УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СУСПЕНЗИИ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ОСАДКА САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Техническое решение относится к устройствам бесконтактного электрического воздействия на гетерогенные системы, содержащие твердые взвешенные частицы в жидкой фазе, и может быть использовано при обработке растворов электролитов суспензий осадков, получаемых при реализации различных технологических процессов, в частности для активации суспензии фильтрационного осадка в сахарной промышленности.
Известно устройство обработки суспензии (ЕР, заявка 0109828, 1983), представляющее собой два жестко закрепленные на диэлектрическом основании электрода, между которыми размещено средство организации потока суспензии в форме лотка, причем относительно потока суспензии указанные электроды размещены сбоку.
Известно также устройство обработки суспензии (US, патент 4839032, 1989), представляющее собой кольцо, выполненное из диэлектрического материала, на внутренней поверхности которого размещены металлические электроды. Указанное кольцо предназначено для размещения в трубе, по которой транспортируют поток суспензии. При размещении указанного кольца с электродами в трубе положение электродов относительно потока суспензии является произвольным.
Известно также устройство обработки суспензии (RU, патент 2008098, 1994), представляющий собой основание на котором жестко
закреплены два электрода, подключенные к блоку измерения подаваемого на электроды электрического напряжения.
Недостатком всех выше указанных устройств следует признать ограниченность возможностей изменения величины действующего на поток суспензии электромагнитного поля, обусловленную невозможностью регулирования положения электродов относительно потока суспензии.
Техническая задача, для решения которой предназначено предложенное устройство, состоит в разработке конструкции, позволяющей в лабораторных условиях определить адсорбционные свойства карбоната кальция, используемого в сахарной промышленности.
Технический результат, получаемый при реализации предложенной конструкции, состоит в повышении эффективности очистки диффузионного сока за счет улучшения сорбционных свойств карбоната кальция.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать соответствующее устройство, содержащее два электрода и диэлектрический корпус, причем один из электродов закреплен в корпусе неподвижно, а второй установлен с возможностью изменения расстояния от первого электрода и закреплен на держателе посредством резьбового соединения. В предпочтительном варианте электроды могут быть, например, выполнены в форме пластин, преимущественно прямоугольных, хотя возможна и другая их конфигурация. Для упрощения процесса регулирования режимов электромагнитной обработки устройство может дополнительно содержать блок регулирования величины подводимого к электродам напряжения. Это облегчает подбор режимов обработки не только за счет изменения расстояния между
электродами, но и за счет изменения электрического напряжения, подаваемого на электроды. Для обеспечения безопасности проведения эксперимента желательно по периметру нижнего (не подвижного электрода) разместить прокладки из диэлектрического не пористого, не гигроскопичного материала, толщина которых обеспечивает создание магнитного поля с необходимыми характеристиками. В одном из вариантов реализации предложенного устройства для облегчения визуального контроля за изменением качественного состояния обрабатываемой суспензии, по меньшей мере, две противоположные стенки корпуса выполнены из оптически прозрачного материала. Это позволяет использовать данное устройство не только для непосредственной электромагнитной обработки в нем суспензии фильтрационного осадка, но и визуально оценивать ход изменения качественного состояния обрабатываемой суспензии. В предпочтительном варианте реализации устройства для обработки суспензии осадка карбоната кальция электроды установлены параллельно основанию корпуса. Это облегчает процесс регулирования расстояния между ними. Фиксирование положения в устройстве может быть осуществлено различными способами. В частности, требуемое положение электродов может быть достигнуто путем прикрепления любым известным способом верхнего электрода, по меньшей мере, к одной из стенок диэлектрического корпуса. Кроме того, для более точного регулирования расстояния между электродами может быть использовано крепление верхнего электрода к диэлектрической оси с большим шагом резьбы, закрепленной в соответствующей обойме с внутренней резьбой, размещенной над дном корпуса и установленной на штативе. Возможны и другие варианты крепления верхнего электрода с возможностью регулируемого изменения расстояния между электродами.
Устройство приведено на чертеже, при этом использованы следующие обозначения: диэлектрический корпус ячейки устройства 1, неподвижный электрод 2, подвижный электрод 3.
В предпочтительном варианте реализации устройство представляет собой прямоугольную ячейку, размеры которой составляют 90×60×50 мм, в которой размещены два электрода, выполненные из листового алюминия толщиной 1,5-2,5 мм, причем нижний электрод закреплен неподвижно, а верхний - с возможностью перемещения для регулирования расстояния между электродами по вертикальной плоскости.
Принцип работы устройства состоит в следующем. Исследуемую суспензию карбоната кальция заливают в корпус ячейки 1, закрывая полностью нижнюю пластину электрода 2. Верхнюю пластину электрода 3 размещают над поверхностью суспензии таким образом, чтобы расстояние между верхней пластиной и поверхностью суспензии было минимальным, но без замыкания цепи. На пластины подают электрическое напряжение в диапазоне от 10 до 150 В. Между пластинами возникает электромагнитное поле, способствующее повышению сорбционной активности частиц карбоната кальция суспензии. Затем каким либо известным способом определяют либо количество десорбированных ионов, либо количество активных центров.
3
3
В предпочтительном варианте реализации предложенного устройства исследуемую суспензию сока второй сатурации плотностью ρ=1,1 г/см в количестве 0,015 дм заливают в корпус 1, полностью закрывая нижнюю пластину 2. Верхнюю пластину 3 размещают на расстоянии 0,1 м от поверхности суспензии. В течение 0,25 часа суспензию обрабатывают электромагнитным полем, образующимся между пластинами-электродами при подаче на них
напряжения 50 В. Обработанную суспензию вносят в диффузионный сок, со следующими параметрами сока: объемом 200 мл, рН=9, температурой 45°С. Затем при температуре 40°С диффузионный сок со внесенной суспензией в течение 15 минут подщелачивают до рН=11, а затем нагревают до температуры 85°С, тем самым моделируя процесс горячей ступени сатурации. Затем отбирают 3 мл нагретого диффузионного сока со внесенной суспензией и смешивают еще раз с обработанной суспензией, в количестве 0,3% к массе сока и фильтруют. В отобранный фильтрат добавляют 0,2% к массе сока, обработанной суспензии и при температуре 93°С, при рН=9,3 моделируют процесс второй сатурации. Затем фильтруют и любым известным способом определяют адсорбционные свойства карбоната кальция. Параллельно те же операции проделывают с суспензией сока второй сатурации, не прошедшей обработку электромагнитным полем (контроль). Результаты опытов приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Опыт
Контроль
Чистота сока второй
91,30
89,80
сатурации, %
90,53
89,64
90,77
89,71
Эффект очистки
42,4
32,3
39,6
33,3
41,0
33,5
Применение устройства позволяет оптимизировать производство сахара за счет уточнения качества возвращаемой в производстве суспензии осадка сока второй сатурации.