ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: ENERGETYKA z. 99
_______ 1967 Nr kol. 918
A rtur BARTOSIK R yszard SOBOCIŃSKI
I n s t y t u t Pojazdów 1 Maszyn Roboczych P o li t e c h n i k i Ś w ię to k r z y s k ie j
WPŁYW UPŁYNNIACZA NA PODWYŻSZENIE EFEKTYWNOŚCI HYDROTRANSPORTU SZLAMU W PRZEMYŚLE CEMENTOWYM
S t r e s z c z e n i e . P r z e d s ta w io n o c a ł o k s z t a ł t p r a c badaw czych nad z a s to so w a n ie m u p ły n n i a c z a p r o d u k c j i k r a jo w e j do p o d w y ż sz e n ia e f e k t y w n o śc i h y d r o t r a n s p o r t u sz la m u w p rz e m y ś le cementowym. W ykazano, ż e d o d a n ie u p ły n n i a c z a do sz la m u w i l o ś c i d z i e s i ą t y c h c z ę ś c i p ro c e n t a , p o z w a la n a z n a c z n e z re d u k o w a n ie wody w p r o c e s i e h y d r o t r a n s p o r t u i z n a c z n e z m n i e js z e n ie e n e r g o c h ło n n o ś c i w y p a la n ia k l i n k i e r u . W yniki b ad ań e k s p e r y m e n ta ln y c h sfo rm u ło w an o w p o s t a c i w niosków .
1 . W prow adzenie
Główny e ta p p r o c e s u t e c h n o lo g ic z n e g o p r o d u k c j i c e m e n tu , s ta n o w i wytwa
r z a n i e k l i n k i e r u . W cem en to w n iach s t o s u j ą c y c h ( tz w . te c h n o l o g i ę "m okrą"
p r o d u k c j i k l i n k i e r u , p r o c e s r o z d r o b n i e n i a surowców s k a ln y c h , a n a s t ę p n i e t r a n s p o r t r o z d r o b n io n e j m ie s z a n in y odbywa s i ę z u d z ia łe m wody. P o le g a t o n a tym , ż e do młynów bębnow o-kulow ych dozow ana J e s t woda o r a z m i n e r a ł w po
s t a c i c z ę ś c io w o - s k r u s z o n y c h s k a ł m arglow ych l u b w a p ie n n y c h . E fek te m k o ń co wym n a w y jś c i u z m ły n a j e s t m i e s z a n i n a c z ą s t e k s t a ł y c h i wody zwana s z l a mem. O becność wody w m ły n ie s p r z y j a le p s z e m u r o z d r o b n i e n i u m in e r a łu o ra z s ta n o w i n o ś n i k c z ą s t e k s t a ł y c h w t r a n s p o r c i e do z b io r n ik ó w k o r e k c y jn y c h . Ze z b io r n ik ó w t y c h s z la m u p u s z c z a n y j e s t w o d p o w ie d n ic h p r o p o r c ja c h do b a s e n u . O s t a t n i e t a p t r a n s p o r t u sz la m u p r z e b i e g a n a o d c in k u b a s e n - p i e c e o b ro to w e , g d z i e po o d p a ro w a n iu wody do a tm o s f e r y o r a z w w yniku r e a k c j i ch em iczn y ch u z y s k u j e s i ę k l i n k i e r . Z a s to s o w a n ie wody w t e c h n o l o g i i p r o d u k c j i k l i n k i e r u p o w o d u je , ż e c a ł y p r o c e s s t a j e s i ę w ysoce e n e rg o c h ło n n y , co z a s a d n ic z o p o d w y ższa k o s z ty p r o d u k c j i c e m e n tu . W n ie k t ó r y c h cem entow niach
w s k a l i k r a j u , u d z i a ł masowy wody w s z la m ie w y n o si p onad 4 0 % . Pow szech
nym z ja w is k ie m j e s t tr a n s p o r t o w a n i e sz la m u z u d z ia łe m masowym wody z n a c z n ie p rz e k r a c z a ją c y m w a r to ś ć te c h n o l o g i c z n i e u z a s a d n i o n ą . Powodem t e g o J e s t obawa p e r s o n e l u t e c h n i c z n e g o p r z e d ew entualnym "zakorkow aniem " r u r o c ią g ó w . W tym w z g lę d z i e , z a s t o s o w a n ie o d p o w ie d n ic h pomp o r a z w p ro w ad zen ie a u to m a ty k i - k o r e l u j ą c e j dopływ wody do młynów w z a l e ż n o ś c i od r o d z a j u su ro w ca - u m o ż liw iło b y c z ę ś c io w e z m n i e js z e n ie wody w s z l a m i e . J e d n a k ż e p a t r z ą c na sp ra w ę z p u n k tu w id z e n ia p e r s o n e l u t e c h n i c z n e g o , p o s i a d a ją c e g o d u ż ą w iedzę p r a k t y c z n ą n a l e ż y s ą d z i ć , ż e w p ro w a d z e n ie a u to m a ty k i p o z w o liło b y n a z m n ie j
14 A. Bartosik. R. Sobociński s z e n i e masy wody w s z l a m i e o o k . 1 0 -1 5 %• S p o só b t e n , a c z k o lw ie k w a r t odno
to w a n ia , n i e w y c z e rp u je w s z y s t k ic h m ożliw ych do p o d j ę c i a kroków .
