Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

2.4. Отделение жидкого цинка из пор твердого осадка под воздействием центробежной силы

В металлургии известна задача очистки твердого осадка от жидкого расплава и ее периодически описывают. Для фильтрации расплавленного алюминия от железа жидкий металл пропускают через кусковой материал. Авторы работы [12] замеряли длительность фильтрации алюминия с температурой 750–800 °С толщиной слоя h = 10–35 см через дробленый магнезит разной фракции d = 0,5–2 см слоем H = 5–20 см. По полученным данным вычислялась скорость фильтрации по формуле турбулентной фильтрации:

dyakov14.wmf см/с, (2.8)

где dyakov15.wmf (2.9)

d – размер частиц, см; τ – время фильтрации, с; F – площадь фильтрации, см2; А – коэффициент; j = (h + H)/H – гидравлический уклон, т. е. отношение перепада давления в направлении фильтрации к толщине фильтруемого слоя.

По опытным данным рассчитывали эмпирическую зависимость:

dyakov16.wmf (2.10)

Формула справедливую только для указанных зернистого материала и фильтруемого металла и в тех пределах в которых построена.

Для наших условий структура формулы (2.2) сохраняется, но диаметр частиц в десятки раз меньше размером и находятся под «гидравлическим уклоном» давлением центробежных сил. Кроме того, фильтрующий слой H меняется по ходу процесса и переменного сечения у постоянной площади фильтрации F – кольца фильтрующей щели.

Поэтому скорость фильтрации можно оценивать по расчетной скорости циркуляции расплава по наполнении полости фильтра.

Для очистки твердого осадка от жидкого расплава цинка увеличивают скорость вращения фильтра во время подъема ротора с фильтром выше уровня расплава. При этом возрастает величина центробежной силы

dyakov17.wmf

под действием которой капли m свободного жидкого цинка, не связанного в соединения, выдавливаются из пор твердого осадка. За счет конусности тарелей фильтра нормально составляющая центробежной силы Q (рис. 8), не только выдавливает жидкий расплав из осадка, но и уплотняет, спресовывает осадок под давлением.

В табл. 5 приведены результаты расчета указанных параметров.

Таблица 5

Влияние скорости вращения фильтра на отжиме

№ п/п

 

2

3

5

6

7

9

10

1

Частота вращения отжима, мин–1

800

850

1000

1050

1050

1150

1250

2

Zncv в дроссах, %

69,5

79,8

67,1

60,6

62,6

63,9

68,9

3

(Zncv) / Fe в дроссах

15,9

27

16

14,3

14,5

7,73

7

На рис. 11 показано, что с увеличением скорости вращения (Nотж) фильтра на отжиме на 20 % снижается выход (Zncv) на единицу удаленного железа (Zncv / Fe), т. е. на величину возможной очистки дроссов.

11.wmf

Рис. 11. Влияние частоты вращения на отжиме на выход цинка в дроссы. Обозначения: Zncv – содержание свободного, не связанного цинка; (Zncv) / Fe – содержание свободного цинка на процент железа в дроссах

На последней стадии цикла под действием центробежной силы Gф весь осадок из полости фильтра выбрасывается, зачищая стенки конусов от настылей осадка.

Выводы. Показано, что при вращении фильтра в расплаве в полости фильтра создается разрежение которое обеспечивает циркуляцию расплава через полость и наполнение ее осадком твердых примесей. Показано также, что при вращении фильтра над расплавом за счет центробежных сил происходит прессование осадка и отжатие жидкого не связанного цинка.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074