Сумісне подрібнення та сушіння природних цеолітів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет “Львівська політехніка"

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

05.17.08 - Процеси хімічної технології

Сумісне подрібнення та сушіння природних цеолітів

Ларін В'ячеслав Афанасієвич

Львів 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі хімічної інженерії та промислової екології Національного університету “Львівська політехніка" Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, с.н.с. Мальований Мирослав Степанович професор кафедри хімічної інженерії та промислової екології Національного університету “Львівська політехніка

Офіційні опоненти:

Білей Петро Васильович, доктор технічних наук за спеціальністю 05.17.08 - процеси та обладнання хімічної технології, професор, завідувач кафедри технології деревообробки і захисту деревини Українського державного лісотехнічного університету

Куц Віктор Петрович, кандидат технічних наук за спеціальністю 05.17.08 - процеси та обладнання хімічної технології, доцент кафедри обладнання харчових технологій Тернопільського державного технічного університету ім. Івана Пулюя

Провідна установа - Сумський державний університет, кафедра прикладної екології і безпеки життєдіяльності, Міністерство освіти і науки України, м. Суми

Захист відбудеться 30.10.2000 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.09 у Національному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 79013, м. Львів-13, пл. Св. Юра 9, корп. 8, ауд. 214.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” за адресою: 79013, м. Львів-13, вул. Професорська, 1.

Автореферат розісланий 28.09.2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 35.052.09 кандидат технічних наук, доцент Я.І.Вахула

1. Загальна характеристика роботи

цеоліт млин сушильний промисловий

Актуальність теми. Природні цеоліти внаслідок своїх унікальних адсорбційних властивостей знаходять широке застосування в різних галузях народного господарства. Разом з тим, на даний момент не існує сучасної енергозберігаючої технології виробництва цеолітової продукції різної тонини розмелу та властивостей. Тому актуальним є розроблення такої екологічно чистої технології, яка за умови мінімальних енергетичних затрат дозволяла би одержувати широкий спектр активованих цеолітів різних класів з можливістю зміни продуктивності установки відносно різних сортів продукції в залежності від змін потреб споживачів. Це завдання вирішується за умови використання сумісного розмелу і сушіння цеолітів в млині самоподрібнення "Аерофол", реалізації процесу під розрідженням в єдиному повітряному технологічному потоці, що виключає пилове забруднення навколишнього середовища, та використання сучасних методів сепарації. Можливість зміни продуктивності технологічної установки щодо виходу окремих класів цеолітової продукції шляхом зміни режимних параметрів процесу (завантаження млина матеріалом та витрата сушильного агенту) забезпечує гнучкість технології. Організація виробництва широкого спектру цеолітової продукції за ефективною технологією забезпечує розширення областей використання цеолітів у різних галузях промисловості та в сільському господарстві.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась згідно з планом науково-дослідницької роботи кафедри хімічної інженерії та промислової екології Державного університету "Львівська політехніка" з проблеми "Екологічно чиста енергетика та ресурсозберігаючі технології" згідно з науково-технічною програмою Міністерства освіти України, № держреєстрації 0194 U 029586.

Мета і задачі дослідження: Інтенсифікація процесів сушіння і подрібнення природних цеолітів шляхом суміщення цих процесів в одному апараті - млині самоподрібнення "Аерофол" та встановлення оптимальних режимів роботи апарату для забезпечення одержання готового продукту заданого фракційного складу. Для реалізації цієї мети потрібно вирішити такі задачі:

1.Дослідити кінетику розмелу цеоліту.

2.Дослідити швидкість сушіння цеолітів у "киплячому" шарі та фільтраційному потоці сушильного агенту, що імітує процес в млині "Аерофол".

3.Створити математичну модель сумісного розмелу та сушіння цеолітів.

4.Дослідити сумісний процес сушіння та розмелу на дослідно-промисловій установці.

5.Дослідити вплив режимних факторів в млині самоподрібнення "Аерофол" на продуктивність установки відносно різних класів продукції.

6.Скласти статистичну модель впливу режимних факторів на продуктивність установки відносно окремих класів.

