Перспективы создания высокоэффективного комплекса для снижения влагосодержания тонкои грубодисперсных сапропелей Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

х = 's - g (f2 cos a - sin a) . (5)

Подставляя (5) в первое уравнение (4), получим после некоторых преобразований g

" —F() = -g(Sna+f1cosa)+

Qp +Qm ^ g(2Qp +Q ) Qp +Qm

(Лоа&а—sin а)

• cos(&>t),

(7)

gAe>

■ cos(&>t).

f = (■

Qp + Qn

Q + Q

+ 1)sinа+f

An

Qp + Qn +__________________

2Qp+Qn + 2Qp+Qn.

(8)

Изменение усилия сжатия от угла подъема

Тяговое усилие электромагнитного привода можно в первом приближении представить в виде гармонической функции вида F(t) = Asin(rot) и тогда решая уравнение (б) методом разделения переменных при t=0, S =0, s = 0, получим

tr( ■ f ) (2Qp + Q)( f ■ )]

s = C1 — gt[(sma+flCosа) +- ----(f2Cosа—sin а)] —

Qp + QKn

— gAffl

Qгp + Q

gt 2 . lQг + QKn ■

s = at + с2-----------------Г(вта + cos а) +-------------------— ( f cos а — sin а)] —

1 2 2 Qp + Qm

бгр + Ят

При выбранных начальных условиях

С1 =-^- , с2 = О-

Ягр + бк„

Задача состоит в том, что требуется определить усилие сжатия, при котором груз не будет при любом 1 перемещаться по грузонесу-щему полотну, т.е. 8 = 0.

Тогда, приравнивая правую часть уравнения (7) нулю, 1 = 1, ю = 0,5п, осуществляя элементарные алгебраические преобразования, найдем, при каком значении коэффициента Г2 это равенство выполняется:

Угол подъема, град.

Рис. 2

Необходимое усилие сжатия груза определится из выражения

Рсж = f2Qyp H. (9)

Выражения (8) и (9) позволяют определять необходимое усилие прижатия негабарита к грузонесущему полотну так, чтобы он играл роль перемычки и не позволял более мелкому грузу перемещаться относительно полотна. Поскольку негабариты располагаются вдоль полотна на определенном расстоянии друг от друга, то на перемычку будет воздействовать только груз, лежащий между перемычками весом Q/ .

На рис. 2 представлена кривая изменения величины усилия сжатия от угла подъема а. Следует отметить, что в схеме расчета необходимого усилия сжатия грузонесущая поверхность принималась гладкой. Использование шевронов или невысоких перегородок позволит снизить усилие сжатия, однако в этом случае могут возникнуть сложности с очисткой грузонесущего полотна от налипшей или смерзшейся породы.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------

Едыгенов Ерик Казтаевич - доктор технических наук, член-корр. Академии минеральных ресурсов Республики Казахстан, заместитель директора Института горного дела им. Д. А. Кунаева по научной работе, заведующий лабораторией разрушения и доставки горных пород.

УДК 622.794

Ю.Д. Тарасов, А.Б. Рыжих, А. Ф. Прялухин

© Ю.Д. Тарасов, А.Б. Рыжих, А.Ф. Прялухин, 2005

2 71

ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ТОНКО- И ГРУБОДИСПЕРСНЫХ САПРОПЛЕЙ

Семинар № 16

Сапропели - уникальные донные отложения пресноводных водоемов, сформированные из отмершей водной растительности, остатков живых организмов и сносимых водой почвенно-грунтовых частиц, содержащие более 15 % органического вещества. Образуется сапропель за счет выпадения из раствора кристаллических солей при испарении и жизнедеятельности водных организмов. Осевшая на дно биомасса подвергается биохимической и микробиологической переработке (особенно активно в верхнем слое, населенном наибольшим количеством аэробных бактерий). В результате физических, химических и биологических процессов сапропель обогащается минеральными макроэлементами и микроэлементами, биологически активными веществами.

Сапропель - экологически чистое и безопасное в применении вещество. Существует множество направлений высокоэффективного применения сапропеля: удобрения (нейтрализация почв, органоминеральные гранулированные смеси), производство строительных материалов (пористая керамика, тепло- и звукоизоляционные материалы, спецзаполнители бетона), металлургия, формовочные смеси, нефте- и газодобыча, бурильные растворы, химическая и термическая переработка (топливо, химические продукты, углеродистые материалы, сорбенты), медицина (бальнеология, фармакология, косметология), сельское хозяйство (ветеринария, кормопроизводство - добавки в корм животным и птицам, гранулированные комбикорма, выращивание дрожжей), сорбенты для утилизации стоков.

Разработка месторождений сапропеля способствует восстановлению озер, поэтому работы по добыче сапропеля имеют также существенную экологическую направленность.

