Горобець Світлана Василівна. Розробка нових принципів високоградієнтної магнітної фільтрації (сепарації)

Краткое описание

Горобець Світлана Василівна. Розробка нових принципів високоградієнтної магнітної фільтрації (сепарації): дисертація д-ра техн. наук: 05.17.08 / Національний технічний ун-т України "Київський політехнічний ін-т". - К., 2003

Горобець С.В. Розробка нових принципів високоградієнтної магнітної фільтрації (сепарації). Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора техничних наук по спеціальності 05.17.08 Процеси та обладнання хімічної технології. Національний техничний університет України ”КПІ”, Київ, 2003.
Дисертація присвячена розробці принципів та способів формування багаторівневих високоградієнтних феромагнітних насадок (ВГФН) магнітних фільтрів (сепараторів) для систем тонкого очищення в хімічних виробництвах.
Досліджені особливості руху домішок в околі сферичної ВГФН та механізми її роботи в постійному магнітному полі (МП). Отримані аналітичні вирази для форми кластера уловлених домішок та ємністі ВГФН. Розроблено засоби формування кластерних багаторівневих ВГФН із феромагнітного порошку. Виявлено, що в околі металевих ВГФН в водних електролітах виникають потоки рідини, обумовлені впливом постійного МП та хімічної реакції між електролітом та насадкою. Розроблені методи визначення магнітної сприйнятливості мікрооб’єктів безпосередньо у рідинах і методика розрахунку ВГФН.
Результати роботи впроваджені при виробництві гідроксиламіна сірчанокислого, лепідокрокіта та десульфатизації вугілля.

-Вирішена важлива народногосподарська проблема удосконалення систем тонкого очищення у хімічній промисловості, зокрема при виробництві залізоокисних пігментів, гідроксиламіна сульфата, десульфатизації вугілля та ін.
- Розроблено нові принципи та способи створення та виготовлення з дрібнодисперсного феромагнітного порошку кластерних багаторівневих ВГФН для МФ(С) із заданими параметрами для підвищення ємності та тонкості очищення для систем тонкого очищення в хімічних технологіях, зокрема при виробництві залізоокисних пігментів, гідроксиламіна сульфата, десульфатизації вугілля та ін.
-Вперше показано, що формування кластерних багаторівневих ВГФН із дрібнодисперсного феромагнітного порошку в МП супроводжується рядом структурних перетворень. Вперше виявлені та визначені критичні поля самоорганізації з феромагнітних часток упорядкованих структур ВГФН із заданими параметрами. Визначено, що значення критичних полів пов’язані з коерцитивністю матеріалу та розмагнічуючим фактором окремих елементів насадки. Встановлено, що розподіл кластерів (окремих елементів ВГФН) по висотах, залежність висоти кластерів, залежність діаметра сформованої ВГФН і кількості кластерів від зовнішнього поля мають характерні ознаки в різних інтервалах магнітних полів. Структура багаторівневих ВГФН розмір та кількість часток в окремому елементі ВГФН формуються відповідно до параметрів середовища, що підлягає очищенню та вимог конкретного технологічного процесу хімічного виробництва.
- Розроблена на основі теоретичних та експериментальних досліджень математична модель визначення магнітної сприйнятливості дрібнодисперсних слабомагнітних домішок з урахуванням параметрів системи, що дозволяє встановити кореляційну залежність між кутом осадження мікрооб'єктів на ВГФН та магнітною сприйнятливістю мікрооб'єктів. Розроблено нові методи визначення магнітної сприйнятливості дрібнодисперсних слабомагнітних домішок безпосередньо в рідині по геометрії їх осадження на ВГФН.
- Отримано удосконалений аналітичний вираз для форми конгломерату уловлених ВГФН слабомагнітних домішок для визначення ємності окремого елемента ВГФН сферичної форми, що дозволяє визначати ємність ВГФН для широкого діапазону робочих параметрів магнітних фільтрів.
- Отримано двопараметричний аналітичний вираз для максимальної площі перетину області уловлювання слабомагнітних домішок окремого елемента ВГФН площиною, яка перпендикулярна швидкості потоку рідини.
- Вперше встановлено, що під впливом постійного магнітного поля в околі металевих ВГФН у нерухомих водних розчинах солей, кислот, лугів, виникають стаціонарні потоки рідини, обумовлені хімічною реакцією між розчином і поверхнею насадки. Знайдено залежності параметрів потоків від напруженості зовнішнього МП, характеристик металевої насадки. Знайдено залежність параметрів потоків від концентрації і рH модельних середовищ.
- Виявлено, що напрямок потоків не залежить від класу речовини, а залежить від конкретних іонів, що входять у розчин. У ході експериментальних досліджень виявлено, що потоки можуть змінювати напрямок руху в залежності від покриття насадки повного або часткового, що може бути використано при розробці нових способів фільтрації і сепарації робочих середовищ.
- Вперше встановлено, що, змінюючи склад нерухомих водних розчинів (електролітів) та властивості поверхні ВГФН, можна змінювати напрямки потоків, індукованих спільним впливом постійного магнітного поля та хімічної реакції між електролітом та поверхнею насадки та формувати направлені потоки, що переміщують неферомагнітні домішки у розчині.
- На підставі теоретичних та експериментальних досліджень розроблена методика розрахунку магнітних фільтрів з багаторівневими високоградієнтними феромагнітними насадками для підвищення ємності та тонкості очищення та сепарації робочих середовищ. Методика впроваджена при розробці багаторівневих ВГФН магнітних фільтрів (сепараторів) при очищенні гідроксиламіна сульфата водного від гідрокарбонатуокису заліза дисперсністю 1-5 мкм при виробництві гідроксиламіна сульфата у відкритому акціонерному товаристві Донецький завод хімічних реактивів”; при очищенні вугілля від домішок піриту дисперсністю 1-50 мкм при його десульфатизації в конструкторському бюро Донецького фізико-технічного інституту ім. О.О.Галкіна НАН України; для сепарації лепідокрокіта дисперсністю 1-20 мкм з маточного розчину в науково-технологічному центрі Реактивелектрон” НАН України, м.Донецьк. Cумарний очікуваний економічний ефект від впровадження результатів дисертації складає 420 тис. грн.