Наукова новизна одержаних результатів. В результаті досліджень сумісного подрібнення та сушіння природних цеолітів вперше отримано та сформульовано такі результати:

в результаті експериментальних досліджень кінетики розмелу цеолітів в млині самоподрібнення "Аерофол" встановлено вид кінетичної кривої та значення кінетичного коефіцієнта;

встановлено основні кінетичні закономірності сушіння цеолітів у "киплячому" шарі та у фільтраційному потоці сушильного агенту;

встановлено, що процес сушіння цеолітів інтенсифікується у випадку суміщення процесів сушіння та розмелу, що викликано створенням нових поверхонь та реалізації сушіння в інтенсивному першому періоді сушіння;

розроблено математичну модель сумісного сушіння та розмелу цеолітів, доведено адекватність її реальному процесу та встановлено кінетичні коефіцієнти;

розроблено статистичну модель сумісного подрібнення і сушіння цеолітів на основі даних напівпромислових випробувань;

досліджено процес сумісного подрібнення і сушіння цеолітів на напівпромисловій установці та встановлено оптимальні його умови для забезпечення одержання готового продукту заданого фракційного складу;

Практичне значення одержаних результатів: Аналіз даних експериментальних та напівпромислових випробувань дозволив досягти таких практичних результатів:

розроблено принципову технологічну схему промислової установки для одержання цеолітової продукції заданого фракційного складу;

на основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблено вихідні дані та технічну документацію на проектування промислової установки;

дані теоретичних та експериментальних досліджень передано в проектну частину ВАТ "ГІРХІМПРОМ" та у фірму "Цеоліт" для проектування промислової установки, що підтверджується відповідними актами;

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконувалась під безпосереднім керівництвом і разом з д.т.н., завідувачем відділу "Хімічна інженерія та промислова екологія" ВАТ "ГІРХІМПРОМ" М.С.Мальованим. Всі основні результати одержані особисто здобувачем. Матеріали інших авторів, використані у дисертації, мають посилання на літературні джерела.

Особисто автором запропонована концепція суміщення процесів сушіння та розмелу цеолітів в млині самоподрібнення "Аерофол". Вивчені процесні аспекти сушіння цеолітів в умовах "киплячого" шару та фільтраційного потоку сушильного агенту, технологічні аспекти сумісного подрібнення та сушіння на дослідно - промисловій установці з млином самоподрібнення "Аерофол". Розроблена математична модель сумісного розмелу та сушіння цеолітів та статистична модель що описує сумісне сушіння та розмел в промислових умовах.

Апробація результатів роботи. Матеріали дисертації обговорювались i одержали позитивні відгуки на конференціях:

1. Всесоюзній нараді "Цеолиты России" (Свердловськ, 1989).

2. Республіканській науково-практичній конференції "Использование природных цеолитов Сокирницкого месторождения в народном хозяйстве" (Виноградово, 1991).

3. Третьому українсько - польського симпозіумі "Теоретичне і експериментальне вивчення міжповерхневих явищ та їх технологічне застосування" (Львів, 1998).

4. Науково-технічній конференції "Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов" (Щелкино, 1999).

5. Другій міжнародній конференції "Проблеми економії енергії" (Львів, 1999).

6. XLII Zjazd naukowy Polskiego towarzystwa chemicznego i stowarzyszenia inzynierow i technikow przemyslu chemicznego (Rzeszow, 1999).

7. Міжнародній науково - практичній конференції "Региональные проблемы энергосбережения в производстве и потреблении энергии" (Київ, 1999).

Публiкацiї. Основний зміст роботи викладено в 10 друкованих роботах.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку використаної літератури та додатків. Матеріали дисертаційної роботи викладено на 134 стор. машинописного тексту, ілюстровано 44 рисунками, текст містить 3 таблиці, у бібліографії наведено 138 літературних джерел, дисертація містить 7 додатків.

2. Основний зміст роботи

У першому розділі зроблено аналіз інформації про властивості природних цеолітів та їх практичне застосування у тваринництві, рослинництві та в промисловості. Наведено дані про відомі технології переробки цеолітової сировини, розглянуто відому інформацію про сушіння дисперсних матеріалів в потоці сушильного агенту. Освітлені теоретичні основи дрібнодисперсного подрібнення твердих матеріалів, сформульовано цілі та завдання досліджень.