W p r e z e n to w a n e j p r a c y uwagę s k u p io n o n a s p r a w d z e n iu in n y c h m etod [1 ,2 ] m ogących p r z y c z y n ić s i ę do p o d w y ż s z e n ia e f e k ty w n o ś c i p r o d u k c j i k l i n k i e r u . W śród w i e l u m etod, n a s p e c j a l n ą uwagę z a s ł u g u j e z a s to s o w a n ie f l o k u l a n t a do p r o c e s u h y d r o t r a n s p o r t u s z la m u .
P r a c e badaw cze n ad z a s to so w a n ie m f l o k u l a n t a do p r o c e s u h y d r o t r a n s p o r t u sz la m u re a liz o w a n o w t r z e c h e ta p a c h !
1 . W ytypow anie do b a d a ń f l o k u la n t ó w p r o d u k c j i k r a j o w e j , c h a r a k t e r y z u j ą c y ch s i ę n is k im k o s z te m w y tw a rz a n ia i p o s i a d a ją c y c h w ła s n o ś c i p r e d y s p o n u ją c e j e do z a s t o s o w a n ia w p r z e m y ś le cementowym.
2 . O k r e ś l e n i e wpływu f l o k u l a n t a n a w ł a s n o ś c i T e o lo g ic z n e sz la m u - o k r e ś l e n i e i l o ś c i dozow anego d o sz la m u f l o k u l a n t a ,
3 . B a d a n ia p r o c e s u h y d r o t r a n s p o r t u s z la m u z f l o k u la n t e m - o c e n a e f e k tó w . W śród w i e lu d o s tę p n y c h w k r a j u f l o k u l a n t ó w , do b a d a ń w ytypow ano:
- u p ły n n i a c z u tw o rz o n y n a b a z i e w ę g la b r u n a t n e g o , k tó r e g o s k ł a d s t a n o w ią : w ę g ie l b r u n a t n y o k . 22 % , s o d a t r ą c a o k . 8 %, woda o k . 70 %m asy, - u p ły n n i a c z u tw o rz o n y n a b a z i e w ę g la b r u n a tn e g o - r e c e p t u r a z a s t r z e
żo n a p a te n te m tym czasow ym n r 123113 - w y s tę p u je w p o s t a c i h i g r o s k o - p i j n e g o p r o s z k u .
Główny powód d e c y d u ją c y o w y b o rze t y c h u p ły n n i a c z y , s ta n o w i n i s k a c e n a o r a z f a k t , ż e z a w a rty w u p ły n n ia c z u w ę g ie l b r u n a tn y z o s t a n i e w y k o rz y s ta n y w p r o c e s i e s p a l a n i a w p ie c a c h o b ro to w y c h .
2 . Wpływ u n ł y n n i a c z a n a w ł a s n o ś c i T e o lo g ic z n e sz la m u
B a d a n ia e k s p e r y m e n ta ln e p rz e p ro w a d z o n o n a s z la m i e pochodzącym z cem e n to w ni "N ow iny". W o p a r c i u o p r z e b i e g k rz y w e j u z i a m i e n i a [23 , o k r e ś lo n o ś r e d n i ą w ażoną ś r e d n i c ę z i a r e n , k t ó r e j w a r to ś ć w y n o s i: ds = 0 ,0 5 mm. P o zw ala t o z a k w a lif ik o w a ć sz la m do h y d r o m ie s z a n in d r o b n o d y s p e r s y jn y c h . B adany s z la m , s ta n o w ią c y m ie s z a n in ę c z ą s t e k s t a ł y c h i wody j e s t h y d r o m ie s z a n in ą , w k t ó r e j z a le ż n o ś ć n a p rę ż e ń s ty c z n y c h od p r ę d k o ś c i o d k s z t a ł c e n i a p o s ta c io w e g o , można aproksym ow ać modelem B ingham a,
dU
i - t c + (2*1)
B a d a n ia T e o l o g i c z n e sz la m u z u p ły n n ia c z e m p rzeprov.’ad zo n o d l a je d n ak o w eg o s k ł a d u f r a k c j i s t a ł y c h , w z a k r e s i e u d z i a ł u masowego wody 2 7 , 0 - 3 6 , 6
% ,
g d z ie g ó r n a g r a n i c a odp o w iad a ś r e d n i e j r o c z n e j z a w a r to ś c i wody w s z l a m i e , k t ó r a w y s t ę p u j e w cem entow ni "N ow iny". Podstaw ow e p a r a m e tr y , c h a r a k t e r y z u j ą c e badany s z l a m z a w ie r a t a b . 2 . 1 .B a d a n ia T e o lo g ic z n e p rz e p ro w a d z o n o n a w is k o z y m e trz e r o ta c y jn y m R h e o te s t-2 v z a k r e s i e k o n c e n t r a c j i u p ł y n n i a c z a w s z l a m i e : Cy « 0 , 1 - 0 , 6 % . K o n c e n tr a c ję u n ł y n n i a c z a w s z l a m i e p r z y j ę t o o k r e ś l a ć i ja k o p ro c e n to w y u d z i a ł s u c h e j masy u p ły n r .is c z a p r z y p a d a j ą c e j n a j e d n o s t k ę s u c h e j masy s z la m u .
