авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Совершенствование технологии обогащения слюд с использованием замкнутого водооборота

-- [ Страница 2 ] --

Во второй главе изучена и проанализирована технология обработки слюдяного сырья, измельчения слюды, приготовления слюдяной пульпы, производства основной продукции – слюдобумаг и слюдопластов (рис. 1).

Рассмотрено влияние показателей технологической воды на качество выпускаемой продукции. Сохранение заданной прочности в слюдопластовой бумаге требует тщательного соблюдения технологии и режимов производства. Нестабильность прочности слюдопластов также существенно возрастает от постепенного загрязнения воды. Это особенно проявляется на стадиях расщепления слюды и при слоеобразовании. Если расщепление слюды на прокатном станке производить в воде сильно загрязненной мельчайшими твердыми частицами, то независимо от чистоты воды на всех последующих технологических операциях прочность слюдобумаг снизится на 20 - 50 %. Это объясняется тем, что на новые поверхности, образующиеся при расщеплении кристаллов, из загрязненной воды прочно осаждаются мельчайшие твердые частицы, которые на всех последующих операциях уже невозможно снять (отмыть). Если же расщепление слюды происходит в чистой воде, то на свежих поверхностях образуются защитные пленки воды, которые препятствуют ее контакту с твердыми мелкими частицами, находящимися в воде.

 Технологическая схема производства слюдопласта на Нижнеудинской фабрике: -2

Рис. 1. Технологическая схема производства слюдопласта на Нижнеудинской фабрике:

1-скрап, 2-грохот, 3-питатель, 4-контейнерная электропечь, 5-шлюзовой разгружатель, 6-ударная машина, 7-инжекторная воронка, 8-циклон, 9-вентилятор, 10-грохот, 11-шнек, 12-бункер для отходов скрапа, 13-шахта сортирующая, 14-осадитель, 15-циклон промыватель, 16-заслонка, 17-моечная машина, 18-вибротранспортёр, 19-многовалковый прокатный станок, 20,21-дезинтерграторы, первой и второй ступеней, 22-сгуститель, 23-классификатор, 24-сгуститель-накопитель, 25-компрессор, 26-баробатер, 27-накопитель пульпы, 28-раздатчик пульпы, 29-машина рулонного слюдопласта, 30- отстойник, 31-рулон готовой продукции

В процессе сушки слюдопластовой бумаги основная масса пленочной воды удаляется, и слюдяные чешуйки слипаются друг с другом, в основном через адсорбционные слои воды.

Граничные плёнки воды также существенно влияют на диэлектрические свойства бумаг, увеличивая их электрическую прочность и повышая до 600 °С температуру наступления теплового пробоя.

При соприкосновении таких гидратированных поверхностей двух пластинок слюды на достаточно малом расстоянии между ними возникают мостики водородных связей. Силы водородных связей, играют одну из главных ролей во взаимодействии частиц в бумагах и, в конечном итоге, определяют их механические свойства.

Фактором, мешающим возникновению мостиков водородной связи является наличие растворенных в воде примесных ионов, которые, нейтрализуя заряды поверхности, будут уменьшать количество водородных мостиков сцепления.

Поэтому, для увеличения прочности бумаг процесс диспергирования слюды и образования пульпы необходимо производить в воде, лишенной растворенных солей. Наличие загрязнений адсорбирующимися ионами, органическими веществами и бионики уменьшает сцепление частиц в бумаге и может даже привести к полной потере сил связи.

Как показали исследования, наличие примесей оказывают значительное влияние на свойства материалов из слюд.

Изучены источники загрязнения технологической воды. Химический состав слюдяных концентратов, используемого сырья (стекла), применяемых при производстве микалекса приведены в табл. 1-2.

Химический состав воды, поступающей на «Нижнеудинскую слюдянитовую фабрику» представлен в табл. 3.

Таблица 3. Химический состав воды, поступающей

на «Нижнеудинскую слюдянитовую фабрику»

Наименование показателей Ед.измерен. Норма Среднегодовое
Мутность мг/дм3 20 1,28
Жёсткость общая мг.экв/дм3 7,0 2,00
Сухой остаток мг/дм3 1000 121
Хлориды мг/дм3 350 3,38
Сульфаты мг/дм3 500 7,05
Аммиак мг/дм3 - 0,51
Нитраты мг/дм3 45 0,26
Нитриты мг/дм3 - 0,04
Окисляемость по О2 мг/дм3 7,0 0,29
Фтор мг/дм3 1,5 0,25
Марганец мг/дм3 0,1 0,10
Щёлочность мг.экв/дм3 - 1,58
Железо мг.экв/дм3 1,0 0,08
рН - 6,5-8,5 7,91
Углекислота свободная мг/дм3 - 17,0
ПАВ мг/дм3 - 0,16
Взвешенные вещества мг/дм3 - 4,37

При этом технологические воды ООО «Нижнеудинской слюдянитовой фабрики» характеризуются анализом, представленным в табл. 4.