Другий розділ присвячено експериментальному дослідженню процесу сумісного подрібнення і сушіння цеолітів. Розроблено фізичну модель процесу сумісного розмелу та сушіння цеолітів у млині "Аерофол", у відповідності з якою прийнято допущення, що для частинок цеоліту розміром до 5 мм сушіння можна розглядати як процес у "киплячому" шарі, для частинок більших розмірів процес доцільно розглядати як сушіння у фільтраційному потоці сушильного агенту.

Для встановлення кінетики розмелу у млині самоподрібнення "Аерофол" проводилась серія досліджень на лабораторній моделі млина діаметром 2,0 м та довжиною 0,67 м, що на 5% від корисного об'єму заповнений тілами розмелу - кулями (схема установки та методика досліджень детально описана в розділі 3.1.). Для кожного досліду швидкість обертання млина складала 21 об/хв, що становить 70% від критичної швидкості. Установка працювала в періодичному режимі, маса завантаження млина складала 1400 кг.

Для апроксимації залежності зміни середнього діаметру частинки цеоліту в млині в часі

використано вираз

,

який називають основним рівнянням кінетики розмелу.

Значущість апроксимації підтверджена оцінкою множинного коефіцієнта детермінації (R2 = 0.9813) F-критерієм Фішера, (25593), який перевищував критичне значення для рівня значущості 99% (29.457). З допомогою програми "Excel-97" розраховувалось значення кінетичного коефіцієнта розмелу a, яке склало 1,3132 1/с.

Дослідження кінетики сушіння в "киплячому" шарі проводили на установці, де "киплячий" стан матеріалу досягався продуванням теплоносія (нагріте атмосферне повітря) знизу вверх через шар зернистого матеріалу, розміщеного на решітці. Дослідження проводились для ідентичних гідродинамічних умов і трьох різних початкових вологостей матеріалу: 5,24%, 8,56% і 18,63%. Дані досліджень свідчать, що тільки для матеріалу з початковою вологістю 18,63% характерна наявність 1 періоду сушіння. Для матеріалу з початковою вологістю 18,63% з використанням методу Ликова визначено коефіцієнт швидкості сушіння Кс для другого періоду, значення якого склало Кс =0,02346 1/с.

Дослідження процесу сушіння кускових цеолітів в умовах вільного обтікання їх сушильним агентом проводились на установці, в якій на спеціальній рамці поміщався підготовлений зразок цеоліту певного еквівалентного діаметру. Процес сушіння для всіх досліджуваних розмірів частинок здійснювався за ідентичних гідродинамічних умов. Дані досліджень свідчать, що для всіх кінетичних кривих характерна наявність і першого і другого періодів сушіння, час сушіння зростає із збільшенням середнього діаметру частинки.

Детально розглянутий сумісний процес розмелу та сушіння, який реалізується в млині самоподрібнення "Аерофол". Великі швидкості обертання барабана млина "Аерофол" зумовлюють зважений стан основної маси матеріалу, який подрібнюється. Тому для розроблення математичної моделі прийняте допущення, що умови сушіння відповідають умовам вільного обтікання частинок цеоліту потоком сушильного агенту. Суміщення процесу сушіння та розмелу зумовлює безперервне розкриття нових поверхонь, тому прийняте допущення про реалізацію процесу сушіння тільки в першому періоді, тобто тільки з поверхні частинок. Прийнято також допущення про кулеподібну форму частинок цеоліту, який подрібнюється, що зберігається протягом всього процесу розмелу (положення підтверджено даними інших дослідників).

Математична модель сумісного розмелу та сушіння природних цеолітів розроблена шляхом сумісного рішення рівняння кінетики процесу сушіння

, (1)

в якому змінна поверхня масообміну визначається з допомогою встановленої апроксимації, з рівнянням матеріального балансу сушіння

. (2)

Кінцеве рівняння, що встановлює зміну вологості цеоліту в часі, має вигляд

, (3)

, . (4)

Ефективність сушіння цеолітів в умовах реалізації процесу сумісного розмелу та сушіння оцінювалася шляхом порівняння експериментальних даних щодо сушіння цеолітів в "киплячому" шарі з розрахунковими даними, отриманими з допомогою формули (3). Для розрахунку приймалися ідентичні режимні параметри, початкові параметри та однаковий середній діаметр частинок цеоліту, який сушився, (у випадку сушіння в "киплячому" шарі протягом процесу сушіння він не змінювався). Дані порівняння, представлені, дозволяють стверджувати про значно більшу ефективність процесу сумісного сушіння та розмелу. Для такого способу реалізації процесу в зв'язку з відсутністю другого періоду сушіння кінетична залежність прямолінійна.

