Изобретение относитс к охране окружаюшей среды и может быть испопьао . вано в нефтегазодобывагошей промышленности пл обеспечени защиты и нормаль ной эксплуатации продуктивных пласгов, Б apyrvnc област х народного хоз йства, в частности при изготовлении защитнофильтрующих элементов рыбоохранных сооружений . Известен способ изготовлени фильтра из зершсгого материала с полимерным Св зующим Cl 3 . Непосгагками фильтра вл ютс низкие гиаравпические характеристики по воао- проницаемости и мала прочность из-за образовани коркового сло . Наиболее близким к предлагаемому но технической сущности и достигаемому результату вл етс способ изготовлени фильтра из зернистого мате эиала,вкпючающий промывку зерен, их сортировку по размерам, сушку с нагревом, смещение со св зующим из фенолформальцегидной резольной пластмассы, термообработку и формование при с изотермической выдержкой в течение 5-6 ч до отверлсдени св зующего и последующее охлаждение. Такой способ обеспечивает получение прочной и водопроницаемой массы фильтра изгранулированного материала или песка С2 J.He достатки указанного способа - низ ка фильтрующа способность из-за необходимости увеличени расхода св зующего и самопроизвольного неуправл емого процесса обработки им поверхности зернистого материала, в результате чего уменьшаетс живое сечение фильтра, вследствие чего имеет место снижени .г-|авномерности распределени пор; недостаточна эксплуатационна надежность из-ва отсутстви полного и плотного контакта взаимодействи зерен фильтрующего материала через слой полимерного св зующего, что приводит к вымьшанию и удалению отдепь ных зёрен из фильтра; слаба коррозионна устойчивость отсутстви сплош- ной равномерной толщины защитной пленки на поверхности зерен, что создает трудности к использованию зернистого материала с повышенным водопогло щением, например керамических гранул; повышенна процо х ительность цикла термо обработки Б процессе формировани (уплотнени ) и отвернсдени св зующего, посколь. ку предварительный разогрев подготовленной массы зернистого материала со св зуlioiuuM требует м гкого и продолжительного . режима нагрева и изотермической выдержки. 10 75 Цель изобретени -повыщенне фильтрутопюй способности путем обеспечени равномерной пористости и надежности в , эксплуатации за счет обеспечени коррозийной устойчивости. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу изготовлени фильтьруюшего элемента из гранулированного материала , включающему последовательные промывку гранул, их сортировку, сушку с нагревом, перемешивание со св зующим и формование при изотермическойвыдержке нагревание ведут до 2ОО-220 с, перемешивание осзгществл ют при распылении св зуюшего и принудительном охлаждени г гранул до 140-15О С со скоростью охлаждени 15-20 С/мин, а изотермическую выдержку провод т при 140-150 0 в течение 2-3 мин. Кроме того, в качестве св зующего используют, полиэтилен высокого давлени . Способ осуществл ют следующим образом . Дл изготовлени фильтра из зернистого материала используют облегченные керамические гранулы сферической объемной насыпной массой 400-5ОО кг/м , а в качестве св зующего - полиэтилен высокого давлени марки 11503-О70 по ГОСТ 16337-77 в количестве 2О кг на 1 м фильтра. После промывки в про точной воде гранулы сортируют с отделением мелких и крупных частиц и выделением гранул заданных размеров 1О- 20 мм и 5-10 мм. Гранулы . -сущат с понижением влажности от исходной 1012% до остаточной 0,5-0,8%i т.е. по значени равновесной влажности, а затем осуществл ют р тепловом агрегате в сушильном барабане равномерный нагрев подготовленной партии гранул фракции 10-20 мм и 5-1О мм до 20О-22Ос, которые далее помещают в смеситель. предварительно нагретый до температуры изотермической выдержки 140-15О С. При. интенсивном перемешивании нагретых гранул в период их равномерного принудительного охлаждени от 200-220 С до 140-15О с со скоростью охлаждени 15-2ОС/мин в непрерывно работающий смеситель на поверхность гранул подают зжекцией св зующее в заданном количестве . Продолжительность подачи (распылени ) св зующего и перемешивани в указанных услови х составл ет 3-5 мин. Поскольку зернистый материал фЬльтра поступает на пресс-форму в нагретом и уже подготовленном дл формовани виде.The invention relates to the protection of the environment and can be used. In the oil and gas industry, the industry ensures the protection and normal operation of productive plasgues, areas of national economy, in particular, in the manufacture of protective-filtering elements of protection structures. A known method of manufacturing a filter of a complete material with a polymeric binder Cl 3. Low pressure filter characteristics are low permeability and low strength due to the formation of the cortical layer. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of making a filter from a granular mat, including washing the grains, sorting them by size, drying with heating, shifting with a binder from phenol formaldehyde plastic, heat treatment and molding with isothermal aging into for 5-6 h before binder splaying and subsequent cooling. This method provides a solid and water-permeable filter mass of granular material or C2 sand. J.He sufficiency of this method - low filtering capacity due to the need to increase binder consumption and spontaneous uncontrollable processing of the surface of the granular material with it, resulting in a reduced cross-section filter, as a result of which there is a decrease in the irregularity of the distribution of pores; insufficient operational reliability due to the absence of full and tight contact between the filter material grains through a layer of polymer binder, which leads to the vyshshaniyu and removal of individual grains from the filter; weak corrosion resistance of the lack of a continuous uniform thickness of the protective film on the surface of the grains, which makes it difficult to use a granular material with high water absorption, for example, ceramic granules; Increased process flow rate of heat treatment in the process of formation (compaction) and opening of the binder, since. Preheating of the prepared mass of granular material from the joint MioiuM requires a soft and long lasting. heating mode and isothermal exposure. 10 75 The purpose of the invention is to increase the filtration capacity by providing uniform porosity and reliability in operation by providing corrosion resistance. The goal is achieved in that according to the method of manufacturing a filtrating element of granulated material, including successive washing of granules, sorting them, drying with heating, mixing with a binder, and forming with isothermal heating, heating is carried out to 2OO-220 s, mixing is realized when the binder is sprayed and forced cooling of the granules to 140–15 ° C with a cooling rate of 15–20 C / min, and isothermal aging is carried out at 140–150 ° C for 2–3 min. In addition, high pressure polyethylene is used as a binder. The method is carried out as follows. For the manufacture of a filter made of granular material, lightweight ceramic granules with a spherical bulk bulk of 400-5OO kg / m are used, and as a binder, high-pressure polyethylene brand 11503-О70 according to GOST 16337-77 in the amount of 2O kg per 1 m of filter. After washing in flowing water, the granules are sorted with the separation of small and large particles and the release of granules of a given size of 1–20 mm and 5–10 mm. Granules. - dry with a decrease in humidity from the initial 1012% to a residual 0.5-0.8% i, i. According to the equilibrium moisture value, and then the heat unit in the dryer drum is uniformly heated by the prepared batch of granules of a fraction of 10-20 mm and 5-1О mm to 20О-22Ос, which are then placed in a mixer. preheated to isothermal holding temperature 140-15 ° C. At. Intensive mixing of heated granules during their uniform forced cooling from 200-220 ° C to 140-15 ° C with a cooling rate of 15-2 ° C / min. In a continuously operating mixer, the binder is injected into the surface of the granules in a given amount. The duration of feeding (spraying) the binder and mixing under these conditions is 3-5 minutes. Since the granular material flrtra enters the mold in a heated and already prepared for molding form.