¡T a b e la 2.1 j
^ s r c s 8 2 s s 3 5 S 3 a 3 * B B 3 | | r s s s s 3 S X B jp s sss=rcses^KBsss=ixssa^
U d z ia ł masowy « n “ 0 ■ f
wody w s z l a m i e jj ¿m jj ;>s ¡ V
■ i g
■ • i
:8 BSE f:aS3 SSe 8S^ BSS CBB83^ M SnC Ba
I i i
5 1650 8 2500 j 4 3 ,3 :3S = 3|:3 = 3SSSr=|&SSS3e3S^3B3 = rS 3 a
i i i
8 1743 j 2500 8 4 9 ,5 l a B s ^ a s B s s s s a j j i a B s s B s s r ^ a s s a s a n
8 1814 8 2500 5 54,3
a u i
% 3 6 ,6
— - ___
3 1 ,0 --- 11 2 7 ,0
P rz e p ro w a d z o n a s e r i a b ad a ń n a d p r z y d a t n o ś c i ą p ie r w s z e g o z u p ły n n ia c z y / u p ł y n n ia c z w p o s t a c i c i e c z y / w y k a z a ła i s t o t n e p rz e s z k o d y u n ie m o ż li w i a ją c e z a s to s o w a n ie je g o n a s k a l ę p rz e m y sło w ą . W praw dzie pow oduje on w id o czn y s p a dek n a p r ę ż e ń s ty c z n y c h i w s p ó łc z y n n ik a l e p k o ś c i p l a s t y c z n e j w s z l a m i e ^ a l e głów ny p ro b le m s ta n o w i t r a n s p o r t " c z y s te g o " u p ły n n i a c z a n a o d c in k u z a s o b n ik u p ły n n ia c z a - m ły n y s u ro w c a . U p ły n n ia c z p o w in ie n b y ć dozowany do młynów surow
c a w o k r e ś lo n y c h p r o p o r c j a c h . W łó k n is ta s t r u k t u r a u p ł y n n i a c z a p o w oduje, ż e po pewnym c z a s i e " p r z y k l e j a " s i ę do ś c i a n e k r u r o c i ą g u , n a ł u k a c h , zawo
r a c h , i t p . Pow oduje t o zm ianę p a ra m e tró w p rzep ły w o w y ch w r u r o c i ą g u . S k u tk iem t e g o b ę d ą c z ę s t e a w a r ie o r a z p o ja w i s i ę p ro b le m w p re c y z y jn y m dozow aniu u p ł y n n i a c z a do młynów s u ro w c a . P ró b y z a s to s o w a n ia t e g o u p ły n n ia c z a p o d j ę t o m ięd zy in n y m i w cem e n to w n iach "Nowiny" i "Chełm", l e c z po k r ó tk im c z a s i e z o s t a ł y z a n ie c h a n e z p r z y c z y n o k tó r y c h mowa b y ł a w y ż e j.
W yniki b a d ań T e o lo g ic z n y c h n a d p r z y d a t n o ś c i ą d r u g ie g o u p ły n n i a c z a , utw o
rz o n e g o ró w n ie ż n a b a z i e w ę g la b r u n a t n e g o , l e c z w y s tę p u ją c e g o w p o s t a c i h i g r o s k o p i j n e g o p r o s z k u , w y k a z u ją odm ienny c h a r a k t e r . R e z u l t a t y t y c h b adań z a m ie s z c z o n e w p r a c a c h [ 2 , 4 , 3 w y k a z u ją , ż e d o d a n ie n i e w i e l k i e j p o r c j i u p ły n n i a c z a / d z i e s i ą t y c h c z ę ś c i p r o c e n t a / p o w o d u je r a d y k a ln y s p a d e k n a p r ę żeń s ty c z n y c h o r a z w s p ó łc z y n n ik a l e p k o ś c i p l a s t y c z n e j w całym z a k r e s i e p r ę d k o ś c i ś c i n a n i a . D la p r z y k ł a d u n a r y s . 2 .1 i r y s . 2 . 2 , p r z e d s ta w io n o p r z e b i e g t i ,UpL w f u n k c j i k o n c e n t r a c j i u p ł y n n i a c z a w s z l a m i e . D la p o ró w n a n ia za z n a c z o n o p u n k ta m i A,B i C w a r t o ś c i j a k i e p r z y j m u j e T i w s z la m ie b e z u p ł y n n i a c z a i o u d z i a l e masowym wody 3 6 ,6 % , / j e s t t o ś r e d n i ro c z n y , u d z i a ł masowy wody w s z l a m i e j a k i w y s tę p u je w cem entow ni "N o w in y "/.