Перетворенням рівняння (3) можна отримати вираз

, (5)

який за умови W=Wк можна використати для розрахунку необхідного часу сушіння t суш, який забезпечує заданий кінцевий вологовміст цеолітів.

Третій розділ присвячено дослідженню впливу режимних факторів на сумісні розмел та сушіння природних цеолітів в млині самоподрібнення "Аерофол". Схема дослідно-промислової установки, на якій проводились дослідження.

У відповідності з схемою, сировина, попередньо підвезена до установки, грейферним краном завантажувалась в бункер, звідки поступала на пластинчатий живильник і далі через завантажувальний короб - в млин самоподрібнення. З камери згорання в млин підводились гарячі гази. Рух газового потоку через установку забезпечувався вентилятором. Винесений з млина продукт поступав в відцентрово - прохідний сепаратор, де підлягав класифікації. Крупка збиралась в окремому бункері, а дрібний продукт разом з потоком газу поступав в циклон, де він відділялась від потоку і через стрічкову вагу направлялась в бункер пневмогвинтового насосу для транспортування в силос. Найбільш дрібна частина готового продукту вловлювалась рукавним фільтром розрідження в якому створювалось димотягом

Шляхом аналізу даних дослідно-промислових випробувань, підтвердженими розрахунками з використанням розробленої математичної моделі сумісного розмелу та сушіння природних цеолітів встановлено, що лімітуючою стадією процесу є розмел.

Дослідження щодо сумісного розмелу та сушіння цеолітової сировини з використанням млина "Аерофол" проводили в два етапи. Вологість цеоліту в на першому етапі випробувань складала 8,4%-10%, на другому етапі - 17% - 18% Було вивчено вплив швидкості обертання млина, коефіцієнта заповнення його кулями, загального ступеня заповнення і витрат газів на ступінь подрібнення продукту. Для досліджень швидкість обертання млина змінювалась в інтервалі від 72,5% до 85% від критичної, коефіцієнт заповнення кулями - від 0,3% до 5% від корисного об'єму млина відповідно, витрата газів змінювалась в межах від 6000 до 14000 мз/год. Початкова крупність сировини складала 0-300 мм, температура сушильного агенту на вході - 320оС.

Дослідження середнього діаметру подрібненого цеоліту від завантаження млина, а також залежність дисперсії розподілу частинок цеоліту в готовому продукті, яка носить подібний характер показали, що як для сировини з початковою вологістю, яка відповідає літнім умовам експлуатації, так і для сировини з початковою вологістю, яка відповідає зимовим, осіннім та весняним умовам експлуатації, характер залежності подібний, хоча для кожного із цих випадків характерні певні відмінності, що унеможливлює розробку єдиної статистичної моделі.

Залежності середнього діаметру подрібненого цеоліту та дисперсії розподілу частинок цеоліту в готовому продукті від витрати сушильного агенту для обох досліджуваних режимів початкової вологості цеоліту має однотипний (лінійний) характер з однаковим кутом нахилу прямої. Проте досліджувані режими не описуються однією прямою; для цеолітів підвищеної вологості значення цих величин дещо більші, ніж для цеолітів нормальної вологості. А це ще раз свідчить про неможливість розробки єдиної статистичної моделі для обох досліджуваних випадків.

Залежність фракційного складу продукту від початкової вологості представлена. Як видно із рисунку, зміна початкової вологості суттєво змінює характер розподілу частинок за класами, значення статистичного середнього розміру частинки в кінцевому продукті для двох режимів суттєво відрізняється. Це вказує на те, що процес визначається іншими якісними показниками.

В четвертому розділі розглянуті методи прогнозування параметрів промислового процесу сумісного розмелу та сушіння природних цеолітів в млині "Аерофол".