гае температура его сохран етс на уровне температуры полимеризации (от веркаени ) 140-1БОС, поэтому прессформа используетс только дл уплотнэни в изотермических услови х заготовок5Its temperature is maintained at the level of polymerization temperature (from rolling) 140-1BOS, therefore, the mold is used only for compaction under isothermal conditions of the blanks5

фильтра и прнаани требуемых форм и размеров, в св зи с чем прин та про должигельность изотермической вьшернски при формовании 2-3 мин вл етс доста1 чной (оптимальной) дл завершени ю процесса отверждени св зук дего. Увеличение продолжительности изотермической выдержки более 3 мин нецелесообразно по экономическим и техннчес- КИМ сорбраженийм, поскольку это не при- is водит, к сокращению расхода тепла и к дальнейшему улучшению контакта соприкосновени .filter and prnaani required shapes and sizes, in connection with which the continuity isothermally high at molding of 2-3 minutes is sufficient (optimal) to complete the process of curing the bond. An increase in the isothermal holding time of more than 3 min is impractical in terms of economic and technical simulations, since this does not lead to a reduction in heat consumption and to a further improvement in the contact contact.

; Сокращение изотермической выдержки менее 2 мин нецелесообразно из-за onaci-20 ности снижени каркасной прочности фильтра ввиду снижени сил сцеплени .; The reduction of isothermal exposure less than 2 minutes is impractical due to the onaci-20 ability to reduce the frame strength of the filter due to the reduction of adhesion forces.

При изготовлении фильтра могут быть использованы различные виды зерн гсТых материалов как природные, так и искуоственные: гравий, щебень, песок, керамические и стекл нные гранулы и ар.In the manufacture of a filter, various types of grains of gSTYh materials can be used, both natural and artificial: gravel, crushed stone, sand, ceramic and glass granules and ar.