Таблица 4. Химический анализ технологических вод ООО «Нижнеудинская слюдянитовая фабрика» до очистки, г. Нижнеудинск

Параметры Исходные стоки Параметры Исходные стоки
рН 3,6–4,8 Окисляемость, мг.О2/л 1792
Окраска Светло-бурая Нефтепродукты, мг/л 97,6
Прозрачность, см. Отсутств. Хлориды, мг/л 928,7
Взвеш. вещества, мг/л 8625 Азот аммонийный, мг/л 386,0
Кислорода, мг/л Отсутств. Фосфаты, мг/л 623,4
БПК5, мгO2/л 7298 ХПК, мг.О2/л 14838

Изучены механизм и процессы загрязнения технологической воды. Рассмотрены существующие методы, процессы и условия очистки производственных вод данного предприятия.

Третья глава посвящена изучению целесообразности применения основных методов подготовки и очистки производственных вод слюдяного производства.

Выполнен анализ современных и перспективных способов очистки производственных вод. Выполнены исследования по применимости этих способов к подготовке и очистке технологических вод ООО «Нижнеудинская слюдянитовая фабрика». Развиты и усовершенствованы методы подготовки и очистки воды: механические; физические; физико-химические; химические; биохимические. (биологические). Развиты теоретические основы и намечены перспективы реализации физико-химических методов подготовки и очистки вод.

Физико-химическая очистка вод считается одним из основных существующих методов их очистки и обезвреживания. Для интенсивной очистки вод от взвешенных веществ применяют коагуляцию совместно с обработкой воды флокулянтами. Для извлечения ценных веществ, присутствующих в воде в диссоциированном состоянии, и при обессоливании воды с невысокой минерализацией использу­ют ионообменные фильтры. К остальным физико-химическим методам очистки вод относятся флотация, экстракция, сорбция, методы электрохимической очистки, электродиализ, гиперфильтрация, и др.

Методы электрообработки получают развитие как эффективные и прогрессивные направления в технологии очистки во­ды. Установки по реализации этих методов компактны, высокопроизводите­льны, подчиняются полной автоматизации, при этом не повышается солевой состав очищенной воды. Это обеспечивает существенные преимущества электрохимических методов перед традиционными методами обработки воды.

Основную роль в процессе электрофлотации частиц выполняют пузырьки газа, выделяющиеся с поверхности катода. Для обеспечения эффективности протекания процессов электрофлотации выполнен определённый объём теоретических и экспериментальных изыскания, а также объём конструкторских разработок поиска оптимальных решений конструкций электрофлотационных машин. При электрофлотационном разделении жидких неоднородных систем существует зависимость: скорость флотации повышает­ся с увеличением газовых пузырьков данного размера в единице объёма воды. Для обеспечения этого предложены математические модели и выполнены экспериментальные проработки нахождения оптимальных режимных, электродинамических и гидравлических условий протекания процесса. При этом разработаны основные принципиальные схемы электрофлотационных аппаратов. Немалую помощь оказывают работе электрофлотомашин применение различных видов и методов активации исходных жидких систем и одновременной обработке электрическим полем.

Четвёртая глава посвящена совершенствованию технологии обогащения слюдяного сырья на основе использования замкнутого водооборота, развитию и совершенствованию перспективных методов и технологических схем подготовки и очистки вод, а именно исследованиям и развитию безреагентных методов очистки технологических вод обогатительного слюдяного производства как экологически чистых технологий комплексной обработки жидких систем; изучению и развитию теоретических основ и перспектив совершенствования физико-химических методов подготовки и очистки вод; развитию теории и расширению возможностей методов электрохимической очистки технологических вод; развитию и совершенствованию электрофлотационного метода очистки водных систем; разработке и совершенствованию способа безреагентной комплексной очистки оборотных вод слюдяного производства и устройства для его осуществления.

Разработаны и усовершенствованы способ безреагентной комплексной очистки технологических вод обогатительного производства слюды и установка для его осуществления. Ценность и практическая значимость электрохимической очистки сто­ков в том, что при электролизе протекает одновременно ряд физико-химических процессов, вызванных электрической обработкой водных систем, имеет­ся возможность несложного выделения примесей без вторичного загрязнения, что обуславливает высо­кий эффект очистки. Рассмотрены и развиты вопросы совершенствования методов конструирования и проектирования основного и вспомогательного оборудования и магнитных установок. Анализ, расчёты и экспериментальные исследования позволили разработать мобильную (перевозную) модель очистной установки, как устройство и механизм для получения при экспериментальных исследованиях корректных данных для проектирования промышленных очистных сооружений без ограничения производительности. Положительные результаты испытаний позволили усовершенствовать технологию и схему цепи аппаратов лабораторных установок и перейти к экспериментальным работам укрупнённых исследований и полупромышленных испытаний.

