FILTRACJA ODŚRODKOWA

Transkrypt

1 ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW INSTRUKCJA DO LABORATORIUM INŻYNIERIA PORCESOWA FILTRACJA ODŚRODKOWA BADANIE WPŁYWU PRĘDKOŚCI WIROWANIA NA STOPIEŃ ODWODNIENIA OSADU KOSZALIN 2016

2 OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PROCESU Wirówki sitowe stosowane są do odwadniania zawiesin gruboziarnistych. Stosowanie zawiesin miękkich, rozdrobnionych, np. ilastych powoduje zaklejanie pobocznicę sitową kosza wirówki. Zaletą tego typu urządzeń jest ciągłość pracy. Za parametry wynikowe, tj. charakteryzujące pracę wirówki, należy przyjąć zagęszczenie odsączu i procentową zawartość wilgoci odwadnianego osadu. Natomiast parametrami badanymi, tj. wpływającymi na proces są m.in.: zagęszczenie początkowe zawiesiny, prędkość obrotowa wirówki i czas wirowania. Masa całkowita zawiesiny jest sumą masy fazy ciekłej i stałej: Q Q Q g /1/ gdzie: Q masa całkowita, [g], Q c masa fazy ciekłej, [g], Q s masa fazy stałej, [g]. c Procentową zawartość wilgoci obliczymy ze wzoru: Qc Q Qs W 100 % 100 % /2/ Q Q gdzie: Q masa całkowita, [g], Q c masa fazy ciekłej, [g], Q s masa fazy stałej, [g]. ĆWICZENIA LABORATORYJNE Cel i zakres ćwiczeń W ramach ćwiczeń laboratoryjnych należy przebadać stopień odwodnienia zawiesiny mineralnej w wirówce laboratoryjnej o działaniu okresowym w funkcji wybranych parametrów techniczno-technologicznych. Opis stanowiska badawczego Doświadczenie prowadzi się w laboratoryjnej wirówce typu MPW-360 przedstawionej na rysunku 1. Wirówka ta różni się od sedymentacyjnej rodzajem zastosowanych naczyń (2). W wirówce sitowej są on z dnem (3) z siatki fosforo-brązowej. W celu uruchomienia należy wcisnąć przycisk (5) POWER, otworzyć pokrywę naciskając przycisk (7) COVER RELEASE. Na dno naczynia pomiarowego (3) układa się płótno filtracyjne i łączy się (skręca) z częścią cylindryczną (2). Do tak przygotowanego naczynia, które jest umieszczone w wyjętym z wirówki pojemniku (11) wlewa się badaną, dokładnie uśrednioną zawiesinę. W drugim, naprzeciwległym w wirniku, pojemniku (11) umieszcza się drugie naczynie z próbką lub naczynie z wodą. Sprawdzić (przy pomocy wagi), różnicę wag obu naczyniek, leżeli się różni należy ją skorygować. Następnie zamknąć pokrywę (4). Gotowość wirówki do pracy sygnalizowana jest świeceniem przycisków (5), (6), (7). Wcisnąć przycisk wyłącznika (6) START. Pokrętłem regulatora obrotów (8) nastawić potrzebne obroty (bezpośredni odczyt obrotów otrzymuje się na wskaźniku (9). s ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW 2

3 Rys. 1. Wirówka laboratoryjna typu MPW 360: 1 obudowa, 4 pokrywa wirówki, 5 włącznik zasilania, 6 klawisz funkcyjny START, 7 klawisz funkcyjny COVER, 8 pokrętło regulatora obrotów, 9 wskaźnik przedstawiający aktualną prędkość wirnika, 10 sygnalizacja niewyważenia wirnika Wyłączenia obrotów wirówki można dokonać przez naciśnięcie przycisku (7) - nastąpi wyhamowanie wirnika lub przyciskiem (5) zupełne wyłączenie wirówki. Po zaświeceniu lampki (7) wcisnąć przycisk i otworzyć pokrywę. W przypadku nadmiernego niewyważenia wirnika w czasie pracy wirówki następuje odłączenie zasilania silnika sygnalizowane lampką (10). Po wyhamowaniu wirnika należy otworzyć pokrywę i usunąć przyczynę niewyważenia. ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW 3

4 Rys. 2. Widok wirnika: 11 pojemniki na naczynia z próbkami, 12 wirnik Badanie wpływu czasu wirowania na proces rozdziału faz w wirówce sitowej Wykonać kolejno sedymentację odśrodkową przy stałej prędkości wirowania n = const = 2000 min -1 dla następujących czasów: t 1 = 2 min, t 2 = 3 min, t 3 = 4 min. Sposób przeprowadzenia ćwiczenia 1) przygotować z danego materiału sypkiego zawiesinę o zagęszczeniu β = 100 g/dm3 (V c = 40 cm 3, Q s = 4 g) w 3 zlewkach o pojemności V = 100 cm 3, 2) oznaczyć szalki (w sposób unikalny dla danej grupy i ćwiczenia), 3) zważyć puste szalki (Q szt1, Q szt2, Q szt3 [g]) wyniki zapisać w tabeli pomiarowej, 4) mieszać ręcznie a następnie za pomocą mieszadła mechanicznego przez 5 minut (rysunek 3), 5) umieścić płótno filtracyjne na dnie naczynia (rysunek 1 poz. 3) i razem skręcić z częścią cylindryczną (rysunek 1 poz. 2), 6) umieścić tak przygotowane naczynie w wyjętym z wirówki pojemniku (rysunek 2 poz. 11) Rys. 3. ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW 4

