SU1119729A1 - Способ диспергировани глинистых материалов - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГЛИНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ путем возбуждени  низкочастотных акустических колебаний в глин ном шликере до обра зовани  равновесных слоев газовых пузырьков с последующим введением .в них горючей газовой смеси и ее зажиганием, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности диспергировани , акустические колебани  возбуждают в полосе частот, вызывающей режим биени  фаз минимального и максимального давлений, при этом горючую газовую смесь ввод т с частотой биений в фазах минимального давлени  и адиабатически сжимают до ее взрывного самовоспламенени  с частотой биений в фазах максимального давлени . со ю со

Description

Изобретение относитс  к керамической нромышленности и может баь использовано дл  диспергировани  глины, приготовлени  шликера и гомогенизации сырь .

Кроме того, предполагаемое изобретение может быть использовано в обогащении дл  промывки полезных ископаемых, дл  измельчени  св зных горных пород, дл  раскрыти  минеральных зерен и подготовки пульпы к флотации, а также в химической , текстильной и лакокрасочной отрасл х промышленности дл  интенсификации процессов перемешивани , растворени , экстракции, выщелачивани  и эмульгировани .

Известен способ диспергировани  глинистых материалов путем возбуждени  низкочастотных акустических колебаний в жидкости при подаче в нее материала 1.

Этот способ обладает низкой эффективностью и применим лишь дл  диспергировани  малопластичных глинистых материалов с коагул ционным типом структурных св зей .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ диспергировани  глинистых материалов путем возбуждени  низкочастотных акустических колебаний в глин ном щликере до образовани  равновесных слоев газовых пузырьков с последующим введением в них горючей газовой смеси и ее зажиганием 2.

Недостатком известного способа  вл етс  сравнительно невысока  эффективность процесса диспергировани , обусловленна  тем, что длина ударных волн, образующихс  при электроискровом зажигании горючей газовой смеси, намного больше размеров кусков материала и они, испытыва  всестороннее сжатие разрушаютс  медленно .v Дл  диспергировани  материалов требуетс  многократное электроискровое зажигание горючей газовой смеси, а каждое ее взрывообразное горение, сопровождающеес  образованием ударных волн и расширением зоны сгорани , приводит к выбиванию материала вместе с водой вверх, в результате чего процесс диспергировани  замедл етс . Вместе с этим макровзрывы, воздейству  на возбудитель низкочастотных акустических колебаний, нарушают режим его работы и быстро вывод т его из стро . Кроме того, известный способ обладает высокой энергоемкостью, обусловленной необходимостью возбуждени  низкочастотных акустических колебаний с высокими колебательными ускорени ми, достигающими 15- 20g, дл  образовани  и удержани  в жидкофазной среде равновесных слоев газовых пузырьков, без существовани  которых данный способ неосуществим. При электроискровом зажигании пузырьков горючей газовой смеси не происходит их полного сгорани  из-за вымывани  части пузырьков колебани ми жидкости из зоны электроискрового разр да и выбрасывани  их из этой зоны ударной волной, в результате чего имеют место непроизводительные затраты горючей гозовой смеси.

Цель изобретени  повышение эффективности процесса диспергировани .

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласноспособу диспергировани  глинистых материалов путем возбуждени  низкЬчастотных акустических колебаний в глин ном шликере до образовани  равновесных слоев газовых пузырьков с последующим введением в них горючей газовой смеси и ее зажиганием, акустические колебани  возбуждают в полосе частот, вызывающей режим биени  фаз минимального и максимального давлений, при этом горючую газовую смесь ввод т с частотой биений в фазах минимального давлени  и адиабатически сжимают до ее взрывного, самовоспламенени  с частотой биений в фазах максимального давлени 

На чертеже схематически изображено устройство дл  осуществлени  способа.

Устройство содержит рабочую камеру 1, загрузочное 2 и разгрузочное 3 приспособлени . Рабоча  камера 1 состоит из системы последовательно установленных возбудителей 4 низкочастотных акустических колебаний , каждый из которых включает в себ  излучающую поверхность 5, например мембрану или поршень, св занную т гой 6 с виброприводом 7. Напротив каждой из-, лучающей поверхности 5 установлен компенсирующий ответный гибкий элемент 8, например порщень или мембрана, с ограничением смещени  по высоте. Между смежными возбудител ми 4 низкочастотных акустических колебаний установлены газораспределительные модули 9, полости 10 которых посредством трубопроводов И соединены с источником 12 горючей газовой смеси. В полост х 10 установлены управл емые клапаны 13, перекрывающие газораспределительные окна 14.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Материал подаетс  в предварительно заполненную водой рабочую камеру 1 посредством загрузочного приспособлени  2. От виброприводов 7 посредством т г 6 возбуждают низкочастотные акустические колебани  излучающих поверхностей 5с разными , но близкими частотами, такими, что если Wt - частота колебаний одной излучающей поверхности, а v - частота колебаний другой излучающей поверхности, смежной с ней, то об зательно должны выполн тьс  соотношени  ( Wf - W )«

I vj,- w; i« w.