Ze w zro stem k o n c e n t r a c j i u p ł y n n i a c z a w s z l a m i e , p r z e b i e g i t i ,«pL w y k a z u ją w p i e r w s z e j f a z i e r a d y k a l n y s p a d e k a n a s t ę p n i e u l e g a j ą s t a b i l i z a c j i .
W yniki t y c h b ad a ń p o z w a la ją w ytypow ać t a k ą k o n c e n t r a c j ę u p ł y n n i a c z a w s z l a m ie , p o w y żej k t ó r e j d a ls z y w z r o s t k o n c e n t r a c j i n i e pow oduje i s t o t n e g o s p a d ku T i fUpL» W ie lk o ść t e j daw ki p r z y j ę t o o k r e ś l a ć ja k o g r a n i c z n a k o n c e n tr a c j a u p ł y n n i a c z a w s z l a m i e -/C tt') •
16 A. Bartosik. R. Sobociński
R y s .2 .2 Z a le ż n o ś ć w s p ó łc z y n n ik a l e p k o ś c i p l a s t y c z n e j od k o n cen t r a c j i u p ł y n n i a c z a w s z l a m i e . U d z ia ł masowy wody w s z l a m i e ! 31
17 W a r to ś c i g r a n i c z n e j k o n c e n t r a c j i u p ł y n n i a c z a w s z l a m i e , w z a k r e s i e u d z i a ł u masowego wody w s z l a m i e : 2 7 , 0 - 3 6 , 6 % , p r z e d s t a w i a t a b . 2 . 2 .
M =
Tabela 2.2
=,=====-===»====1 y — » ■ * » ,= “ —
U d z ia ł masowy ! ! '
wody w s z l a m i e jj 2 7 ,0 J 3 1 ,0 ¡j 3 6 ,6
% a ■ ■
> M s B s s , B : n t ] s = 3 j j = = = e = s a = ^ a B n B H ^ K 3 S 3 B B Z E j
• • • a
(cu) 5 0 ,2 5 S 0 ,3 0 ! 0 ,4 0 \
« g r S S S !
“ g n a S
D ru g i a rg u m e n t p r z e m a w ia ją c y z a z a s to s o w a n ie m do h y d r o t r a n s p o r t u u p ły n - n i a c z a w p o s t a c i s t a ł e j t o f a k t , ż e u p ł y n n i a c z t e n j e s t dogodny do t r a n s p o r t u m e c h a n ic z n e g o i p n e u m a ty c z n e g o . P o n a d to d o z o w a n ie u p ł y n n i a c z a s t a ł e g o j e s t z n a c z n i e ł a t w i e j s z e od d o z o w a n ia c i e c z y .
U z y s k a n ie k o r z y s tn y c h w yników z p rz e p ro w a d z o n y c h b ad a ń T e o lo g ic z n y c h , prom ow ało u p ł y n n i a c z s t a ł y do b a d a ń p r o c e s u h y d r o t r a n s p o r t u o r a z s t a n o w i ło w y ty c z n e > co do w i e l k o ś c i d o z o w a n e j daw ki u p ł y n n i a c z a do s z la m u .
3 . Wpływ u p ł y n n i a c z a n a w ł a s n o ś c i h y d r o t r a n s p o r t u sz la m u
B a d a n ia p r o c e s u h y d r o t r a n s p o r t u sz la m u i s z la m u z u p ły n n ia c z e m , p r z e p r o wadzono n a s t a n o w is k a c h b a d a w c z y c h , n a k t ó r y c h p r z e p ły w r e a l iz o w a n o r u r o c ią g a m i 05 0 i 0 2 0 0 . B a d a n ia p i l o t o w e p rz e p r o w a d z o n o n a s t a n o w i s k u z r u r o c ią g ie m 0 5 0 . S ta n o w is k o t o , u m o ż liw ia d o k o n a n ie s z e r e g u p o m ia ró w , w tym m ięd zy in n y m i p o m ia r p r ę d k o ś c i g r a n i c z n e j , p o m ia r s t r a t t a r c i a , p o m ia r s t r a t lo k a l n y c h n a w y b ra n y c h e le m e n ta c h p rzep ły w o w y c h o r a z p o m ia r p o b o ru macy p r z e z a g r e g a t pompowy. B l i ż s z e i n f o r m a c j e z a w a rto w p r a c a c h [ 1 , 2 , 3 ] .