В естественном состоянии сапропели имеют желеобразную структуру, сильно обводнены, плотность твердой составляющей близка к плотности воды, влажность сапропеля составляет, как правило, более 90 % (часто 95 ^ 97 %). Транспортирование такого материала связано не только с экономически неоправданными перевозками жидкой фазы (до 97 % от общей

массы), но и со значительными затратами, связанными с упаковкой больших объемов продукта.

В настоящее время распространена следующая малоэффективная технология добычи и обработки сапропеля: желеобразное органическое вещество зачерпыванием или с помощью землесосов добывается со дна озер, и распределяется небольшим по толщине слоем на прибрежных участках, на которых и обеспечивается постепенное высушивание сапропелевой массы до необходимой влажности, после чего сапропелевая масса собирается для дальнейшей переработки и упаковки.

Естественная сушка сапропеля, как правило, требует значительных затрат времени (как правило, весь летний сезон), т. к. сапропели практически не дренируются. Поэтому предприятия, специализирующиеся на производстве сапропеля, должны выделять значительные площади в прибрежных зонах для сушки сапропелевой пульпы. Существенным недостатком такого способа обработки сапропеля, помимо отмеченных, является загрязнение сапропеля семенами сорняков и проросшими растениями, что значительно снижает товарные свойства са-пропелей, в том числе используемых как удобрения.

Для принудительного отделения жидкой фазы в настоящее время применяются преимущественно два метода - фильтрование на вакуум-фильтрах и центрифугирование.

Однако оба эти метода требуют применения дорогостоящего оборудования и значительных энергозатрат при периодичности технологичного процесса. Использование тепловых сушильных камер ограничено, в свою очередь, условием сохранения органической составляющей сапропеля, которая начинает разлагаться уже при температурах 60^70 оС. Известен также способ электроос-мотического обезвоживания сапропелей с последующей сушкой. В настоящий момент развитие этого направления находится в стадии лабораторных исследований. На наш взгляд, такой способ не может быть признан перспективным, т.к. отличается низкой производительностью, высокими удельными энергозатратами и повышенны-

Диаграмма снижения влагосодержания сапропеля на обезвоживающей машине (<р - доля жидкой фазы, отводимая за цикл обезвоживания)

ми требованиями к технике безопасности при производстве готового продукта.

Проверено также вибрационное воздействие на процесс водоотделения (частота колебаний 50 Гц, амплитуда - 4 мм). Как показали эксперименты, высвобождение жидкости из сапропеля не происходит. Это можно объяснить тем, что твердая фаза имеет очень развитую активную поверхность, поэтому несмотря на малое содержание твердого, несвязанная жидкость в сапропеле практически отсутствует.

Нами проведены поисковые исследования, направленные на разработку новой технологии и оборудования для предварительного обезвоживания сапропеля грубодисперсной и коллоидной структур. Установлено, что для снижения энергозатрат и повышения эффективности отделения жидкой фазы сапропеля следует предварительно разрушить структурные связи этой коллоидной массы для высвобождения несвязанной жидкости. Найдены вещества-дистабилизаторы, которые значительно способствуют разрушению межмо-лекулярных связей жидкой фазы и оболочки твердых частиц. Подобранные дистабилизаторы, являющиеся доступными и недорогостоящими материалами, безвредны и обеспечивают максимальный эффект при концентрациях до 0,5 % от исходной массы пульпы, что позволяет пренебрегать влиянием этих веществ на химические свойства сапропеля.

Разработан способ обезвоживания сапропеля и основанный на нем комплекс непрерывного действия для механического обезвоживания са-

30 --

ю

т %

-

г 1 _с _с ь_ 1, —1

пропеля, позволяющий, как показали лабораторные исследования на образцах и действующей модели, осуществлять отвод до 50 % жидкой фазы без использования дистабилизаторов и до 58 % - с дистабилизаторами.

Процесс снижения влагосодержания сапропеля осуществляется на одной машине конвейерного типа за один проход при 6 н 7 циклах с последовательным отбором жидкой фазы из сапропелевой массы на обезвоживающих блоках (рисунок).

В зависимости от варианта реализации конструкции комплекса, его расчетная производительность составляет от 4 до 80 м3/ч при удельной энергоемкости до 0,25 кВт-ч/м3. Конструкция достаточно проста в изготовлении и эксплуатации, не содержит дорогостоящих узлов и не требует высокой точности монтажа, что позволит обеспечить технологический процесс по снижению влагосодержания сапропеля при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.

Предлагаемые технические решения позволят, на наш взгляд, наладить эффективную промышленную переработке добываемого сапропеля и обеспечить широкое его использование.

— Коротко об авторах

Тарасов Юрий Дмитриевич — профессор, доктор технических наук,

Рыжих А.Б., Прялухин А.Ф. —

Санкт-Петербургский государственный горный институт (ТУ).

© В.А. Бобин, А.Н. Ланюк, 2005

УДК 621.926

В.А. Бобин, А.Н. Ланюк

ГИРОСКОПИЧЕСКАЯ МЕЛЬНИЦА КАК ЭТАЛОН ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИРОДНОГО