Exploitation of high-efficient sedimentation devices in the metallurgy.

• Autorzy: Kowalski W. P. , Banaś M.

Warianty tytułu

PL

Eksploatacja wysokosprawnych urządzeń sedymentacyjnych w hutnictwie.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the article the authors presented the results of the research on the sedimentation process intensification of clarifying the metallurgy suspension with the aid of initial concentration changing of polidyspersive suspension being calrifying. Additionally the authors presented the application of these results to the clarifying device exploitation in the metallurgy. In reference to electromagnetic coagulation method widely used both in the Polish metallurgy and foreign countries, the authors tried to explain the phenomena in the sedimentation of the suspension with the para- and diamagnetic properties. The research methodology consist in the computation of the particles size statistic distribution parameters values of the polidyspersive suspension for different concentration. The particles size distribution parameters were calculated with the use of the sedimentation balance. The results of the research were approximated with the aid of exponential and power function. For the getting values the sedimentation efficiency and the final concentration were calculated in dependence on the initial suspension concentration. The research presented in that article explains the phenomena observed at the electromagnetic coagulation method implementation for the suspension with the para- and diamagnetic properties of the solid phase. There are suspensions from rolling mill, sintering plant and dolomite suspension. The authors proved that for the polidyspersive suspension within certain rang of concentrations the increase of particle settling velocity can be observed. It also caused increase of the sedimentation efficiency and editionally decrease of the solid phase concentration in the overflow (in purifying suspension) despite the higher concentration in the feed. The result of the carried out research is that the main reason of intensification sedimentation process can be auto-coagulation of the particle solid phase. The proper increase of suspension initial concentration enables decrease of final concentration for the suspension from basic oxygen steel plant, which was tested. For the case where the surface loading equal 1 m/h and the increasing of initial concentration from 1 kg/cubic m to 2 kg/cubic m caused not only increase of sedimentation efficiency but also decrease of overflow concentration from 0,29 kg/cubic m to 0,1 kg/cubic m. The 0,1 kg/cubic m value is considered to be low and save enough to guarantee failure-free working of the dust removal devices in the closed water circle. Additionally the knowledge about the concentration distribution in the device inner-space enables to determine a height of multiflux lamella foundation. This fact also has a positive influence on the intensification of suspension clarifying process and is used in the metallurgy as the next step of the improvement construction and exploitation of sedimentation devices.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad intensyfikacją procesu sedymentacyjnego klarowania zawiesin hutniczych za pomocą zmian stężenia początkowego polidyspersyjnej zawiesiny poddawanej klarowaniu, w zastosowaniu do eksploatacji tych urządzeń w hutnictwie. W nawiązaniu do szeroko stosowanej w hutnictwie polskim i za granicą metody elektromagnetycznej koagulacji podjęto próbę wyjaśnienia zjawisk występujących przy sedymentacji zawiesin o właściwościach para- i diamagnetycznych. Metoda badań polegała na obliczaniu wartości parametrów rozkładu statystycznego wielkości ziaren polidyspersyjnych zawiesin dla różnych stężeń. Parametry rozkładu wielkości ziaren mierzono za pomocą wagi sedymentacyjnej. Wyniki badań aproksymowano za pomocą funkcji wykładniczej i funkcji potęgowej. Dla otrzymanych wartości obliczano efektywność sedymentacji oraz stężenie końcowe zawiesiny w zależności od jej stężenia początkowego. Badania przedstawiane w niniejszym artykule wyjaśniają zjawiska obserwowane przy wdrażaniu metody koagulacji elektromagnetycznej w odniesieniu do zawiesin o właściwościach para- i diamagnetycznych fazy stałej, przykładowo zawiesin z walcowni i spiekalni, a także zawiesin dolomitowych. W artykule wykazano, iż dla polidyspersyjnych zawiesin w pewnym zakresie stężeń występuje wzrost prędkości opadania cząstek powodujący wzrost efektywności sedymentacji, a nawet zmniejszenie stężenia cząstek fazy stałej w sklarowanej zawiesinie pomimo zwiększania stężenia cząstek fazy stałej w zawiesinie poddawanej klarowaniu. Z przeprowadzonych badań wynika, że główną przyczyną intensyfikacji procesu sedymentacji może być autokoagulacja cząstek fazy stałej. Dla badanej zawiesiny ze stalowni konwertorowo-tlenowej odpowiednie zwiększenie stężenia początkowego zawiesiny umożliwi obniżenie stężenia końcowego po sklarowaniu w urządzeniu sedymentacyjnym. I tak, dla przypadku obciążenia powierzchniowego wynoszącego 1m/h, jeśli stężenie początkowe wynosi około 1 kg/m sześcienny, to jego wzrost do 2 kg/metr sześcienny spowoduje nie tylko wzrost efektywności sedymentacji, ale także spadek stężenia końcowego z około 0,29 kg/metr sześcienny do wartości wynoszącej około 0,1 kg/metr sześcienny. Wartość 0,1 kg/m sześcienny uważa się za wystarczająco niską i bezpieczną, aby zapewnić bezawaryjną pracę urządzeń odpylających, pracujących w zamkniętym obiegu wody. Dodatkowo, wyniki przedstawianych badań przy znajomości rozkładu stężeń w przestrzeni osadnika umożliwiają wyznaczenie wysokości posadowienia warstwy wkładów wielostrumieniowych, które w wyniku rozwinięcia powierzchni sedymentacji także intensyfikują proces klarowania zawiesin i są stosowane także w hutnictwie jako kolejny etap doskonalenia konstrukcji i eksploatacji urządzeń sedymentacyjnych.

