Разработка процесса классификации суспензии гидроксида алюминия в гидроциклонах

• Автор: Бауман, Алексей Валентинович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 149 с. : ил.

1 Проблемные вопросы теории и практики гидроциклонирования

1.1 Общие положения.

1.2 Обзор конструкций.

1.3 Проблема износоустойчивости.

1.4 Гидродинамика потоков в гидроциклоне

1.5 О влиянии технологических и конструктивных параметров на показатели работы гидроциклонов.

1.6 Расчет поля скорости жидкости в гидроциклоне

1.7 Расчет параметров гидроциклонирования.

2 Математическая модель движения жидкости в гидроциклоне .

2.1 Уравнения движения

2.2 Построение автомодельных решений уравнения для функции тока.

2.3 Численное интегрирование уравнения для функции тока.
2.4 Расчет поля скоростей жидкости на основе автомодельных решений уравнений гидромеханики.
3 Результаты экспериментальных исследований.
3.1 Оборудование и методика.
3.2 Критерии оценки показателей работы гидроциклонов
3.3 Влияние конструктивных параметров гидроциклона на эффективность
классификации.
3.3.1 Сливной патрубок
3.3.2 Разгрузочное отношение
3.3.3 Влияние изменения длины цилиндрической части
3.3.4 Конструкция Песковой насадки
3.4 Влияние технологических параметров на эффективность классификации в гидроциклоне
3.4.1 Давление на входе в гидроциклон.
3.4.2 Содержание твердой фазы в питании.
3.4.3 Гранулометрический состав питания.
3.5 Стендовое моделирование многостадийной классификации
4 Методика расчета параметров гидроциклонирования
4.1 Общие вопросы построения методики
4.2 Расчет расходных характеристик.
4.3 Расчет эффективности разделения.ИЗ
5 Практическая реализация результатов исследований.
Выводы.
Библиографический список.
Приложения.
Введение


Решение задачи получения крупнозернистого глинозема позволит ускорить перевод электролизных заводов на экологически чистые, ресурсосберегающие технологии, обеспечит возможность повышения конкурентоспособности российского алюминия за счет снижения его себестоимости. Перспектива использования гидроциклонов в качестве классификаторов гидроксида алюминия в технологическом процессе глиноземного производства требует рассмотрения ряда вопросов. Кроме того, как показала практика АО Алюминий Казахстана , , эксплуатация гидроциклонов не требует больших затрат и дополнительного персонала для обслуживания. Применение гидроциклонов в металлургическом производстве позволяет значительно снизить энергозатраты на измельчение руд и уменьшить износ мельниц за счет снижения бесполезного доизмельчения частиц руды ниже требуемых предельных размеров. Успешно применяются гидроциклоны в угольной промышленности и нефтедобыче, практическое применение нашли аппараты гидроцнклонного типа в пищевой, целлюлознобумажной отрасли, в системах водоиспользования. Гидроциклоны успешно могут использоваться в качестве сгустителей, осветлителей, классификаторов во многих технологических циклах промышленного производства , , , , , , ,, , ,, 7. Широкое применение, этих аппаратов в глиноземном производстве сдерживается двумя основными факторами. Первым является отсутствие адаптированной к особенностям производства глинозема методики расчета параметров гидроциклонов. Несмотря на большое число публикаций, на сегодняшний день отсутствует надежная методика расчета этих аппаратов, что объясняется сложностью гидродинамических процессов, происходящих в гидроциклоне. Погрешность расчета отдельных параметров а к ним относятся расход потоков суспензии через питающее, сливное и песковое отверстия, а также содержание твердого и его гранулометрический состав в каждом потоке, по отношению к экспериментальным данным, зачастую превышает 0 . В связи с этим, практически невозможно с большой степенью надежности рассчитать технологические и конструктивные параметры, отвечающие требованиям проектируемых промышленных схем . Второй сдерживающий фактор интенсивный износ гидроциклона. Несмотря на простоту конструкции, отсутствие движущихся частей, относительную несложность изготовления применение гидроциклонов в промышленных схемах в АО Алюминий Казахстана, как и на предприятиях глиноземной отрасли России, всегда сдерживалось изза небольшого срока службы аппарата вследствие интенсивного абразивного износа внутренних поверхностей, находящихся в контакте с частицами обрабатываемого материала. Наибольшему износу подвергаются песковые насадки, сливной патрубок, нижняя часть конуса, где абразивное воздействие производится наиболее крупными частицами при большой их концентрации. Интенсивно истираются также стенка цилиндрической части аппарата в месте поступления пульпы из питающего патрубка и сам питающий патрубок. Анализ отечественных и зарубежных публикаций по проблемам и перспективам использования гидроциклонов в крупных промышленных масштабах показывает недостаточную проработку целого ряда вопросов, связанных с применением их в качестве классификаторов. Слабая изученность возможностей регулирования работы, как отдельного аппарата, так и промышленных схем классификации гидроциклонами, привела к негативному стереотипу оценки возможных масштабов и эффективности результатов их использования. Первой проблемой, встающей при проектировании схем гидроциклонирования, является многообразие существующих конструкций этих аппаратов. Технической и справочной литературой, рекламными материалами различных фирм производителей, как зарубежных, так и отечественных, предлагается большое количество конструктивных решений для гидроциклонов и аппаратов гидроциклонного типа , , , , , , 6, 5, 8. Выбор оптимальной конструкции применительно к конкретным
условиям разделения, определяет в конечном итоге технологичность и эффективность проектируемых схем для заданных требований производственного процесса. Учитывая большое влияние конструкции аппарата на гидродинамику процесса и выбор методики расчетов, определим основные типы гидроциклонов.