З використанням методу перевантажувальних режимів визначалась гранична продуктивність млина, яка є об'єктивною характеристикою ефективності процесу розмелу, визначається умовами розмелу і відображає граничні помольні можливості млина для даних режимних параметрів. Дослідження цим методом підтвердили реальність управління гранулометричним складом готового продукту в певних межах шляхом зміни таких режимних параметрів процесу, як витрата сушильного агенту та завантаження млина.

Опираючись на дані цих досліджень, була розроблена статистична модель, з допомогою якої представляється можливість визначити вихід окремої фракції мелених цеолітів в готовому продукті за умови конкретних значень змінних режимних параметрів процесу. Рівняння поверхні відклику має вигляд:

А = Во+В1Х1+В2Х2+В12Х1Х2+В11Х12+В22Х22 (6).

Оцінка значущості регресії доведена шляхом аналізу значень коефіцієнтів детермінації та критеріїв Фішера, розрахованих з допомогою програми "EXCEL-97" для рівнянь, які визначають вміст кожної із фракцій в готовому продукті. Це дає можливість використовувати отримані рівняння для розрахунків виходу окремих фракцій цеоліту в розмеленому продукті у випадку реалізації промислового процесу.

На основі даних дослідно-промислових досліджень розраховані параметри промислової установки, на якій планується використовувати млин "Аерофол" d=5,7, L=1,85м. Результати розрахунків показують, що така установка забезпечить річну продуктивність 250 000 т.

Четвертий розділ дисертації присвячений розробці промислової технології виробництва цеолітової продукції та дослідженню оптимальних режимів роботи окремих апаратів. Проаналізовано існуюче виробництво цеолітової продукції на Затисянському хімзаводі, встановлені його недоліки. З використанням даних описаних вище досліджень розроблена технологічна схема виробництва цеолітової продукції, основним апаратом якої є млин самоподрібнення "Аерофол" сушильний агент, який одержують в печі 7, що працює на природному газі з температурою всередині барабану 400 - 450оС. Подрібнений продукт виноситься газоповітряним потоком в сепаратор 9, в якому він поділяється на класи +1 мм і 1-0 мм. Клас +1 мм за допомогою тарільчатого живильника 17 подається на двохситовий електровібраційний грохот з розмірами комірок верхнього сита 5 мм, нижнього - 2 мм. Одержані на грохоті класи направляються у відповідні бункери, звідки за допомогою апаратів для затарювання 25 готова продукція запаковується і відвантажується споживачам.

Клас +5 мм елеватором 19 повертається на додаткове подрібнення. Газоповітряна суміш з цеолітом класу 1-0 мм проходить осадження в циклонах 10 першої стадії, де виділяється цеоліт класу +0,1 мм. Далі продукт направляється в повітряно-циркуляційний сепаратор 20. Продукти +1 мм і -1 мм направляються в бункери готової продукції 23. В сепаратор 22 поступає осаджений пил з циклонів другої стадії 11 класу +0,03 мм. На третій стадії електрофільтр виділяє пил класу -40 мкм. Повітря після електрофільтру містить не більше 3-5 мг/мз пилу, що відповідає санітарним нормам.

Висновки

1.Розроблена енергозберігаюча технологічна схема виробництва цеолітової продукції заданого фракційного складу, у якій запропоновано використовувати як основний апарат млин самоподрібнення "Аерофол", сепарація здійснюється двохступенево на гравітаційному та повітряно - циркуляційному сепараторі.

2. На основі аналізу експериментально дослідженої кінетики розмелу цеоліту в млині самоподрібнення "Аерофол" розраховане значення кінетичного коефіцієнта розмелу a, яке склало 1,3132 1/с.

3.Розроблена математична модель сумісного розмелу та сушіння цеолітів. На підставі аналізу моделі з використанням даних експериментальних досліджень встановлено, що процес лімітується розмелом.

4.На дослідно-промисловій установці з млином самоподрібнення "Аерофол" проведені дослідження, на основі яких встановлено залежність фракційного складу від режимних параметрів процесу та розраховано значення продуктивності установки з млином d = 5,7х1,85 м, яка склала 41,5 т/год.

5.Розроблена статистична модель сумісного розмелу та сушіння цеолітів в млині самоподрібнення "Аерофол" для сировини з початковою нормальною та підвищеною вологістю, встановлено, що основними режимними параметрами, які дозволяють регулювати фракційний склад готового продукту, є величина витрати сушильного агенту та завантаження млина матеріалом.