Выбор частот W и Wj определ етс  техническими характеристиками вибропривода . В случае использовани  электрог дравлического вибропривода ЭГВ-2/100, диапазон частот составл ет 4-100 Гц.Низкочастотные акустические колебани  излучающих поверхностей 5 трансформируютс  в низкочастотные акустические колебани  жидкофазной среды, заполн ющей объем рабочей камеры 1, и поскольку эта среда на низких частотах несжимаема, в колебательное движение приход т и верхние компенсирующие ответные гибкие элементы 8. При этом объем жидкофазной среды, наход щейс  между каждой парой излучающих поверхностей 5 и компенсирующих элементов 8, совершает колебани  в вертикальном направлении.

Возбуждение низкочастотных акустических колебаний с разными, но близкими частотами, приводит к возникновению в объеме жидкофазной среды биений. Если Ж- частота колебаний, возбуждаемых одной излучающей поверхностью 5, а W - частота колебаний, возбуждаемых другой излучающей поверхностью 5, смежной с ней, то биени  «происход т с частотой Wo, равной

.

При колебании одной излучающей поверхности 5 с больщей частотой, чем частота колебаний поверхности 5, смежной с ней, с течением времени измен етс  их разность фаз: от минимальной, когда фазы близки или совпадают, т.е. когда они колеблютс  в одной фазе, до максимальной, т.е. когда они колеблютс  в противофазе.

В случае, когда излучающие поверхности 5 колеблютс  в противофазе, жидкофазна  среда соверщает не только вертикальные , но и горизонтальные колебани , так как движению одной излучающей поверхности 5 вверх соответствует движение смежной с ней излучающей поверхности 5 вниз и амплитуда колебательной скорости в горизонтальном направлении максимальна. Максимальной амплитуде колебательной скорости в области между смежными излучающими поверхност ми 5, т.е. в области газораспределительных модулей 9, соответствует минимальное давление.

В этой части колебательного цикла в жидкофазную среду через газораспределительные окна 14 от источника 12 горючей газовой смеси ввод т в виде пузырьков горючую газовую cмecь,Jэбъeм которой зависит от характера материала и соотношени  Т:Ж. Минимальное давление при максимальной амплитуде колебательной скорости обеспечивает диспергирование крупных пузырьков на мелкие и равномерное их распределение по объему жидкофазной среды.

Введение в жидкофазную среду пузырьков горючей газовой смеси прекращают как

только начнетс  рассогласование противофазного колебани  смежных излучающих поверхностей 5.

Период противофазного колебани  смежных излучающих поверхностей 5, т.е. период максимальной амплитуды колебательной скорости и соответственно минимального давлени  биений, смен етс  периодом колебаний , когда их разность фаз равна нулю, т.е. излучающие поверхности 5 колеблютс  в одной фазе. В этом случае жидкофазна  среда соверщает лишь вертикальные колебани , горизонтальные колебани  при этом отсутствуют. За счет несжимаемости жидкофазной среды в колебательное движение приход т верхние компенсирующие гибкие элементы 8. Ограниченное их смещение устран ет трансформацию движени  излучающих поверхностей 5 в движение жидкофазной среды, при этом в ней резко возрастает давление , т.е. в этом случае имеет место минимальна  амплитуда колебательной скорости и максимальное давление. Таким образом, в режиме биени  происходит чередование фаз минимального и максимального давлений .

В этой части колебательного цикла при резком повыщении давлени  производ т адиабатическое сжатие пузырьков горючей газовой смеси до момента их взрывного самовоспламенени .

При адиабатическом сжатии пузырьков горючей газообразной смеси происходит резкое увеличение температуры, при достижении определенного дл  каждого вида горючей газовой смеси значени  которой, происходит ее самовоспламенение, нос щее характер микровзрыва. При микровзрывах пузырьков горючей газовой смеси в жидкости возникают высокоамплитудные ударные волны, мощные микропотоки жидкости, высокотемпературные тепловые импульсы. Непосредственное действие микровзрывов на взвещенный в жидкости за счет низкочастотных акустических колебаний глинистый материал приводит к его диспергированию за счет разрушени  структуры микроударными волнами с амплитудой давлени , превыщающей предел прочности материала, образовани  микро- и макротрещин, по которым вода проникает внутрь структуры материала и,  вл  сь проводником давлени , разрывает его структуру изнутри. Кроме того, мощные микропотоки размывают поверхностные слои материала, а тепловые импульсы вызывают ослабление прочности структуры глинистого материала, особенно материалов с кристаллизационными и цементационными структурными св з ми, за счет термоупругих напр жег

НИИ.

Наличие в жидкофазной среде пузырьков горючей газовой смеси делает ее более

Claims (1)

1. СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГЛИНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ путем воз- буждения низкочастотных акустических колебаний в глиняном шликере до образования равновесных слоев газовых пузырьков с последующим введением в них горючей газовой смеси и ее зажиганием, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности диспергирования, акустические колебания возбуждают в полосе частот, вызывающей режим биения фаз минимального и максимального давлений, при этом горючую газовую смесь вводят с частотой биений в фазах минимального давления и адиабатически сжимают до ее взрывного самовоспламенения с частотой биений в фазах максимального давления.

   <о ω