5 - filtracja odśrodkowa

ZAKŁAD
TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ
I UTYLIZACJI ODPADÓW
INSTRUKCJA DO LABORATORIUM
INŻYNIERIA PORCESOWA
FILTRACJA
ODŚRODKOWA
BADANIE WPŁYWU PRĘDKOŚCI WIROWANIA
NA STOPIEŃ ODWODNIENIA OSADU
KOSZALIN 2016
INŻYNIERIA PROCESOWA
FILTRACJA ODŚRODKOWA
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  Qc  Qs g
/1/
gdzie:
 Q – masa całkowita, [g],
 Qc – masa fazy ciekłej, [g],
 Qs – masa fazy stałej, [g].
Procentową zawartość wilgoci obliczymy ze wzoru:
Q
Q  Qs
W  c  100 % 
 100 %
Q
Q
/2/
gdzie:
 Q – masa całkowita, [g],
 Qc – masa fazy ciekłej, [g],
 Qs – 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).
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
2
INŻYNIERIA PROCESOWA
Rys. 1.
FILTRACJA ODŚRODKOWA
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
INŻYNIERIA PROCESOWA
Rys. 2.
FILTRACJA ODŚRODKOWA
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:
 t1 = 2 min,
 t2 = 3 min,
 t3 = 4 min.
Sposób przeprowadzenia ćwiczenia
1) przygotować z danego materiału sypkiego zawiesinę
o zagęszczeniu β = 100 g/dm3 (Vc = 40 cm3, Qs = 4 g)
w 3 zlewkach o pojemności V = 100 cm3,
2) oznaczyć szalki (w sposób unikalny dla danej grupy
i ćwiczenia),
3) zważyć puste szalki (Qszt1, Qszt2, Qszt3 [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
INŻYNIERIA PROCESOWA
FILTRACJA ODŚRODKOWA
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
-1
n = const = 2000 min oraz zmienny czas:
 t1 = 2 min,
 t2 = 3 min,
Rys. 4.
 t3 = 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 (QIt1, QIt2, QIt3 [g]),
20) umieścić w suszarce (rysunek 5),
21) następnego dnia zważyć wysuszone i ostudzone szalki (QIIt1, QIIt2, QIIt3 [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],
Qs [g], Qc [g] i W [%]).
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
5
INŻYNIERIA PROCESOWA
FILTRACJA ODŚRODKOWA
SPOSÓB OPRACOWANIA ĆWICZENIA
1. Otrzymane wyniki z badań należy przenieść z tabeli pomiarowej do tabeli 1.
2. 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
[min]
Q
[g]
Qc
[g]
W
[%]
2
Qt1
Qct1
Wt1
3
Qt2
Qct1
Wt2
4
Qt3
Qct1
Wt3
Procentowa zawartość wilgoci w osdzie W
t
[%]
Wt1
Wt2
Wt3
t 1 = 2 min
t 2 = 3 min
t 3 = 4 min
Czas w irow ania t [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
INŻYNIERIA PROCESOWA
FILTRACJA ODŚRODKOWA
LITERATURA
[1]. Piecuch T.: Technika wodno-mułowa. Urządzenia i procesy. WNT, 2010.
[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, 1984.
[3]. Anielak A., Piecuch T.: Comasison of dewateriniwith pressure filtration centrifugal filtration ueing statistica models chemische technik. Vol, 39 No 3 107. March
1987
[4]. Blaschke Z.: Odwadnianie produktów wzbogacania i utylizacji odpadów przeróbki surowców mineralnych. Skrypty uczelniane Nr 590. AGH Kraków, 1977.
[5]. Piecuch T.: Analiza teoretyczna przepływu medium przez modelowe wirówki
sitowe. Zeszyt Monograficzny PTPNoZ. Oddz. Częstochowski. Częstochowa,
1984.
[6]. Sokołow W.I.: Cientrifugirowanije. Moskwa Izdatielstwo „Chimija”, 1976.
[7]. Sokołow W.I.: Sowriemiennyje promyszliennyje centrifugi Maszinostrojenije.
Moskwa, 1967.
[8]. Tierieszin H.N.: Sowriemiennyje cientrifugi w sacharnoj promyszliennosti. Dieriewaja promyszliennost, Moskwa, 1975.
[9]. Wieczorek J.: Zasady doboru filtrów i wirówek. Przem. Chem., nr 12, 734–738,
1974.
[10]. Wroński S., Pohorecki R.: Kinetyka i termodynamika procesów inżynierii chemicznej. WNT Warszawa, 1977.
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
7