6.Досліджена сепарація подрібнених цеолітів на гравітаційному та повітряно-циркуляційному сепараторах. На основі аналізу даних досліджень для технологічної схеми вибрана двохступенева сепарація із встановленням на другій ступені повітряно-циркуляційного сепаратора власної конструкції.

7.Розроблені вихідні дані для проектування промислової установки виробництва цеолітової продукції заданого фракційного складу, які передано в проектну частину ВАТ "ГІРХІМПРОМ", розрахунковий економічний ефект від впровадження розробки складає 412 000 гривень.

Основний вміст дисертаційної роботи відображено у публікаціях

1.Гумницький Я. М., Мальований М. С., Ларін В. А. Кінетичні особливості фізичної активації цеолітів у млині самоподрібнення "Аерофол". //Хім.промисловість України.- 1999.-№3.-С.41-45.

2.Мирослав Мальований, В'ячеслав Ларін, Микола Санніков, Володимир Троцький Екологічно чиста енергоощадна технологія модифікування природних дисперсних сорбентів шляхом суміщення технологічних процесів//Вісник Державного університету "Львівська політехніка". Серія "Проблеми економії енергії".-1999.-№2.-С.284-288.

3.Мальований М.С., Ларін В.А., Троцький В.І. Установка подрібнення цеоліту з використанням млина самоподрібнення "Аерофол"//Экотехнологии и ресурсозбережение.- 1998.-№6.-С.54-57.

4.Мирослав Мальований, Вячеслав Ларін. Дослідження сумісного помолу та сушіння природних цеолітів//Технічні вісті.-1998.-№1-2.-с.56-58.

5.Измельчение природных цеолитов на мельницах сухого самоизмельчения типа "Аэрофол"/ И.И.Зозуля, В.А.Ларин, М.С.Малеваный и др.// Хим.промышленность.- 1991.-№6.-С.54-57.

6.Комплексная переработка цеолитового сырья/М.С.Вайда, В.А.Ларин, М.С.Малеваный и др.// Хим.промышленность.- 1992.-№5.-С.25-28.

7.Мальований М.С., Санніков М.І., Одноріг З.С., Ларін В.А. Раціональні технології модифікування природних дисперсних сорбентів та застосування цих продуктів в природоохоронних цілях// Труды научно-технической конференции "Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов"-Щелкино.- 1999.- С.78-80.

8.Мирослав Малеваный, Зоряна Однориг, Николай Санников, Вячеслав Ларин Совмещение процессов в технологиях модификации природных дисперсных сорбентов// XLII Zjazd naukowy Polskiego towarzystwa chemicznego i stowarzyszenia inzynierow i technikow przemyslu chemicznego. -Rzeszow.-1999.-Р.203.

9.Енергозберігаючі технології активації природних дисперсних сорбентів/Ма-льований М.С., Ларін В.А., Санніков М.І. та інш.// Тез. докл. междунар. научн-практ.конф. "Региональные проблемы энергосбережения в производ-стве и потреблении энергии".-Киев: 1999.-С.134.

10.Гумницький Я.М., Мальований М.С., Ларін В.А. Кінетичні особливості фізичної активації цеолітів у млині самоподрібнення "Аерофол"//Тези доповідей 3 українсько - польського симпозіуму "Теоретичне і експери-ментальне вивчення міжповерхневих явищ та їх технологічне застосування"-Львів, 1998.-С.82 - 83.

Анотація

Ларін В.А. Сумісне подрібнення та сушіння природних цеолітів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.13. - машини та апарати хімічних виробництв. - Державний університет "Львівська політехніка", Львів, 2000.

Дисертацію присвячено дослідженню сумісного подрібнення та сушіння природних цеолітів в млині самоподрібнення "Аерофол". Розроблена математична модель сумісного розмелу та сушіння цеолітів. На підставі аналізу моделі з використанням даних експериментальних досліджень встановлено, що процес лімітується розмелом. Досліджено аспекти сушіння цеолітів за методом "киплячого" шару та фільтраційного руху сушильного агенту. Встановлена залежність фракційного складу готового продукту від режимних параметрів процесу (витрати сушильного агенту та заповнення млина матеріалом), що дає можливість зміною цих параметрів регулювати фракційний склад кінцевого продукту в залежності від вимог споживачів. На основі аналізу даних досліджень розроблена гнучка технологічна схема для випуску цеолітової продукції різного фракційного складу. Основні результати дисертаційної роботи знайшли впровадження у проектуванні промислової установки для переробки природних цеолітів Сокирницького родовища.