W ie l o k r o t n y s p a d e k n a p r ę ż e ń s t y c z n y c h i w s p ó łc z y n n ik a l e p k o ś c i p l a s t y c z n e j , d l a g r a n i c z n e j k o n c e n t r a c j i u p ł y n n i a c z a w s z l a m i e , p o z w a la ł p r z y p u s z c z a ć , ż e w p r o c e s i e h y d r o t r a n s p o r t u n a s t ą p i s p a d e k w s p ó łc z y n n ik a s t r a t t a r c i a . J e d n a k ż e b a d a n i a e k s p e r y m e n t a ln e n a r u r o c i ą g u 0 5 0 n i e p o t w i e r d z i ł y ty c h p r z y p u s z c z e ń [4] . T e n d e n c ja spadkow a X u w i d o c z n ił a s i ę t y l k o w z a k r e s i e n i s k i c h p r ę d k o ś c i p r z e p ł y w u . N a to m ia s t 'z a u w a ż a ln y s p a d e k X odnotow ano w b a d a n ia c h e k s p e r y m e n ta ln y c h n a r u r o c i ą g u 0 2 0 0 . P ra w id ło w o ś ć t a p o t w i e r d z a t e z ę , ż e w p r z e p ł y w i e o c h a r a k t e r z e tu r b u le n t n y m o w ła s n o ś c i a c h p r z e p ły w u d e c y d u je w dużym s t o p n i u w s p ó łc z y n n ik e f e k ty w n e j l e p k o ś c i , b ęd ą c y sumą w s p ó łc z y n n i k a l e p k o ś c i la m in a r n e j i t u r b u l e n t n e j .
u . i ,
W sp ó łczy n n ik l e p k o ś c i t u r b u le n t n e j j e s t p r z y n a jm n ie j k i l k a d z i e s i ą t razy w ię k s z y od w s p ó łc z y n n ik a l e p k o ś c i la m in a r n e j i s i l n i e z a le ż y od l i c z b y
18 A. Bartosik, R. Sobociński R e y n o ld s a [6] . Z t e g o w z g lę d u k i l k a k r o t n y s p a d e k n i e w pływ a w d e c y d u jący m s t o p n i u n a w a r to ś ć Wpływ t e n m ógłby o k a z a ć s i ę i s t o t n y , gdyby d o d a n ie u p ł y n n i a c z a spow odow ało z m ia n ę c h a r a k t e r u p r z e p ły w u t u r b u l e n t n e g o /z m ia n a Z m n ie js z e n ie p r ę d k o ś c i p r z e p ł y w u - p r z y n ie z m ie n n y c h p o z o s t a ły c h p a r a m e t r a c h ) t j . ę m, ,UpL - sp o w o d u je s p a d e k w a r t o ś c i ,upL i tym samym w z r o ś n i e u d z i a ł ,UpL. E fe k te m te g o b ę d z i e s p a d e k w s p ó łc z y n n i k a s t r a t t a r c i a , co z o s t a ł o p o t w ie r d z o n e w b a d a n ia c h e k s p e r y m e n t a ln y c h .
Z m n ie js z e n i e u d z i a ł u wody w s z l a m i e , p o w o d u je w z r o s t k o n c e n t r a c j i i tym samym w z r o s t p r ę d k o ś c i g r a n i c z n e j [ 7 ] • I l u s t r u j e t o r y s . 3 . 1 . P o c ią g a t o
R y s .3 .1 Z a le ż n o ś ć p r ę d k o ś c i g r a n i c z n e j od g ę s t o ś c i s z la m u
k o n ie c z n o ś ć t r a n s p o r t o w a n i a h y d r o m ie s z a n in y z p r ę d k o ś c i ą w y ż sz ą od p r ę d k o ś c i g r a n i c z n e j , n i e j e d n o k r o t n i e w o b s z a r z e e k o n o m ic z n ie n i e u z a s a d n io n y c h p r ę d k o ś c i . J e d n a k ż e d o d a n ie g r a n i c z n e j i l o ś c i u p ł y n n i a c z a do s z la m u , powo
d u je r a d y k a l n y s p a d e k p r ę d k o ś c i g r a n i c z n e j , u m o ż l iw ia j ą c h y d r o t r a n s p o r t w z a k r e s i e ek o n o m iczn y ch p r ę d k o ś c i . P r z e d s t a w i a t o r y s . 3 . 2 .
Z m n i e js z e n i e p r ę d k o ś c i g r a n i c z n e j , k t ó r a j e s t głównym c z y n n ik ie m o g r a n ic z a ją c y m z m n i e j s z e n i e u d z i a ł u wody w s z l a m i e p o w o d u je , ż e możliwym j e s t t r a n s p o r t sz la m u o w y ż s z e j k o n c e n t r a c j i f a z y s t a ł e j . W p r z e m y ś le cementowym ma t o s z c z e g ó l n e z n a c z e n i e , gdyż s t a j e s i ę m ożliw ym :
- z w ię k s z e n i e p r o d u k c j i k l i n k i e r u ,
- z m n i e j s z e n i e e n e r g o c h ł o n n o ś c i p r o c e s u w y p a la n ia k l i n k i e r u .
