Обезвоживание в штабелях

Результаты обезвоживания характеризуются (зависят) от влагоудерживающей способности минерала и свойств воды.

Влогоудерживающая способность определяется гранулометрическим составом продуктов, что в свою очередь обуславливает пористость и развитую поверхность частиц.

Наличие частиц различных размеров приводит к тому, что тонкие частицы заполняют промежутки между крупными частицами и снижают влагопроводность материала, поэтому при обезвоживании продуктов с широким варьированием гранулометрического состава необходимо его классифицировать по крупности.

При обезвоживании мелких продуктов, для которых характерна очень развитая поверхность, что способствует удержанию адсорбционной влаги, для мелких продуктов наличие тонких капилляров препятствует истечению жидкости вследствие капиллярного давления.

Для обезвоживания крупнозернистого материала используют дренирование.

Дренирование – процесс обезвоживания, основанный на естественной фильтрации жидкости через промежутки между твердыми частицами (кусками) под действием силы тяжести.

Обезвоживание методом дренирования может проходить в статических условиях, когда частицы материала неподвижны относительно друг друга (например, обезвоживание в штабелях, бункерах, элеваторах, обезвоживающих конвейерах), либо в кинетических, когда частицы материала передвигаются (например, обезвоживание на грохотах).

В штабелях может обезвоживаться крупнокусковой материал до 150 – 200 мм. Нижний предел крупности – 1 - 0,1мм.

Эффективность дренирования в штабелях зависит от продолжительности обезвоживания, высоты штабеля, наличие и качество «постели», ее гранулометрического состава, способа укладки материала, смачиваемости частиц жидкостью и др.

h

Рис. 2.1 Схема штабеля материала

В штабели различают две зоны: верхнюю, в которой промежутки между частицами материала заполнены воздухом, и нижнюю, в которой промежутки между частицами заполнены в основном водой. Высота нижней зоны соответствует высоте капиллярного подъема жидкости (рис. 2.1). Она тем больше, чем меньше промежутки между частицами материала. Размер промежутков зависит от крупности материала.

Высоту капиллярного подъема жидкости можно определить по формуле (2.1):

, (2.1)

где s – поверхностное натяжение жидкости Н/м; θ – краевой угол смачивания, градус; r – радиус капилляра, м; γ – плотность жидкости, кг/м³; g – ускорение свободного падения м/с².

Если размер капилляров принять равным d = 0,015 мм (r = 7,5 ∙ 10^-6 м), при полном смачивании частиц жидкостью (θ = 0º, cosθ = 1), при обычных значения поверхностного натяжения воды (s = 72 ∙ 10^-3 Н/м), и ее плотность (γ = 1000 кг/м³), высота капиллярного подъема равна

м

Движение жидкости при обезвоживании штабелях осуществляется через слой (постель) обезвоживаемого материала. Если постель под обезвоживаемым продуктом состоит из крупнозернистого материала, высота обводненной зоны равна высоте капиллярного подъема жидкости. На скорость обезвоживания такая постель не влияет. Если постель состоит из материала, крупность которого равна или меньше крупности обезвоживаемого материала, она способствует удалению влаги. В этом случае часть зоны капиллярного подъема приходится на постель. Если толщина постели больше высоты капиллярного подъема, то штабель не имеет зоны с высоким содержанием влаги. Однако постель из мелких частиц оказывает сопротивление стеканию жидкости.

Влажность обезвоженного материала составляет 10 – 20 %.