способ обезвоживания суспензионных материалов в червячной отжимной машине

Формула изобретения

СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СУСПЕНЗИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЧЕРВЯЧНОЙ ОТЖИМНОЙ МАШИНЕ, заключающийся в механическом отжиме, осуществляемом в условиях деформирования в рабочем зазоре винтового канала прессующего червяка при регулировке частоты его вращения, отличающийся тем, что перед механическим отжимом осуществляют смешение суспензии с водным раствором полимерного флокулянта, а регулирование вязкости выгружаемого продукта осуществляют путем осевого перемещения червяка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано при обезвоживании суспензионных материалов в червячных отжимных машинах.

Известен способ обезвоживания осадков в центрифугальном устройстве, оснащенном транспортирующим червяком, при котором для загущения осадка используются полимерные флокулянты. Недостатком способа является то, что при обезвоживании осадков в центрифугальном устройстве с червячной выгрузкой возникает большой абразивный износ гребней червяка.

Известен также пресс-фильтр для волокнистых материалов, оснащенный двумя соосными и размещенными в полости фильтр-корпуса шнеками, установленными с возможностью регулирования скорости вращения одного шнека относительно другого. Пресс-фильтр позволяет осуществлять как отмывку, так и отжим перерабатываемого волокнистого материала.

Недостатком пресс-фильтра является то, что при его работе имеются ограниченные возможности для достижения оптимального режима переpаботки материала. Для достижения более низкой влажности материала на выгрузке из машины необходимо понижать частоту вращения выгрузного червяка. Кроме того, в фильтр-прессе не решен вопрос грануляции выгружаемого материала.

Задачей изобретения является способ обезвоживания загущенных полимерным флокулянтом суспензионных материалов в червячной машине, позволяющий уменьшить абразивный износ червяков и облегчить вывод машины на оптимальный по степени обезвоживания материала режим.

Способ обезвоживания суспензионных материалов реализуется в червячной отжимной машине путем смешения материала с флокулянтом и последующего механического отжима при скорости сдвига в рабочем зазоре винтового канала прессующего червяка, обеспечивающей незначительное падение вязкости продукта, а величину давления прессования задают посредством варьирования интенсивности механического воздействия, достигаемого как за счет изменения частоты вращения выгрузного червяка, так и путем регулирования рабочей длины его каналов, размещенных в зоне выгрузки из машины.

В результате применения способа уменьшается абразивный износ гребной прессующего червяка, а использованное для выгрузки материала из машины устройство позволяет варьировать в широком диапазоне его гидравлическое сопротивление и обеспечить возможность выхода на оптимальный режим процесса отжима влаги из материала.

На фиг. 1 условно изображен продольный разрез червячной отжимной машины, позволяющей реализовать способ обезвоживания суспензионного материала; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 кривая зависимости достигнутой при обезвоживании в червячной отжимной машине влажности осадка сточных вод от содержания введенного полимерного флокулянта; на фиг. 4 график, поясняющий пример реализации способа.

Червячная машина для обезвоживания суспензионных материалов содержит фильтр-корпус 1, расположенные в его полости приводные прессующий 2 и выгрузной 3 червяки, жестко зафиксированный относительно фильтр-корпуса 1 фланец 4 с закрепленными в нем штангами 5. На штанги 5 насажен подвижный фланец 6, на котором закреплен стакан 7 с размещенными в его полости подшипниковым опорным узлом 8 вала выгрузного червяка 3. Червяки 2 и 3 выполнены с уменьшением глубины винтового канала в направлении транспортировки материала. На цилиндрической поверхности вала выгрузного червяка 3 выполнены пазы 9. Оси пазов 9 повернуты в направлении, обратном направлению вращения выгрузного червяка 3. Пазы 9 выполнены заходящими на участок вала выгрузного червяка 3 с переменным диаметром сердечника. На торце фланца 4 закреплены радиально расположенные скребки 10. Регулируемый привод 11 выгрузного червяка 3 закреплен на торце подвижного фланца 6.

Способ обезвоживания суспензионных материалов в червячной отжимной машине реализуется следующим образом. Для образования устойчивой при сдвиговом течении структуры суспензионного материала суспензию смешивают с водным раствором полимерного флокулянта и затем подают через загрузочную воронку (условно не показана) в червячную отжимную машину.