19
R y s .3 .2 Z a le ż n o ś ć p r ę d k o ś c i g r a n i c z n e j od k o n c e n t r a c j i u p ły n - n i a c z a w s z l a m i e . U d z ia ł masowy wody w s z l a m i e ; 3 6 , 6&
4 . W nioski
P rze p ro w a d z o n e b a d a n ia e k s p e r y m e n ta ln e , d o ty c z ą c e wpływu u p ły n n ia c z a na w ła s n o ś c i h y d r o t r a n s p o r t u sz la m u cem entow ego, w y k azały s z e r e g I s t o t n y c h w ł a s n o ś c i . Główne k o r z y ś c i w y n ik a ją c e z z a s to s o w a n ia u p ły n n i a c z a s ą n a s t ę p u j ą c e ;
1 . W ie lo k ro tn e z m n i e js z e n ie p r ę d k o ś c i g r a n i c z n e j . P o zw ala t o z m n ie jsz y ć n a k ła d y e n e r g e ty c z n e n a t r a n s p o r t h y d r o m ie s z a n in y . P o n a d to ma to duże z n a c z e n i e z w ła s z c z a tam , gdzi£ i n s t a l a c j a h y d r o t r a n s p o r t u p o s i a d a skom plikow any k s z t a ł t , t j . k o la n k a , zm ian a ś r e d n i c i t p . W m ie js c a c h ty c h w y s tę p u je wzmożona r e c y r k u l a c j a p rz e p ły w u , k t ó r e j w ynikiem może być i n t e n s y f i k a c j a p r o c e s u o s a d z a n i a s i ę z i a r e n s t a ł y c h ^ c o w ko n se
k w e n c ji p ro w a d z i do " z a k o rk o w a n ia " r u r o c i ą g u .
2 . D la g r a n i c z n e j k o n c e n t r a c j i u p ły n n i a c z a w s z la m ie m ożliw e j e s t z re d u k o w an ie z a p o tr z e b o w a n ia n a wodę o o k . 2 6 ,0 %. D aje t o m ożliw ość h y d r o t r a n s p o r t u sz la m u z u d z ia łe m masowym wody; 2 7 ,0 %.
K ie r u j ą c s i ę p rz y k ła d e m cem entow ni "N ow iny", z a s to s o w a n ie u p ły n n ia c z a pow oduje n a s t ę p u j ą c e k o r z y ś c i ;
- z m n i e js z e n ie z a p o tr z e b o w a n ia n a wodę w i l o ś c i o k . 4 00 t / d o b ę , - z m n i e js z e n ie z a p o tr z e b o w a n ia n a w ę g ie l w i l o ś c i o k . 90 t / d o b ę . 3 . Popraw a z d o ln o ś c i ro z ru c h o w e j h y d r o t r a n s p o r t u s z la m u . W w yniku p r z e
p ro w ad zo n y ch b adań s tw i e r d z o n o , ż e w y łą c z e n ie i n s t a l a c j i b ad aw czej na o k r e s k i l k u n a s t u g o d z in p o w o d u je, ż e w y s tę p u ją b a rd z o d u ż e tr u d n o ś c i w ponownym w p ra w ie n iu w r u c h s z la m u . T ru d n o ś c i t e z n i k ł y , gdy szlam
20 A. Bartosik, R. Sobociński z a w i e r a ł w o d p o w ie d n ie j i l o ś c i u p ły r m ia c z - t a b . 2 . 2 . Wówczas r o z r u c h sz la m u n a s tę p o w a ł n a t y c h m i a s t. M aksymalny c z a s p o s t o j u w r u r o c i ą g u sz la m u z u p ły n n ia c z e m w y n o s ił o k . 500 g o d z in .
4 . P a ra m e tr y h y d r o t r a n s p o r tu t a k i e j a k : c i ś n i e n i e n a s s a n i u i t ł o c z e n i u o r a z n a t ę ż e n i e p rz e p ły w u , w y k a z u ją b a r d z i e j s t a b i l n y c h a r a k t e r . 5 . Z m n ie js z e n ie s t r a t t a r c i a s z c z e g ó l n i e w z a k r e s i e n i s k i c h p r ę d k o ś c i
p rz e p ły w u . Powodem t e g o j e s t z m n i e js z e n ie n a p rę ż e ń s t y c z n y c h . J e s t t o w y ra ź n ie w id o c z n e w s t r e f i e p rz e p ły w u la m in a m e g o .
6 . D la g r a n i c z n e j k o n c e n t r a c j i u p ły n n i a c z a w s z l a m i e , w ł a s n o ś c i w is k o - z y m e try c z n e szlam u o p is a ć m ożna modelem c i e c z y n e w to n o w s k ie j.
W yniki b ad a ń e k s p e r y m e n ta ln y c h w s k a z u ją n a c e lo w o ść z a s t o s o w a n ia u p ły n n i a c z a w p r z e m y ś le cementowym s to s u ją c y m t e c h n o l o g i ę "m okrą" p r o d u k c j i k l i n k i e r u . W d ro żen ie u p ł y n n i a c z a w p r z e m y ś le cementowym wymaga zbudow ania z a k ła d u p ro d u k u ją c e g o u p ły n n ia c z w s k a l i k r a j u .