Słowa kluczowe

EN

sedimentation; lamella settling tanks; autokoagulation; suspension from metallurgy processes

PL

sedymentacja; osadniki wielostrumieniowe; autokoagulacja; zawiesiny hutnicze

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 39, nr 2
• Strony: 133--143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Kowalski W. P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Technological Equipment and Environmental Protection, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Banaś M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Technological Equipment and Environmental Protection, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Gęga and others: RP Patent nr 69763 - The way and device to intensification of suspension settling especially metallurgic. (in Polish), 1978.
• [2] Gęga J., Wróbel J.: Behandlung von Prozesswassern der Stahlerzeugung mit Anwendung der elektromagnetischen Koagulation, Stahl und Eisen, 98, 10, 1978, 476-481.
• [3] Camp T.R.: Sedimentation and the Design of Settling. Tanks, Trans. Amer. Soc. Civ. Engrs., 111 (1946) 895-958.
• [4] Kowalski W. : Sedimentation balance - interpretation method of information about particle composition. Arch. Ochr. Śród. 1-2 159-167 (in Polish), 1991.
• [5] Kowalski W.P., Banaś, M., Miąso R.: Granulometric characteristic of suspension with very small solid phase particles. Zesz. Nauk. Politechn. Białostockiej, Nauki Techniczne nr 139, seria: Mechanical Engineering, z. 8, Białystok, 277-284 (in Polish), 2001.
• [6] Kowalski W.P., Banaś M.: The influence of suspension concentration on the settling velocity of solid particle phase in diluted suspensions. Problems of the Mechanical Engineering and Robotics, 6, 157-164 (in Polish), 2002.
• [7] Kowalski W.: Mathematical model of sedimentation process in the bended suspension stream. Arch. Ochr. Śród. 1-2 , 109-120 (in Polish), 1991.
• [8] Kowalski W.: Parameters of the particles composition of the emitted dust from iron metallurgy processes. Arch. Ochr. Śród. 1-2 67-79 (in Polish), 1991.
• [9] Kowalski W.: Sedimentation balance - interpretation method of information about particle composition. Arch. Ochr. Śród. 1-2, 159-167 (in Polish), 1991.
• [10] Kowalski W.P., Banaś M.: The influence of suspension concentration on statistic distribution of the solid particle phase size in the sedimentation process. Zesz. Nauk. Politechn. Białostockiej, seria: Mechanical Engineering, z. 9, Białystok, 253-260 (in Polish), 2002.
• [11] Kowalski W.P., Banaś M.: Obtaining parameters of granulometric characteristics of suspension with using computer controlled sedimentation balance. Proceedings of the 7th International Conference CADSM 2003 on the “The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronic”, Lviv-Slavske, Ukraine, 2003, 478-481.
• [12] Kowalski W.P., Miąso R., Banaś M.: The contemporary technologies for multistream sedimentation. Wisnyk Technologicznego Uniwersytetu Podola, 2003, 6, 202-206.
• [13] Kowalski W.P., Banaś M., Roman М.: The comparison between the technologies of ultra fine particle size measurement. Wisnyk Technologicznego Uniwersytetu Podola, 2003, 6, 2003, 168-172.
• [14] Oden S.: Eine neue Methode zur Bestimmung der Komerverteilung in Suspensionen, Kolloid. - Z „ 18, 2 (1916) 33-47.