Снижение остаточной влажности продуктов технологических переделов (деватеринг)

Существующие наиболее распространенные технологии фильтрации растворов, содержащих взвешенные вещества (ВВ) либо нерастворимую минеральную фазу с последующим ее обезвоживанием на прессах различных модификаций (при всех прочих достоинствах - простота, изученность и прогнозируемость процессов, отработанность решений, их относительная дешевизна и низкие операционные издержки) обладают СУЩЕСТВЕННЫМ недостатком – они не позволяют удалить межкристаллическую влагу.

Неснижаемый предел объема остаточной влаги в выделенной минеральной части после фильтрации обычно варьируется в пределах ≈10…16% (находится в нелинейной зависимости от гранулометрического состава «твердого») и обусловлен объективными технологическими ограничениями и физическими принципами, на которых основана работа фильтров и прессов, позволяющих удалить только СВОБОДНУЮ (гравитационную) влагу

Снизить остаточную влажность материала («твердого») можно только удалив КАПИЛЛЯРНУЮ влагу.

Обеспечение более низкой остаточной влажности материала при последующей сушке и прокалке «твердого» позволяет избежать дополнительных затрат на удаление из материала водного остатка (капиллярной влаги) в объеме от 7 до 10% от общего объема осушаемого материала с одновременным сокращением длительности технологического цикла обезвоживания.

Эффективность разделения твердой и жидкой фаз зависит от величины действующей силы. Поэтому оборудование, действие которого основано на использовании только силы тяжести, имеет ограниченные технологические возможности. С уменьшением размеров частиц, отношение величины сопротивления движению к силе тяжести увеличивается. В таких случаях целесообразно применение оборудования, использующего центробежную силу. В частности – центрифугирование – процесс обезвоживания мелких и тонких продуктов под действием центробежных сил во вращающемся роторе.

Применение центробежного оборудования для фазного разделения и обезвоживания минеральной части маточных растворов позволяет удалить КАПИЛЛЯРНУЮ влагу и снизить остаточную влажность до показателей (≈5..7%), находящихся ниже показателей остаточной влаги материала при его фильтрации и сушке на прессах и вакуум-барабанных фильтрах (≈10..15%).

Теоретические предпосылки

Классификация форм связи влаги с материалом по Ребиндеру:

  1. химическая связь (адгезионная влага);
  2. физико-химическая связь (адсорбционная или гигроскопическая влага);
  3. физико-механическая (капиллярная, гравитационная влага).

Рис. 1. Виды влаги

В соответствии с этой классификацией влага разделяется на следующие виды:

  1. Адгезиoнная (внутренняя) влага – удерживается на поверхности частиц молекулярными силами, химически связана с твердой фазой, не удаляется даже при термической сушке. Это гидратная или кристаллизационная влага. (рис. 1)

  2. Адсорбционная (гигроскорическая) влага – поглощается (адсорбируется гидрофильными материалами из воздуха. Удерживается на поверхности в виде пленок силами адсорбции. Прочно связана с поверхностью. Ее поглощают материалы капиллярно-пористой структуры и хорошо растворимые в воде вещества. Количество поглощенной влаги увеличивается с увеличением влагосодержания воздуха. Удаляется при сушке.

  3. Капиллярная влага – заполняет капиллярные промежутки, образующиеся между частицами, или поры внутри самих частиц твердого и удерживается в них силами капиллярного давления. Количество влаги зависит от пористости материала и смачиваемости поверхности.

  4. Свободная (гравитационная влага) – заполняет все промежутки между частицами и перемещается под действием силы тяжести.

Влажность в значительной мере зависит от природы вещества, а в твёрдых телах – и от степени измельчённости, и их пористости.

В понятие ВЛАЖНОСТЬ НЕ ВХОДИТ содержание в материале:

  • химически связанной (конституционной воды), выделяющейся только при химическом разложении
  • кристаллогидратной

В зависимости от содержания воды продукты обогащения делятся на:

  1. обводненные (жидкие) – содержат ~40% воды, обладают подвижностью жидкости, представляют собой механическую смесь твердого и воды.

  2. мокрые – 15-40% влаги, не обладают подвижностью жидкости. Содержат все виды влаги. Получаются после обезвоживания жидких(обводненных).

  3. влажные – 5-15% влаги. Не содержат гравитационной влаги. Получаются после обезвоживания мокрых.

  4. воздушно-сухие – сыпучие продукты. Влага, конденсированная на поверхности частиц, не превышает 5%.

  5. сухие – не содержат влаги.

Для корректного подбора оборудования с уточнением его конфигурации и минимизации бизнес-рисков, связанных с гарантированным достижением ожидаемых Заказчиков РЕЗУЛЬТАТОВ, необходимо обязательное проведение предпроектных лабораторных исследований сред с прототипирование процессов осветления, фильтрации и обезвоживания материала.

Разделы (этапы) предпроектных исследований:

  1. Экспериментальное подтверждение физической и технической возможностей разделения исходных технологических растворов, содержащих минеральную часть («твердое») на жидкую (-ие) и твердую (-ые) фазы (осветление) на этапе подготовки (фильтрации растворов) их к предварительной сушке.

  2. Прототипирование процесса центробежного обезвоживания «твердого» с экспериментальным подтверждением физического предела обезвоживания при центробежном обезвоживании (осушении). Определение остаточного % содержания влаги в твердой фазе после центробежного обезвоживания.

  3. Определение технической возможности и экономической целесообразности интеграции центробежного оборудования в процесс фильтрации и обезвоживания «твердого»

По результатам предпроектных исследований Заказчику предоставляется детальный отчет

С примером Отчета Вы можете ознакомиться в разделе «ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЕ СТОКОВ ГЗУ НА ЭНЕРГОГЕНЕРИРУЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ» скачав документ «ОТЧЕТ ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМУ ИССЛЕДОВАНИЮ ЗОЛОВОЙ ПУЛЬПЫ».

С описанием оборудования для осветления эмульсий и пульп с обезвоживанием выделенного осадка Вы можете ознакомиться, скачав презентацию «ОБОРУДОВАНИЕ - ЦЕНТРИФУГИ – СЕПАРАТОРЫ» в разделе «ОБРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ОСВЕТЛЕНИЯ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ».