Файл: Берней И.И. Устройство и работа листоформовочных машин.pdf

лее быстрой смене сеток на воронке. В результате воз­ растают скорость фильтрации и производительность.

Остается установить, как будет влиять на скорость фильтрации изменение концентрации суспензии.

Производительность фильтра, имеющего определен­ ную площадь F, как видно из формулы (3), зависит от произведения скорости фильтрации на величину с. С уве­ личением концентрации с растет пропорционально кон­ центрации, а скорость фильтрации падает, но в меньшей степени. Поэтому производительность фильтра с увели­ чением концентрации растет.

Мы подробно рассматривали влияние на скорость фильтрации давления, продолжительности фильтрова­ ния, температуры и концентрации суспензии. Но если фильтровать при одинаковом значении этих величин, на одной п той же воронке, суспензии, отличающиеся по со­ ставу сырья или по степени распушки асбеста, то скоро­ сти фильтрации также будут различными.

Слои, полученные фильтрацией суспензии и отличаю­ щиеся по составу или обработкой сырья, имеют пример­ но одинаковый объем пор, но количество пор и их раз­ меры различны, причем размер пор определяется раз­ мером частиц сырья, из которых состоит слой. Если волокна асбеста и зерна цемента крупнее, крупнее и по­ ры в слое. По таким порам вода движется с большей скоростью (скорость фильтрации выше), чем в слое из сырья с меньшим размером частиц.

Однако часто бывает так, что при меньших размерах частиц асбеста и цемента наблюдается большая ско­ рость фильтрации. Это объясняется хорошей адгезией цемента на волокне, в результате которой частицы асбе­ ста и цемента соединяются, образуя крупные агрегаты (5 на рис. 6). Тогда уже имеет значение размер этих асбестоцементных агрегатов, а не отдельных частиц асбеста и цемента. Следовательно, фильтрационные свойства суспензии зависят как от крупности частиц ас­ беста и цемента, взятых отдельно, так и от количества и размера агрегатов из асбестоцементных частиц, обра­ зовавшихся в результате адгезии.

Одно из необходимых условийполучения суспензии с хорошими фильтрационными свойствами — такое соот­ ветствие степени распушки асбеста свойствам и дисперс­ ности цемента, при котором адгезия максимальна. Ми­ нералогический состав цемента также влияет на филь-

44

труемость суспензии.. Это влияние связно с величиной адгезии цемента на асбесте. Установлено, что наихуд­ шая адгезия характерна для цемента, в котором содер­ жится повышенное (более 8%) количество трехкальцие­ вого алюмината и .малое (менее 50% )— алита. В асбе­ стоцементной суспензии с таким цементом возрастает количество свободных зерен и коллоидных частиц, за­ крывающих поры при фильтрации.

Для цемента каждого состава существует определен­ ное значение температуры асбестоцементной суспензии, при которой она обладает наилучшими фильтрацион­ ными свойствами. Эта температура для большинства цементов-находится в пределах 25—35° С.

Увеличение производительности сетчатого цилиндра с ростом температуры суспензии от 20° С до ее опти­ мального значения приблизительно равно 1% на каж­ дый градус повышения температуры.

Следует учитывать и особенности джетыгарннского асбеста, который все в большем количестве применяется на заводах вместо бажеиовского. Асбестоцементный слой на сетке цилиндра в этом случае получается более по­ ристым и влажным. Волокна этого асбеста жестче и меньше уплотняются при фильтрации. Увеличение коли­ чества и размеров пор в слое, по которым проходит во­ да, ведет к повышению скорости фильтрации. По способ­ ности волокон к адгезии цемента джетыгарннский ас­ бест не отличается от бажеиовского.

Сильно ухудшает фильтрационные свойства суспен­ зий повышение содержания пыли'в асбесте. Фильтруя суспензии из сырья различного состава в совершенно одинаковых условиях и замеряя скорость фильтрации при различной ее продолжительности, можно оценить фильтрационные свойства суспензий. В качестве опре-<* деляющей их характеристики принято использовать ве­ личину, зависящую от обратной скорости фильтрации, называемую коэффициентом сопротивления фильтрации. Следовательно, чем меньше коэффициент сопротивления слоя фильтрации, тем лучше фильтрационные свойства суспензии.

Для определения фильтрационных свойств асбестоце­ ментных суспензий воронки, подобные показанной на рис. 18, непригодны. Для этой цели созданы специаль­ ные установки.

Фильтрационные свойства суспензий ухудшаются при

45

обработке асбестоцементной суспензии в гомогенизаторе с чрезмерно большим числом оборотов или при повыше­ нии, сверх необходимого, числа оборотов мешалок в ван­ не формовочной машины.

Работа сетчатого цилиндра

Фильтрация. Фильтрация суспензии на сетчатом ци­ линдре имеет некоторые особенности по сравнению с фильтрацией в воронке. Чтобы их выявить, необходимо разобраться, как происходит фильтрация на различных участках погруженной в ванну сетки цилиндра (рис. 19).

На рисунке показан схематический разрез ванны листо­ формовочной машины и расположенного в ней сетчатого цилиндра Ц. Там же изображены водоотгонный В и от­ жимной О валы, техническое сукно С, мешалки М, пе­ ремешивающие суспензию в ванне. Перегородка П пре­ дохраняет слой на цилиндре от воздействия струи сус­ пензии, поступающей в ванну по желобу Ж, а трубка Т подает воду для промывки сетки. Стрелками обозначе­ ны направления движения сетчатого цилиндра, сукна, отжимного вала, мешалок и поступающей в ванну су­ спензии. Стрелки в точках 1—7 показывают направление течения воды, фильтрующейся сквозь сетку..

Выделим на поверхности сетчатого цилиндра неболь­ шую площадку в точке 1 и проследим, как будет идти на ней фильтрация и формоваться слой на всем пути ее движения*в суспензии от точки 1 до точки 7.

■Вследствие вращения сетчатого цилиндра будет из­ меняться глубина погружения выделенной площадки сетки в суспензию, а следовательно, и давление филь­ трации. Давление станет постепенно увеличиваться’ от

46

нуля в точке I до максимальной величины Ры в точке 3, где оно будет равно весу столба суспензии высотой Ны и сечением 1 см2. На пути движения площадки от точ­ ки 3 до точки 5 давление будет постоянным, равным Ры, так как на этом участке давление равно разности между глубиной погружения площадки в суспензию и высотой столба фильтрата' над ней. При движении от точки 5 к точке 7 давление будет уменьшаться от Рм до нуля. Таким образом, фильтрация между точками 1—3 и 5—7 при движении сетки цилиндра происходит при перемен­ ной величине давления.

Рассмотрим, как сказывается изменение давления на структуре слоя и скорости фильтрации.

Фильтрация и формирование слоя начинаются на участке между точками 1—2 при очень малом давлении. Это благоприятно влияет на структуру асбестоцемента.

Соприкасающаяся с сеткой часть слоя уплотняется незначительно, поэтому в ее поры может проникать це­ мент, частично восполняя убыль вяжущего вследствие уноса. По мере движения сетки от точки 1 до точки 3 скорость фильтрации уменьшается из-за роста толщины слоя на сетке и увеличения длины капилляров, по кото­ рым проходит вода. Влияние этой причины на скорость фильтрации сказывается сильнее,, чем увеличение дав­ ления. При движении сетки между точками 5—7 ско­ рость фильтрации снижается, что объясняется как ро­ стом толщины слоя, так и уменьшением давления. По­ этому на участке между точками 5—7 откладывается очень мало асбестоцемента.

•Изменение давления фильтрации на’ сетчатом ци­ линдре возможно при колебаниях уровня суспензии в ванне и уровня фильтрата внутри цилиндра. Всякое понижение уровня в ванне или повышение уровня внут­ ри цилиндра снижает величину давления и ведет к сни­ жению производительности сеточной части машины.

Нормальным уровнем в ванне можно считать такой, при котором поверхность суспензии примерно на 10— 12 см ниже бортов ванны. Снижение уровня в ванне на 5 см приведет к уменьшению производительности сетча­ того цилиндра приблизительно на 4%. Если уровень сни­ зится на 10 см, производительность упадет на 7%. Коле­ бания в пределах 2—3 см мало сказываются на произ­ водительности.

При вращении сетчатого цилиндра изменяется поло-

47

женне сетки в пространстве. Если на воронке (см. рис. 18) сетка горизонтальна, то на цилиндре, в точ­ ках 1 н 7, она наклонена, в точках 2 и 6 вертикальна, в точках 3—5 перевернута так, что слон оказывается внизу, а вода фильтруется снизу вверх. Направление движения воды при фильтрации в каждой из этих точек показано на рис. 19 стрелками.

Изменение положения сетки в пространстве сущест­ венно влияет на структуру слоя. Чтобы понять, почему она зависит от положения сетки, сравним процесс филь­ трации при движении жидкости сверху вниз (например,

вворонке на рис. 18) и снизу вверх (в точке 4 на рис. 19).

Вворонке твердые частицы суспензии движутся, как

ивода, вниз, поскольку вниз направлена-и сила тяжести. В точке 4 сетчатого цилиндра, поскольку давление су­ спензии под сеткой, пропорциональное глубине погру­ жения, больше давления слоя фильтрата над сеткой, фильтрующаяся вода движется только вверх, а твердые частицы, находящиеся вблизи точки 4 в суспензии, мо­ гут двигаться в разных направлениях. Сила тяжести бу­ дет тянуть частицы вниз, а фильтрующаяся вода — вверх. Куда двинется частица, будет зависеть от того, что боль­ ше— скорость фильтрующейся воды или скорость осаж­ дения частицы в суспензии под действием силы тяжести.

Частица малых размеров (короткое волокно, тонко­ дисперсный цемент), у которой скорость осаждения иос

больше направленной вверх скорости фильтрации (на­ пример, 9 на рис. 19), то она будет двигаться вниз, от сетки, и не отложится в слое, а останется в ванне. При­ мерно такая же картина будет и при фильтрации на пути между точками 2—6.

На пути движения сетки между точками 1—2 и 6—7, где скорость осаждения направлена к сетке и не препят­

сколько его было в профильтрованной суспензии, за ис­ ключением уноса. На пути между точками 2—6 в слой попадают не все частицы, содержащиеся в профильтро­ ванной суспензии, а только менее крупные, • имеющие небольшую скорость осаждения.

48

Если бы в ванне не было мешалок, которые непре­ рывно поднимают снизу вверх асбестоцементные части­ цы, не давая нм осаждаться, то крупные частицы, не попавшие в слон на пути 2—6, постепенно накаплива­ лись бы внизу ванны, где концентрация и количество крупных частиц было бы больше, чем вверху. Но мешал­ ки в ванне непрерывно работают. Они перемешивают оставшиеся частицы со всей суспензией, поднимают их в верхние слои, где все частицы, в том числе и крупные, откладываются в слое (хотя н с опозданием) на участ­ ках 6—7 и особенно 1—2. В результате часть асбесто­ цементного слоя, образующегося на пути движения сет­ ки между точками 1—2, содержит больше крупных ча­ стиц, представленных главным образом волокнами асбеста, чем та часть слоя, которая образуется на пути между точками 2—6. Это вторая причина неоднородно­ сти слоя. Первая причина, как уже говорилось, связана с уносом цемента.

Неполное отложение на сетке асбестоцемента, содер­ жавшегося в суспензии, фильтруемой при движении сет­ ки между точками 2—6, приводит к постепенному повы­ шению концентрации суспензии в ванне, хотя концентра­ ция суспензии, поступающей из мешалки, не изменяется. В результате увеличивается количество асбестоцемента, откладываемого на сетке при движении между точками 1—2 и 6—7, что компенсирует «недобор» частиц на уча­ стке 2—6.

Отношение концентрации суспензии, поступающей в ванну, к ее концентрации в самой ванне, при устано­ вившемся режиме, называется коэффициентом улавли­ вания (по суспензии) kyc. Величина этого коэффициента растет при повышении концентрации суспензии в ванне, но в среднем она равна 0,85. Например, если в ванну поступает суспензия с концентрацией а = 8 % , то после некоторого времени, когда режим работы сетчатого ци­ линдра станет устойчивым, концентрация суспензии

сс8

вванне будет: — - = ------ =9,4%.