CC BY
17
УДК 661.525.3, 662.2.033
С. Ю. Игнатьева, В. Я. Базотов, В. Ф. Мадякин, Д. А. Захаров
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ТВИ-СУШКИ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ РАЗЛИЧНЫХ МАРОК
Ключевые слова: конвективная сушка, термо-вакуум-импульсная-технология, режимы сушки, скорость сушки, время сушки.
Благодаря изучениюкинетики процесса сушки в зависимости от дисперсности материала, его структуры, времени вакуумирования можно достаточно точно и обоснованно определить оптимальный режим сушки аммиачной селитры различных марок.
Keywords: convection drying, thermo-vacuum pulse technology, modes of drying, drying speed, drying time.
Through the study of the kinetics of the drying process depends on the dispersion of the material, its structure, time vacuum can be accurately and reasonably determine the optimum drying of ammonium nitrate different brands.
При производстве промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) в качестве окислителя в основном применяется аммиачная селитра (АС). Она обладает массой достоинств: дешевизна, большая сырьевая база, отсутствие при разложении твердых отходов, загрязняющих окружающую среду и рядом недостатков, таких как гигроскопичность, слеживаемость и полиморфизм. Но известно, что сухая АС не слеживается, и при влажности 0,050,1% III фаза не образуется и наблюдается метастабильный переход при Т=510С [1, 2]. Кроме того, основными фазами технологии производства ПВВ являются подготовка основных компонентов и вспомогательных материалов, смешение
компонентов, снаряжение зарядов и упаковка, складирование готовой продукции. Каждая из перечисленных фаз производства содержит множество технологических процессов. Так, подготовка АС включает в себя операции измельчения, классификации, сушки и просеивания. По результатам проведённых ранее исследований [3] было показано, чтопо сравнению с конвективной сушкой самой эффективной по скорости сушки является термо-вакуум-импульсная (ТВИ) технология в режиме (ТВИП) - просос вакуумом горячего теплоносителя через слой высушиваемого материала с периодическими вакуумными импульсами.
Из работы [4] следует, что можно значительно снизить энергозатраты при сохранении временных и качественных параметров сушки капилляро-пористых тел, совместив метод ТВИ-прососа с ТВИ-ударом с последующим вакуумированием в течение 1 или 5 минут.
Исследовался процесс сушки АС наиболее часто применяемых марок П, А - гранулированной Агр (гранулы с фракцией х>1мм) и кристаллической Ап (порошок с фракцией 0,315<х<1мм) и для сравнения марки Ч (порошок с фракцией 0,315<х<1мм) с помощью конвективного способа (КС) и ТВИ-технологии различными режимами и температурами. Сушка в режиме (ТВИП) происходит ТВИ-прососом вакуумом горячего теплоносителясо скоростями его подачи 475л/мин (а для марки Агр еще и 375л/мин 275л/мин) через толщу материала с 5- минутными циклами. Режимы (ТВИП+ТВИС 5+5) и (ТВИП+ТВИС 5+1)
осуществляются с помощью цикличных нагрева ТВИ - прососом (ТВИП) вакуумом горячего теплоносителя через слой материала в течение 5 минут и последующим вакуумированием длительностью 5 минут или 1 минуту в зависимости от заданного режима. Количество циклов (нагрев -вакуумирование) определяется достижением постоянной массы материала.
В таблице 1 показаны результаты средней скорости влагоудаления АС различных марок в зависимости от технологии при различных температурах.
Таблица 1 - Средняя скорость сушки АС различных марок
Режимы Средняя скорость сушки*10-3, %/мин
Ч Ап Агр П
110°С
КС 2 4 3 5
ТВИП (475 л/мин) 5 17 13 36
ТВИП (375 л/мин) - - 11 -
ТВИП (275 л/мин) - - 14 -
ТВИП+ТВИС 5+5 3 5,1 5,2 10
ТВИП+ТВИС 5+1 4 9 11 20
Из таблицы 1 следует, что ТВИ-технология сушки намного интенсивнее конвективной. С увеличением поверхности материала скорость сушки увеличивается независимо от технологии сушки. При температуре теплоносителя Т=1100С ТВИ-сушка в различных режимах увеличивает скорость влагоудаления приблизительно в 2-7 раза по сравнению с конвективной сушкой.
На рисунке 1, 2, 3, 4 изображены кривые сушки АС различных марок при температуре процесса Т=1100С и различных режимах.
Кривые сушки АС марки П приТ= НОСприразличныхрежимах
♦—КС П 110
-ТВИП П110
твип+твис
545' П 110
-твигмтвис
5'+1' П 110
20 40 60 80 100 Время,мин
Рис. 1 - Кривые сушки АС марки П при Т=1100С
Рис. 4 - Кривые сушки АС марки Ч при Т=1100С
0,4
"о,з
Кривые сушки АС марки А (порошок) приТ-110С при различных режимах
та
* 0,2
Q.
<1)
Зод
0 11 ¿3 10 45
0, L4( 0 04 5
о
50
Время, мин
100
■КС An 110
•ТВИП An 110 •ТВИГМТВИС 5'+5' Ап 110 ТВИП+ТВИС 5 '+11 Ап 110
Рис. 2 - Кривые сушки АС марки Ап при Т=1100С
Рис. 3 - Кривые сушки АС марки Агр при Т=1100С
Характер изменения кривых различных видов сушки при Т=1100С для рассматриваемых марок АС практически одинаков. Наиболее эффективными являются 2 режима сушки по ТВИ-технологии (ТВИП) и (ТВИП+ТВИС5+1). По критерию цена-качество предложен для промышленной сушки АС различных марок режим (ТВИП+ТВИС 5+1).
Литература
1. Ф.П. Мадякин. Компоненты и продукты сгорания пиротехнических составов. Т.1. Основные понятия о пиротехнических составах и компонентах. Низкомолекулярные вещества: учеб. Пособие. Казань, 2006. 500 с.
2. Технология аммиачной селитры/под редакцией В.М. Олевского. Химия. Москва. 1978. 305 с.
3. С.Ю. Игнатьева, В.Я. Базотов, В.Ф. Мадякин, Вестник Казанского технологического университета, 13, 78-81, (2013).
4. С.Ю. Игнатьева, В.Ф. Мадякин, Гатина Р.Ф., Осипова А.Ю. Вестник Казанского технологического университета, 17, 144-147, (2014).
© С. Ю. Игнатьева - старший научный сотрудник УПК КНИТУ, [email protected], В. Я. Базотов - зав. каф. ТТХВ КНИТУ, В. Ф.Мадякин - доцент каф. ТТХВ КНИТУ, [email protected], Д. А. Захаров - магистр группы 114-М9 каф. ТТХВ КНИТУ.
© S. Yu. Ignatieva - Senior Research Fellow UPK KNRTU, [email protected], V. Ya. Bazotov - Head of the Chair TTHV KNRTU, V. F. Madyakin - Associate Professor TTHV KNRTU, [email protected], D.A.Zaharov - student group 114-M9 TTHV KNRTU.
