Контрольні питання
1. Загальна характеристика процесу фільтрування пульпи.
2. Умови протікання процесу фільтрування крізь пористі перегородки.
3. Фактори, що впливають на ефективність процесу філь-трування.
4. Види процесу фільтрування пульпи.
5. Класифікація фільтрувального устаткування.
6. Порівняльний аналіз устаткування для вакуумного фільтрування.
7. Принцип дії та конструктивні особливості дискового вакуум-фільтра.
8. Основні технічні характеристики дискових вакуум-філь-трів.
9. Барабанний вакуум-фільтр.
10. Основні технічні характеристики барабанного вакуум-фільтра.
11. Стрічковий вакуум-фільтр.
12. Основні технічні характеристики стрічкового вакуум-фільтра.
13. Схеми вакуум-фільтрування.
14. Устаткування для фільтрування під тиском.
15. Принцип дії камерного прес-фільтра.
16. Основні правила техніки безпеки при експлуатації обладнання для зневоднення продуктів збагачення.
1.4. Обладнання для сушіння продуктів збагачення
Основні принципи процесу сушіння матеріалів.
Сушінням називається процес зневоднення матеріалу, заснований на випарюванні води з нього під дією температури.
Розглянуті вище механічні способи зневоднення не завжди дозволяють у потрібному ступені видалити воду із продуктів збагачення. Зробити це можна, лише випарувавши її з поверхні часток, із проміжків між ними, із тріщин і пор у частках.
Необхідність сушіння обумовлена також нерентабельністю транспортування зайвої води під час перевезення продуктів збагачення споживачеві; небезпекою змерзання їх при низьких температурах, що утрудняє вивантаження із транспортних засобів; вимогами по змісту вологи в продуктах збагачення при їхній металургійній переробці. Припустима для транспорту-вання вологість руд і продуктів їхнього збагачення становить 3-4%, а перед плавкою – від 1 до 8% залежно від матеріалу й операції.
Процес сушіння порівняно дорогий, тому перед ним продукти потрібно максимально зневоднювати механічним способом.
При підведенні тепла до поверхні матеріалу на ній утворюється плівка водяної пари (за рахунок процесу пароутворення). Коли тиск пари перевищить тиск навколишнього середовища, волога завдяки дифузії почне видалятися із зазначеної поверхні. Кількість вологи, що випаровується з 1 м2 поверхні продукту за 1 годину, називається середньою швидкістю сушіння або швидкістю випарювання.
Характер зміни швидкості випарювання й вологості матеріалу в часі називається режимом сушіння. Процес сушіння можна розділити на три основних періоди:
- початковий період нагрівання матеріалу до моменту встановлення рівноваги між кількостями тепла, що передається матеріалу і що витрачається на випарювання вологи;
- період сушіння з постійною швидкістю;
- період сушіння з падаючою швидкістю (поверхня мате-ріалу розігрівається сильніше, ніж його внутрішні шари й цей температурний градієнт гальмує рух вологи до поверхні й у результаті швидкість сушіння сповіль-нюється).
Для кожного матеріалу установлюється певний режим сушіння, що обумовлює припустиму інтенсивність процесу, температури сушильного агента на вході в сушарку й на виході з неї, швидкість руху матеріалу й ін.
В якості теплоносіїв (сушильних агентів) при сушінні використовують нагріте повітря або гарячі димові гази. Можна використовувати відхідні гази котельних установок (при відповідній їхній температурі).
Для сушильних процесів і машин обов'язкові теплові розрахунки з метою визначення балансів: матеріального, вологи, тепла й споживання сушильного агента.
Застосовуване сушильне устаткування.
Для сушіння продуктів збагачення використовують різні типи печей (подові, шахтні, барабанні, електричні, киплячого шару й ін.) і труб-сушарок, з яких найбільше поширення одержали три типи сушильних пристроїв: барабанні сушарки (для рудних і нерудних корисних копалин), вертикальні труби-сушарки (в основному для збагачення вугіль) і сушарки киплячого шару (для вугіль і дрібнозернистих рудних матеріалів).
На рис. 1.12 показана схема барабанної сушарки (а) і типи насадок (б), якими обладнається внутрішня поверхня барабана сушарки.
Рис.1.12. Схема барабанної сушарки:
1 – топка; 2 – завантажувальний пристрій; 3 – барабан; 4 – бандажі; 5 – вінцева шестірня; 6 – розвантажувальна камера; 7 – опорні ролики; 8 – привод
Барабанна сушарка являє собою обертовий зі швидкістю 1-6 об/хв зварний барабан 3 діаметром 1-3,5 м і довжиною 4-27 м. Барабан злегка нахилений (1-5°) убік розвантажувальної камери 6 й спирається бандажами 4 на ролики 7. Обертання барабана забезпечується приводом 8, що перебуває в зачепленні з вінцевой шестірнею 5. Вологий матеріал подається в барабан по завантажувальному пристрою 2, туди ж з топки 1 надходить газ-теплоносій, що утворюється в топці при згорянні твердого палива. Процес горіння підтримується дуттьовим вентилятором. Температура газу (для рудних концентратів) на вході в барабан – 600-1100°С, на виході – 100-200°С.
При зіткненні газу з матеріалом відбувається випарювання вологи, що разом з газом відводиться за допомогою природної або примусової тяги. Насадки, виконані на внутрішній поверхні барабана, сприяють інтенсивному перемішуванню матеріалу й контактуванню його з газом-теплоносієм. Форма й розташування насадок визначається діаметром барабана й характеристиками матеріалу, що піддається сушінню: крупністю, вологістю, здатністю до злипання, спікання й пилоутворення.
При обертанні барабана матеріал поступово переміщається до розвантажувальної камери. Час сушіння 30-40 хвилин, кінцева вологість продукту від 4-8 до 0,5-1,5%.
Барабанні сушарки досить економічні в роботі, мають високу продуктивність по видібраній волозі.
В табл. 1.7 наведені технічні характеристики деяких конструкцій барабанних сушарок.
Газові труби-сушарки складаються з топки зі змішувальною камерою й вертикальної труби діаметром від 0,65 до 1,2 м і висотою 14-35 м. Матеріал транспортується гарячими газами нагору по трубі й розвантажується в циклоні. У трубу гази засмоктуються з топки вентилятором-димосо-сом. Температура газу на вході – 500-800°С, на виході – 50-100°С. Матеріал сушиться фактично у зваженому стані, при цьому відбувається випарювання вологи з поверхні матеріалу.
Продуктивність сушіння в трубі-сушарці визначається довжиною труби й швидкістю потоку газів (звичайно перебуває в межах 10-40 м/с). Інтенсивність сушіння залежить від розміру часток матеріалу.
Сушарки киплячого шару видаляють вологу із сипучих матеріалів у режимі їх псевдозрідження за допомогою висхідного потоку гарячого газу. Процес йде при відносно невеликій швидкості сушильного агента, достатньої для переведення матеріалу в стан «кипіння». Метод застосовується для сушіння порівняно дрібнозернистої сировини (вугілля, руди), рівномірної за крупністю.
Сушарка являє собою вертикальну шахту, розділену по висоті горизонтальними газорозподільними решітками 2 на дві камери: паливно-змішувальну 1 і сушильну 4 (рис. 1.13). Вихідний матеріал подається зверху на решітку через завантажувальний пристрій 3 за допомогою живильника, а гарячий газ із температурою 500-800ºС - знизу. Потік газу утворює на решітці киплячий шар висотою 300-450 мм.
Таблиця 1.7