Загруженный материал захватывается винтовыми спиралями прессующего червяка 2 и транспортируется вдоль фильтр-корпуса 1 в направлении выгрузного червяка 3. В процессе транспортировки материала червяком 2, под действием возникающего в материале приращения давления происходит его механическое обезвоживание, при котором отжимаемая влага удаляется через перфорации, выполненные в стенке фильтр-корпуса 1.

Для увеличения степени обезвоживания материала отжим влаги осуществляют при скорости сдвига в рабочем зазоре винтового канала прессующего червяка 2, обеспечивающий незначительное изменение эффективной вязкости материала, например в диапазоне от 0,8 _н до 0,9 _н, где _н величина наибольшей ньютоновской вязкости суспензии.

В результате процесс отжима влаги из суспензии осуществляется в условиях слабо разрушенной структуры материала, что обеспечивает его эффективное обезвоживание.

Поскольку для реализации данного режима прессования суспензионного материала требуется использование тихоходного привода, то тем самым обеспечивается пониженный абразивный износ винтовых спиралей червяка машины.

Отжатый суспензионный материал на выходе из прессующего червяка 2 поступает в винтовой канал выгрузного червяка 3, в котором, благодаря возможности регулирования частоты вращения выгрузного червяка 3, задаваемого с помощью привода 11, обеспечивается разрушение структуры обезвоженного материала и последующая его выгрузка через каналы пазов 9, выполненных на цилиндрической поверхности вала выгрузного червяка 3 и заходящих на участок вала с переменным диаметром сердечника. Благодаря тому, что вал выгрузного червяка 3 установлен в подшипниковых опорах 8, размещенных в полости стакана 7, закрепленного на подвижном фланце 6, насаженном на штанги 5 с возможностью осевого перемещения относительно фильтр-корпуса 1, можно регулировать рабочую длину каналов, образуемых стенками пазов 9 и внутренней поверхностью фильтр-корпуса 1. Таким образом обеспечивается дополнительная возможность воздействовать на вязкость выгружаемого суспензионного материала, плавно изменять гидравлическое сопротивление выгрузного устройства и достигнуть оптимальных условий обезвоживания материала.

Скребки 10, закрепленные на торцевой поверхности неподвижного фланца 4, предназначены для грануляции выгружаемого через каналы пазов 9 материала.

П р и м е р. Обезвоживанию в червячных машинах подвергался осадок сточных вод производства соды и хлора. Для обезвоживания использовались две червячные отжимные машины. Первая из них имела червяк с постоянной геометрией винтового канала по его длине (наружный диаметр червяка составлял 48 мм; диаметр сердечника червяка 30 мм; шаг винтовой нарезки 48 мм; длина червяка 720 мм). Червяк второй машины был выполнен компрессионным (его наружный диаметр в зоне загрузки 42 мм, а в зоне выгрузки 22 мм; шаг винтовой нарезки изменился от 33 до 18 мм; диаметр сердечника червяка 13 мм; длина червяка 140 мм). Перед отжимом осадка его смешивали с водным раствором полиакриламида (ПАА). Полученные результаты показали, что обезвоживание осадка в червячной машине с постоянной геометрией винтового канала по длине червяка при частоте его вращения, равной 0,55 с^-1, невозможно по причине разжижения системы, вызванного перемешиванием материала в канале червяка и разрушением его структуры. В то же время использование червячной машины с компрессионным червяком при частоте вращения червяка в диапазоне от 0,05 до 0,1 с^-1 позволяет обезвоживать осадок до влажности 34 (см. фиг. 4). Оптимальное содержание вводимого в осадок флокулянта (G_п) составляет 5-6 г ПАА на 1 кг абсолютно сухого вещества (G_o). Увеличение содержания ПАА приводит к ослаблению адгезии продукта к рабочим поверхностям червяка и корпуса машины, проскальзыванию материала по этим поверхностям и как следствие этого к некоторому возрастанию влажности отжатого продукта, наблюдаемому в диапазоне G_п/G_o (610^-3) (1,210^-2) и падению производительности машины.

Таким образом, предпочтительной для обезвоживания осадка сточных вод производства соды и хлора оказалась червячная машина с компрессионным червяком, оснащенная низкооборотным приводом, позволяющая транспортировать материал в канале прессующего червяка в условиях, близких к статическому прессованию, когда материал подвергается незначительному сдвиговому деформированию и перемешиванию.