При использовании в качестве полименого св зующего полиэтилена высокого давлени по ГОСТ 16337-77 плотноWhen used as a polymeric binder high-pressure polyethylene according to GOST 16337-77 tightly

стью 0,92 г/см удельный расход его составл ет 15-30 кг на 1 м фильтра, а в зависимости от кигпности зерен фильтрующего материала расход св зующего принимают, кг/м: Дл гранул с размерами зерен 5-4О мм15-2ОWith a flow of 0.92 g / cm, its specific consumption is 15-30 kg per 1 m of filter, and depending on the kigpity of the filter material grains, the binder consumption is taken, kg / m: For granules with a grain size of 5-4О mm15-2О

Дл зерен 0,1-5 мм2О-30For grains 0.1-5 mm2 O-30

Дл смешанных фракций (гранул и песка)20-25 Сравнительнью показатели способов изготовлени фильтра из зернистого материала приведены в таблице.For mixed fractions (granules and sand) 20-25 Comparative indicators of methods for manufacturing a filter made of granular material are given in the table.

Предлагаемый0 ,04-0,05 38-42Offered 0, 04-0.05 38-42

28-3128-31

Известный 5-6Known 5-6

Происходит интенсивное разм гчение в зующего до жидкотекучего состо нтю, то обеспечивает равномерное покрытие 40 поверхности гранул с постепенным наращиванием сплошной защитной оболочки s виде капсулы из полимерной пленки одинаковой толщины. Дл подачи св зующего эжекцией используют сжатый воздух,45Intensive softening of the state to the fluid state occurs, it provides a uniform coating 40 of the surface of the granules with a gradual growth of a continuous protective shell s in the form of a capsule made of a polymer film of the same thickness. Compressed air, 45, is used to feed the binder by ejection.

удельный расход которого принимают ига расчета обеспечени требуемой скорости охлаждени гранул 15-20°С/Мин.the specific flow rate of which is adopted by the calculation calculation to ensure the required cooling rate of the granules of 15-20 ° C / Min.

Гранулы с защитной оболочкой из полимерного св зующего с температурой 50 140-15О°С помещают в пресс-форму, подогретую до этой же температуры, и при давлении 1-1,5 МПа в течение 23 мин изотермической выдержки при 140150 С формуют изделие - фильтр задан- 55 ных геометрических форм и размеров (плиты , скорлупа, сегменты и прочее), после чего пресс-форму раскрывают и готовыйGranules with a protective shell of a polymeric binder with a temperature of 50 to 140-15 ° C are placed in a mold heated to the same temperature, and at a pressure of 1-1.5 MPa for 23 minutes isothermal aging at 140150 ° C a product is formed. 55 geometric shapes and sizes (plates, shells, segments, etc.), after which the mold is opened and ready

5-70,1,3 0,92-0,95 3-45-70,1,3 0,92-0,95 3-4

1,5-2,2 1-69,72-О,8О - 12-181.5-2.2 1-69.72-O, 8O - 12-18

фильтр охлаждают до температуры окружакшей среды.The filter is cooled to ambient temperature.

Увеличение температуры нагрева зерен фильтрующего материала свьщ1е 22О°С нецелесообразно, поскольку из-за дальнейшего снижени в зкости св зуюше- го компонента уменьщаетс толщина защитной оболочки, возникает опасность обнажени поверхности, а понижение температуры нагрева зерен менее 2ОО С не обеспечивает условий дл образовани пленки равномерной толщины и вызывает перерасход св зующего.An increase in the heating temperature of the filter material grains over 22 ° C is impractical, because, due to a further decrease in the viscosity of the binder component, the thickness of the protective sheath decreases, there is a danger of exposing the surface, and a decrease in the heating temperature of the grains less than 2 ° C does not provide conditions for the film to become uniform. thickness and causes binder overruns.

Температура изотермической вьцержки 14О-150°С, до которой охлажаают нагретые зериа фильтрующего материала Б момент формовани защитной оболочки, обеспечивает наилучшие услови отвержа- дени св зующего при наложении цавлени в пресс-форме, что исключает цикл преаварительного нагрева в пресс-форме (поц-The temperature of the 14 ° -150 ° C isothermal terminal, to which heated Zeri filter media is cooled B at the moment of formation of the protective shell, provides the best conditions for the binder to harden when casting in the mold, which eliminates the pre-heating heating cycle in the mold

воц тепла осуществл ют только дл стабилизации температуры нагрева 14О-.150С). Прин та скорость охлаждени 15-20 С/мин обеспечивает в течение короткого проме жутдй времени 3-5 мин в непрерывно5heat is carried out only to stabilize the heating temperature of 14 ° -150 ° C). The accepted cooling rate of 15–20 C / min provides for a short time of 3-5 minutes in a continuous manner.