S p is o z n a c z e ń
Cj. - k o n c e n t r a c j a u p ły n n ia c z a w s z l a m i e . S u ch a m asa u p ł y n n i a c z a p rz y p a d a j ą c a n a j e d n o s t k ę s u c h e j masy s z la m u ,
Cy - k o n c e n t r a c j a c z ą s t e k s t a ł y c h w s z l a m i e , n _ " . 100 %, ds - ś r e d n i a w ażona ś r e d n i c a z i a r e n , mm,
U - sk ła d o w a w e k to r a p r ę d k o ś c i w k ie r u n k u p rz e p ły w u , m /s , Y - o d l e g ł o ś ć od ś c i a n y , m, 2
,u - w s p ó łc z y n n ik l e p k o ś c i , Ns/m , 2
¿ip^- w s p ó łc z y n n ik l e p k o ś c i p l a s t y c z n e j , Ns/m , 0 - g ę s t o ś ć , kg/m 3 , 2
1 - n a p r ę ż e n i e s t y c z n e , N/m , 2
*1 - g r a n i c z n e n a p r ę ż e n i e s t y c z n e , N/m , In d e k s y
g r - g r a n i c z n a w a r to ś ć , 1 - la m in a m y ,
m - h y d r o m ie s z a n in a , s - c i a ł o s t a ł e , t - t u r b u l e n t n y , w - w oda.
L i t e r a t u r a
1 . R . S o b o c iń s k i i i n . ; B a d a n ia p ro c e s ó w t r a n s p o r t u w p r o d u k c j i cem e n tu . P o l i t e c h n i k a Ś w ię to k r z y s k a w K ie lc a c h , P N -3 5 2 3 ,1984.
2 . R. S o b o c iń s k i i i n . ; B a d a n ia p ro c e s ó w t r a n s p o r t u w p r o d u k c j i cem entu, P o l i t e c h n i k a Ś w ię to k r z y s k a w K ie lc a c h , P N -3 7 6 7 ,1985.
3 . R. S o b o c iń s k i, A. B a r t o s i k ; B a d a n ia h y d r o t r a n s p o r t u sz la m u cem entow ego, V -th I n t e r n a t i o n a l S e m in a r on T r a n s p o r t and S e d im e n ta t io n o f S o l i d P a r t i c l e s , t . 1 , p p . 2 8 5 -2 9 3 , 3 - 7 .0 9 ,1 9 8 4 , W rocław , P o la n d .
4 . A. B a r t o s i k , R. S o b o c iń s k i; U n te rs u c h u n g d e r E ig e n s c h a f t e n v on Zement
schlamm m i t V e r f l ü s s i g e r , HYDR0KKCHANISATI0N-4,nr 1 ,s.A K 2 -1 - AK2-12, 2 - 4 .1 0 .1 9 8 5 , K a r l - K a r x - S t a d t , DDR.
5 . A. B a r t o s i k , R. S o b o c iń s k i; B a d a n ia e k s p e r y m e n ta ln e n a d z a sto so w a n ie m u p ł y n n i a c z a do h y d r o t r a n s p o r t u sz la m u cem entow ego, V II-K ra jo w a K o n fe re n c j a M e c h a n ik i Płynów , t . i , s . 1 4 -2 1 , 8 - 1 2 .0 9 .1 9 8 6 , R ydzyna.
6 . A. B a r t o s i k , R. S o b o c iń s k i, A. W anikJ Wpływ l i c z b y R e y n o ld s a na zachow a
n i e s i ę p rz e p ły w u tu r b u le n t n e g o w yw ołanego zmiennym g r a d ie n te m c i ś n i e n i a , Archiwum E n e r g e t y k i, n r 1 , s . 5 - 1 6 , 1985.
7 . A. B a r t o s i k , R. S o b o c iń s k i} P roblem y n ieza w o d n eg o h y d r o t r a n s p o r t u szlam u cem entowego o w y s o k ie j k o n c e n t r a c j i c i a ł s t a ł y c h , K o n fe re n c ja !" P ro b le m y n ie z a w o d n o ś c i t r a n s p o r t u " , 1 5 - 1 7 .1 0 .1 9 8 6 , U s t r o n i e - J a s z o w i e c .