5 7) do naczynia przelać zawiesinę, 8) do drugiego naczynia (balastowego), również umieszczonego w pojemniku, nalać tą samą ilość wody, 9) sprawdzić na wadze szalkowej różnicę wag pojemników (w razie potrzeby uzupełnić ilość wody w naczyniu balastowym) rysunek 4, 10) pojemniki wraz z naczyniami umieścić (naprzeciwlegle!) w wirówce (rysunek 2), 11) zamknąć pokrywę (rysunek 1 poz. 4), 12) każdą próbę odwirować w wirówce przyjmując stałą prędkość wirowania n = const = 2000 min -1 oraz zmienny czas: t 1 = 2 min, Rys. 4. t 2 = 3 min, t 3 = 4 min, (czas odmierzać od chwili osiągnięcia prędkości n = 2000 min -1 ) 13) w przypadku nierównomiernego obciążenia ERROR UNBALANCE (zapalony wskaźnik rysunek 1 poz. 10) po zatrzymaniu wirnika usunąć przyczynę i uruchomić wirówkę (należy ponownie przygotować próbkę!), 14) po upływie określonego czasu należy zatrzymać wirnik naciskając przycisk COVER (rysunek 1 poz. 7), 15) po zatrzymaniu sygnalizowanego zapaleniem przycisku COVER (rysunek 1 poz. 7) otworzyć pokrywę naciskając ten Rys. 5. sam przycisk, 16) wyjąć naczynie z próbką, 17) ciecz znajdującą się w pojemniku (odsącz) wylać do zlewu, 18) zebrać otrzymany osad na szalkę, 19) zważyć szalkę z osadem (Q It1, Q It2, Q It3 [g]), 20) umieścić w suszarce (rysunek 5), 21) następnego dnia zważyć wysuszone i ostudzone szalki (Q IIt1, Q IIt2, Q IIt3 [g]) (szalki będą przechowywane tylko jeden dzień potem będą usuwane!), 22) Wysuszonego materiału nie wyrzucać do śmieci! 23) na podstawie otrzymanych wyników uzupełnić tabelkę pomiarową (obliczyć Q [g], Q s [g], Q c [g] i W [%]). ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW 5

6 SPOSÓB OPRACOWANIA ĆWICZENIA 1. Otrzymane wyniki z badań należy przenieść z tabeli pomiarowej do tabeli Na podstawie tabeli 1 wykonać wykres rysunek 6. Tabela 1. Wpływ czasu wirowania t [min] zawiesiny w wirówce sedymentacyjnej przy stałej prędkości n = 2000 [min -1 ] na jakość otrzymanych produktów Czas wirowania Masa próby Masa fazy ciekłej w próbie Procentowa zawartość wilgoci t Q Q c W [min] [g] [g] [%] 2 Q t1 Q ct1 W t1 3 Q t2 Q ct1 W t2 4 Q t3 Q ct1 W t3 W t1 Procentowa zawartość wilgoci w osdzie W t [%] W t2 W t3 t 1 = 2 min t 2 = 3 min Czas w irow ania t [min] t 3 = 4 min Rys. 6. Wpływ czasu wirowania t [min] zawiesiny w wirówce sedymentacyjnej przy stałej prędkości n = 2000 [min -1 ] na procentową zawartość wilgoci w osadzie 3. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników i podać wnioski końcowe. ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW 6

7 LITERATURA [1]. Piecuch T.: Technika wodno-mułowa. Urządzenia i procesy. WNT, [2]. Anielak A., Piecuch T.: Analityczno-empiryczne kryterium filtracji ciśnieniowej i odśrodkowej zawiesiny poflotacyjnych odpadów rud cynku i ołowiu. Archiwum Górnictwa. Tom 29, Zeszyt 3, [3]. Anielak A., Piecuch T.: Comasison of dewateriniwith pressure filtration centrifugal filtration ueing statistica models chemische technik. Vol, 39 No March 1987 [4]. Blaschke Z.: Odwadnianie produktów wzbogacania i utylizacji odpadów przeróbki surowców mineralnych. Skrypty uczelniane Nr 590. AGH Kraków, [5]. Piecuch T.: Analiza teoretyczna przepływu medium przez modelowe wirówki sitowe. Zeszyt Monograficzny PTPNoZ. Oddz. Częstochowski. Częstochowa, [6]. Sokołow W.I.: Cientrifugirowanije. Moskwa Izdatielstwo Chimija, [7]. Sokołow W.I.: Sowriemiennyje promyszliennyje centrifugi Maszinostrojenije. Moskwa, [8]. Tierieszin H.N.: Sowriemiennyje cientrifugi w sacharnoj promyszliennosti. Dieriewaja promyszliennost, Moskwa, [9]. Wieczorek J.: Zasady doboru filtrów i wirówek. Przem. Chem., nr 12, , [10]. Wroński S., Pohorecki R.: Kinetyka i termodynamika procesów inżynierii chemicznej. WNT Warszawa, ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW 7