Ключові слова: природні цеоліти, сушіння, самоподрібнення, млин, класифікація, сепаратор, вологість, фракція.

Аннотация

Ларин В.А. Совместное измельчение и сушка природных цеолитов.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.13 - машины и аппараты химических производств.-Государственный университет "Львовская политехника", Львов,2000.

Диссертация посвящена исследованию совместного измельчения и сушки природных цеолитов на мельнице самоизмельчения "Аэрофол". Разработана физическая модель процесса, в соответствии с которой принято допущение, что для частиц цеолита размером до 5 мм сушку можно рассматривать как процесс в "кипящем" шаре, для частиц большего размера процесс целесообразно рассматривать как сушку в фильтрационном потоке сушильного агента. Экспериментально исследована кинетика помола цеолита в мельнице "Аэрофол", установлена зависимость среднего диаметра измельченного материала от времени помола, определено значение кинетического коэффициента помола a. Исследованы аспекты сушки цеолитов по методу "кипящего" слоя и фильтрационного движения сушильного агента, определены основные кинетические особенности такого процесса. Разработана математическая модель совместного помола и сушки природных цеолитов, использование конечных уравнений которой дает возможность прогнозировать кинетику процесса. На основании анализа данных исследований на опытно - промышленной установке установлено, что процесс совместного помола и сушки природных цеолитов в мельнице "Аэрофол" лимитирует помол. Анализом данных опытно - промышленных исследований, а также на основании исследований совместного помола и сушки в мельнице самоизмельчения "Аэрофол" методом перегрузочных режимов установлена зависимость фракционного состава готового продукта от режимных параметров процесса (расход сушильного агента и заполнение мельницы материалом), что дает возможность изменением этих параметров регулировать фракционных состав конечного продукта в зависимости от требований потребителей. Разработана статистическая модель для совместного помола и сушки природных цеолитов с начальной влажностью (8,4%-10%) и (17% - 18%) на мельнице "Аэрофол", которая дает возможность рассчитывать выход отдельных фракций измельченного цеолита при конкретных значениях режимных параметров процесса. Рассчитаны параметры промышленной установки, на которой планируется использовать мельницу самоизмельчения "Аэрофол", позволяющей обеспечить годовую производительность 250 000 т. Определены значения коэффициентов регрессии, значимость которых подтверждена оценкой их статистических характеристик. На основании анализа данных исследований разработана гибкая технологическая схема для выпуска цеолитовой продукции различного фракционного состава. Основные результаты диссертационной работы нашли внедрение в проектировании промышленной установки для переработки природных цеолитов Сокирницкого месторождения.

Ключевые слова: природные цеолиты, сушка, самоизмельчение, мельница, классификация, сепаратор, влажность, фракция.

Summary

Larin V.A. Joint crushing and drying of a natural zeolite.

The Dissertation for a Candidate Degree on speciality 05.17.08 - Processes, and equipments of chemical technologe, State University "Lvivska Polytechnica", Lviv, 2000.

The thesis is devoted to a research of a joint crushing and drying of a natural zeolite in a mill of a self - grinding "Airfol". The mathematical model of joint crushing and drying of a zeolite wos developed. Because of analysis of a model with using of datas of experimental researches wos established, that the process is a "boiling" stratum and filtration of movement to the drying agent are investigated. The dependence of fraction structure of a ready product from operating condition of process (charge of the drying agent and filling of a mill by material) is established, that enables by change of these parameters to adjust fraction structure of a ready product depending on the requirements of the consumers. On the basis analysis of the given researches the flexible technological circuit for release of zeolite production various fraction structure is developed. The basic results of dissertation have found introduction in designing the plant for processing of a natural zeolite of Sokirnica deposit.

Key words: a natural zeolite, drying, self-crushing, mill, classification, separator, humidity, fraction.

Размещено на Allbest.ru