Recenzent i Prof. dr hab. lnż. Den PALARSKI Wpłynęło do Redakcji 1987.02.23
21
BJMHHHE CHHKAIEJIH HA nOBMHEHHE 3WEKTHBHOCTH ntHPOTPAHCIlOPTA HUIAMA B HEMEHTHOa HPOIiHfflJIEHHOCTH
P e 3 » u e
B u e u e n T O B H x x H c n o x b s y m r ç H x t , h . l e x B o x o r H B " u o x p y m " n p o H S B o x c i B a x x x H x e - p a , n p o i j e c c p a 3 X p a 6 x H B a H H H c x a x b H o r o C H p b x , a 3 a T 8 M i p a n c n o p s p a 3 x p o 6 x e H o 8 M e m a B K H , n p o n 3 B O X H T c a o n o n o n » b o x h» C i o c o B a H H e b o w , n p e B p a n a e i u e x u f t n p o -
p e c c b B b i c O K O S H e p r o x j i o H H t d ! , b i o n o x B u m a e i c t o h m o c t b n p o x y x m m u e u e H i a ,
B u c c j i e j i O B a H H H X H c n o x b 3 y e i C H m x a M n o x o A H m H t t o u e u e H T O B H H " Ho b h h h" , x o t o - p u i S H B J i H e T o a M e m a H K o S x p o O H O X H C n e p C B o i t , r x e s a B H C H U o c i B x a c a i e x b H H X H a n p a -
xeHHÜ, o n a o a H O M o x e x m E B H r x a u a ,
B HccJieAOBaHHax m x a M a c c x u x a T e x e u , Hcnoxb3oiaHO c x a x a ie x b n o x b c x o ro npoH3B0A0TBa ( c o d a B onaieHTOBaH - Hp 123113) ocHOBaB Ha 6a3S O pynaiH oro
y r x x , B a d y n a i o m e r o b b k a s rHApocxonH Hecxoro n o p o m x a . Pe3yxbT aiH p e o x o rE 'te c - k h x HCCxexoBaHHfl noK asaxB , b i o c yBexHneHHeM KOBpeHipauHH c x u s a i e x a b m xa- u e , K acaiexbH ue H anpaxeaaH (C) h k o o $ h b h g h t nxacTHHecxoit b h s k o o t h (/*pL )
b nepB oa (fase o d p o yMeHbmaioTCH, a 3 a i e n CTa6HXH3HpyBTCH. KoHueHipaipno c x h -
x aT ex x b mxaue ( c ^ ) npuHHio onncHBaTb x ax n p o p e H T H o e coxepxaHHe c y x o a u a c - c u c x n z a ie x H k exHHHUu cy x o a u a c c u mxaMa. Ha ocHOBe peoxornqecKHX a c c x e x o - BaKHa, onpexejieHO rpaHHHHy» KOHpeHipaRHKi cxHxaTexx b mxaMe - ( C ^ g r - Btune K o io p o a noBmneHHe Cy a e c n o c o C c iB y e i acioTH Ouy yMeHbmeHHio Î a
H c c x e x o B a H K B r a x p o i p a H c n o p i a m x a M a c c x a z a i e x e u n p o a 3 B e x e H H H a i p y C o n p o -
B oxax <p 50 z <p 2 0 0 . B p e s y x b T a i e 3 K c n e p a u e H i a x b H b c x accxeflOBaHHfi o n p ex ex eao
c x e x y x u u a e n o x o x c a i e x b H u e c T p o H H s K c o e p a x e H i a s
1 . U H o r o x p a i H o e y a e H b m e H a e r p a s H H H o f i C K o p o c i a .
2 . ¿ x a Cu = 0,25% B 0 3 U 0 x e H T p a H c n o p i m x a M a c u a c c o f t BOflu: 2 7 , 0 % . 3 . y M e a b m e H a e n o i e p b H a i p e H a e - r x a B H U M o 0 p a 3 o u b 3 0 H e h h c k h x c x o p o d e a
l e a e H H J î .
FLUXER INFLUENCE ON RAISING EFFICIENCY OF SLURRY HYDROTRANSPCRT IN CEMENT INDUSTRY
S u ■ ■ a r y
In cenent plants using ths so-called "wet" technology of clinker pro
duction, grinding process of rock eaterials, and next the transporting of ground mixture is done by means of water. Water usage eakes the pro
cess highly energy-consuming and it increases cement production cost.
For experiments there wee chosen slurry - from "Nowlny" cenent plant - being fine dispersion hydromixture in which the course of shear stress dependence was approximated by Bingham's model.
In testing slurry with fluxer, there wae used the fluxer of Polish production (chemical constitution reserved by temporal patent No 123113) based on brown coal in the form of hygroaooplc powder.
22 A. Bartosik, R. Sobociński
The results of rheological tests showed that together with the fluxer concentration increase in slurry the shear stress ( Z ) and plastic visco
sity coefficient reveal in the first stage a sudden decrease and then they stabilize. Fluxer concentration in slurry (C^) is defined as percent of fluxer dry mass per slurry dry mass unit. On the besis of Theo
logy tests is defined the fluxer concentration limit in slurry - (CyJg,.
above that one further increase of does not cause any significant de
crease of Z and jLpL.
Tests of slurry hydrotransport with fluxer were carried on pipeline of f>50 and <t>200. On the basis of experiments there were found the follo
wing advantages resulting from fluxer application:
1. Multiple decrease of hydromixture limit velocity.
2. For Cy = 0,25% it is possible to carry slurry by means of mass wa
ter: 27,0%.
3. Friction loss decrease particularly in the range of low rate flow.