На основе результатов исследований, расчётов и экспериментов разработана технологическая схема обогащения слюды с замкнутым водооборотом с использованием безреагентной подготовки и комплексной очистки производственных вод слюдяного производства. Для испытаний способа безреагентной комплексной очистки изготовлена опытно - экспериментальная установка и испытана в промышленных условиях на технологических водах «Нижнеудинской слюдянитовой фабрики» (г. Нижнеудинск), позволившая уточнить оптимальные режимы и условия подготовки и очистки водных систем.

Процесс подготовки и очистки производственных вод должен выполняться в переходном режиме движения водных потоков на границе ламинарного и турбулентного режимов. При ламинарном режиме наблюдается резкое снижение производительности очистных сооружений, при турбулентном режиме – снижается качество и эффективность подготовки и очистки водных потоков за счёт излишнего перемешивания. Для нахождения оптимальных режимов работы оборудования необходимо иметь возможность расчёта распределения скоростей в потоке при гладкой и шероховатой поверхности русел.

Разработаны математические модели распределения скоростей в потоке.

1. На основе полуэмпирической теории Прандтля и опытов Никурадзе получены зависимости для расчёта коэффициента гидравлического сопротив­ления в шероховатых руслах. В формуле распределения скоро­стей используют условную, так называемую эквивалентную шероховатость kS равнозернистого песка, создающую гидравлическое сопротивление, равное со­противлению реальной шероховатости поверхности. Использо­вание kS позволяет рассчитать гидравлическое сопротивление по зависимости Никурадзе:

и определение сводится к наиболее точному нахождению kS.

Для исследования взаимосвязи между характеристиками течения и сопротивления в открытых водотоках с учётом логарифмического характера распре­деления скоростей по глубине, с учётом постоянства к и В произведено интег­рирование логарифмических профилей скорости по поперечному сечению для гидравлически гладкого и шероховатого широкого русла. При этом опре­делена средняя скорость течения V:

. (1)

С учётом известного соотношения V/uD= установлена взаимосвязь между параметрами профиля скоро­сти k и В с гидравлическим сопротивлением гладкого русла.

При этом формула сопротивления для открытых каналов в условиях гладкого режима сопротивле­ния принята в виде экспериментальной зависимости Никурадзе:

. (2)

С учётом последних формул можно записать: .

Аналогично установлена взаимосвязь между параметрами логариф­мического распределения скоростей параметром Кармана k и так называемой второй константой турбулентности В для условий квадратичного сопротивле­ния русла.

Выполнены расчёты изменения второй константы турбулентности В по зависимостям

и (3)

при различных коэффициентах сопротивле­ния , свойственных гладким и шероховатым каналам. Получена связь между параметрами логарифмического профиля скоро­сти для шероховатого русла:

. (4)

Параметр Кармана k определялся при известной динамической скорости по углу наклона осредняющей прямой, аппроксимирующей измеренные значения скоростей по глубине потока. Вторая константа турбулентности В определялась по указанной аппрокси­мации при значении z/ks = 1. Обобщение экспериментальных данных произво­дилось на основе полученной зависимости

с предварительной оценкой режима сопротивления русла в условиях начала формирования донного релье­фа. Анализ и экспериментальные данные подтверждают возможность существования сложной взаимосвязи между коэффициентом гидравлического сопротивления и параметрами лога­рифмического профиля скорости k и В, которая не противоречит закономерно­стям гидравлического сопротивления, найденным на основе независимого ди­намического эксперимента.

2. Распределение скоростей по глубине потока удобно пред­ставлять для анализа и инженерных расчётов в степенном виде. Зависи­мость степенного вида при всех режимах сопротивления записывается в виде:

, где u и скорость и максимальная скорость течения согласно распределению скоростей; z и z0 текущая и максимальная глубина потока.

Экспериментально установлена зависимость n от коэффициента гидравлического сопротивления : . Эта зависимость уточнялась: и принято: . Интегрируя степенной профиль скоростей для условий плоского те­чения в канале, определено значение показателя степени через максимальную и среднюю скорости потока:

. Тогда получается следующее выражение: . Из этого выражения локальный показатель степени распределения скоростей определяется по соотношению:

. Показатель степени предлагается принимать по зависимости: .

Распределение скоростей в пото­ке может быть описано зависимостями не только логарифмического, но также и степенного вида. Гидравлическое сопротив­ление зависит от касательного напряжения на дне и стенках канала:

, где 0 - касательное напряжение на дне и стенках канала; V- средняя скорость.

Представляет интерес непосредственное сопоставление показателя степени n в профиле скорости с количественными характеристиками развивающегося донного рельефа. Результат выполненного сопоставления, подтверждает, что такая связь действительно сущест­вует и может быть представлена следующей аппроксимацией:

либо в виде: .

В результате получена возможность расчёта распределения скоростей в потоке с помощью двух математических моделей логарифмического распределения скоростей в потоке (1) и расчёта параметров потока и русла на начальном этапе их взаимодействия в степенном виде (2).



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.