работающем смесителе интенсивное наносукие св зующего на поверхность зерен с равномерным покрытием при постепенном нарастании в зкости защитной оболочкикапсулы .10working mixer intensive nanoscale binder on the surface of grains with a uniform coating with a gradual increase in the viscosity of the protective shell of the capsule .10

Технико-экономическа эффективность предлагаемого способа заключаетс в том, что предварительный нагрев зерен, фильт рующего материала до 2ОО- 220 С (без полимерного св зующего) позвол ет рез- 15 :ко сократить цикл термообработки фильтра при формование на пресс-фор мв, а препло жеиный метод нанесени св зующего (эжекцией ) обеспечивает ускоренный и надежный процесс наращивани на поверхности гра- 20 нул защитной оболочки из полимерной пленки , котора не поддаетс коррозии и обла аает высокими водоотталкивающими свойствами . При этом водопоглощение массы фильтра из зернистого материала сниже- 25 но ог (в прототипе) до ОД-О,3%, что нар ду с этим позвол ет существено повысить коррозионную устойчивость и эксплуатационную надежность фильтра по коэффициенту разм гчени (повысить 30 до 0,92-0,95 против 0,72.JD,80 в прототипе ) и степени заилени в агрессивой среде (снизить до 3-4% вместо 1218% в прототипе).The technical and economic efficiency of the proposed method lies in the fact that the preheating of the grains of the filter material up to 2OO-220 C (without a polymer binder) allows the system to cut the heat-treating cycle of the filter when molding into a press mold, and the prepl The same method of applying a binder (ejection) provides an accelerated and reliable process of growing on the surface of a face of a protective sheath made of a polymer film that is not corrosive and has high water-repellent properties. At the same time, the water absorption of the filter mass from the granular material is reduced by 25% (in the prototype) to OD-0, 3%, which, in addition, makes it possible to significantly increase the corrosion resistance and the operational reliability of the filter by the softening coefficient (increase 30 to 0, 92-0.95 against 0.72.JD, 80 in the prototype) and the degree of silting in an aggressive environment (reduce to 3-4% instead of 1218% in the prototype).

Предлагаемый способ обеспечивает 35 ущественное улучшение фильтрующейThe proposed method provides 35 a substantial improvement in the filtering

способности.фильтра из зертистого материала по коэффициенту фильтрации, которое составл ет 5-7 см/с против 1,52 ,2 см/с в прототипе и позвол ет увеличить при этом полезную межзерновую пустотность фильтра до 38-42% против 28-31% в прототипе за счет улучшени iвнутренней структуры фильтра и более рационального использовани вводимого полимерного св зующего.the ability of the filter of the particulate material according to the filtration coefficient, which is 5-7 cm / s versus 1.52, 2 cm / s in the prototype and allows you to increase the useful intergranular voidness of the filter to 38-42% against 28-31% in the prototype, by improving the internal structure of the filter and more efficient use of the polymer binder that is introduced.

Область наиболее эффективного, использовани п{ длагаемого способа изготовлени фильтра из зернистого материала в системе мелиорации, водного в сельского хоз йства - изготовление фильтрующих плит рыбоохранных сооружений, дренажны блоков фильтров-поглотителей, плит креплени осушительных каналов, плит защитно-подстилающего сло животноводческих ферм.The area of the most efficient use of the proposed method of making a filter from granular material in the amelioration system, water in agriculture is the manufacture of filtering plates for fish protection structures, drainage of absorbing filter blocks, drainage channel fixing plates, and protective basement sheets of livestock farms.

t ,t,

Использование предлагаемого способаUsing the proposed method

обеспечивает высокую рыбозашитную эффективность рыбоохранных сооружений и нар ду с этим обеспечивает снижение трубовых и материальных оатрат за счет сокращени расхода металла, грави уменшени габарита и веса сооружени , упрощени его эксплуатации.provides high fish farming efficiency of fish preserving facilities and, besides, it ensures reduction of pipe and material costs by reducing the consumption of metal, gravity of envelope and weight of the structure, simplifying its operation.

Предлагаемый способ изготовлени фильтра из зернистых материалов обеспечивает возможность многократной его промывки, что при высоких показател х физико-тех11ических свойств предопредел ет многолетнюю работу фильтра в различных климатических услови х.The proposed method of making a filter from granular materials provides the possibility of its repeated washing, which at high indices of physical and technical properties predetermines the long-term operation of the filter in various climatic conditions.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING A FILTER ELEMENT FROM GRANULATED MATERIAL, including sequential washing of granules, their sorting, drying with heating, mixing with a binder and molding during isothermal exposure, characterized in that, in order to increase the filtering ability by ensuring uniform porosity and reliability in operation by ensuring corrosion resistance, heating is carried out to 200-220 ° C, mixing is carried out by spraying a binder and forced cooling of the granules to 140-150 ° C with awn cooling 15-20 ° C / min and isothermal exposure is carried out at 140-150 ° C for 23 min.

2. The method according to p. ^ Characterized in that high-pressure polyethylene is used as a binder.

Si .... 1057075

1 1057075