Praktikum. Sedimentation. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Verfahrenstechnik Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik.

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1 Otto-von-Guericke-Univerität Magdeburg Intitut für Verfahrentechnik Lehrtuhl für Mechaniche Verfahrentechnik Praktikum Sedimentation Inhalt: 1. Einleitung 2. Aufgabentellung 3. Veruchdurchführung 4. Veruchauwertung und Dikuion der Ergebnie 5. Hinweie zur Praktikumvorbereitung 6. Symbolverzeichni 7. Literatur

2 1. Einleitung Unter Sedimentation wird da Abinken von Fettoffpartikel innerhalb einer Flüigkeit unter Einwirkung eine Kraftfelde (Schwerkraft, Zentrifugalkraft), alo die Entmichung von Supenionen, vertanden. Vorauetzung für da Sedimentieren it eine Dichtedifferenz zwichen den zu trennenden Phaen. Betimmend für den Proze it die Abetzgechwindigkeit der Fettoffpartikel bzw. der Partikeltruktur. Für die Modellierung de Sedimentationprozee ind die anzutreffenden Sedimentationtypen maßgeblich (Einzelpartikeledimentation, Zonenedimentation). Die geklärte Flüigkeit owie der Dickchlamm werden kontinuierlich oder dikontinuierlich abgezogen. 2. Aufgabentellung E ind Abetzveruche mit Kalktein-Supenionen (KC 45 C) unterchiedlichen Fettoffvolumenanteil durchzuführen und über die grafiche Dartellung der Abetzkurven die Abetzgechwindigkeiten zu betimmen. Für einen vorgegebenen Fettoffmaedurchatz &m = 200 t / d und eine kontante Flockungmittelkonzentration an Polyacrylamid (Praetol 650 BC) ind die erforderlichen Eindickerflächen zu berechnen. E wird voraugeetzt, daß die Zonenedimentation dominiert. Bei einer kontanten Fettoffvolumenkonzentration it da Abetzverhalten der Trüben mit bzw. ohne Flockungmittel zu vergleichen. 3. Veruchdurchführung 3.1 Sedimentationunteruchungen in Abetzzylindern bei unterchiedlichen Fettoffvolumenanteilen mit Zuatz von Polyacrylamid (Praetol 650 BC) al Sedimentationbechleuniger Von Kalktein (KC 45 C, 90 % < 0,063 mm, ρ = 2650 kg/m 3 ) werden Supenionen unterchiedlich Fettoffvolumenanteil und einer auf den Fettoff bezogenen kontanten Flockungmittel-Konzentration von 20 g Aktivubtanz/t Fettoff hergetellt. Nach inteniver Durchmichung der Supenionen werden die Höhen der Grenzflächen zwichen Klarwaer und Supenion al Funktion der Zeit ermittelt. Die Ableezeiten ind elbtändig fetzulegen: Abmeungen der Abetzzylinder Durchmeer: 60 mm Höhe: 335 mm Supenionvolumen V S : 1000 mm Fettoffvolumenanteile ϕ S : 0,02; 0,06; 0,10; 0,14; 0,18 E ind Flockungmittellöungen vorhanden, die 0,5 g Aktivubtanz/l Löung enthalten. Die zuzuetzenden Mengen ind vor Beginn der Veruche zu errechnen. 3.2 Sedimentationunteruchungen in Abetzzylindern mit und ohne Zuatz von

3 Sedimentationbechleuniger bei kontanter Fettoffvolumenkonzentration Diee Unteruchungen erfolgten bei einer Fettoffvolumenkonzentration von ϕ S = 0,06. Al Flockungmittel werden Kalkwaer bzw. Polyacrylamid eingeetzt. Außerdem wird ein Abetzveruch ohne Zuatz von Flockungmittel durchgeführt. Der Veruchablauf entpricht dem der vorhergehenden Veruche. Die Flockungmittelkonzentrationen betragen: Kalkwaer 1000 g CaO/t Fettoff Polyacrylamid 20 g Aktivubtanz/t Fettoff 4. Veruchauwertung 4.1 Betimmung der Abetzgechwindigkeiten E ind Abetzkurven zu zeichnen. Zur Betimmung der Abetzgechwindigkeit v S de Fettoffe wird der erte angenähert geradlinige Teil der Kurve zugrunde gelegt. 4.2 Ermittlung der erforderlichen Eindickerflächen bei vorgegebenem Fettoffmaedurchatz Methode nach COE und CLEVENGER - Abetzgechwindigkeit al Funktion der Fettoffmaekonzentration ermitteln m& S = A c,d = 1 c v 1 - c,d = Fettoffkonzentration im Dickchlamm (1) - grafiche Dartellung S = f(c ), um S krit. zu ermitteln (S krit = S min. ) - Berechnung der Eindickerfläche A K = m & K S krit. = Sicherheitfaktor = 1,25 (2) Methode nach YOSHIOKA - Berechnung de abgeetzten flächenbezogenen Fettoffmaetrome S Abetz = c v (3) - grafiche Dartellung S Abetz = f(c )

4 - Fetlegung einer Fettoffmaekonzentration c, D im Dickchlamm - die Tangente, von c,d augehend, it an die Kurve legen, der Schnittpunkt mit der Ordinate ergibt S krit.. - Berechnung der Eindickerfläche nach Gleichung (2) Anhand der erhaltenen Veruchergebnie : it au der Angebotlite der Chemieanlagenbau Staßfurt AG ein Eindicker mit Mittelwelle auzuwählen, wenn von einem Zulaufvolumendurchatz von &V S = 60 m 3 /h, einer Zulaufkonzentration von c = 180 kg/m 3 und einer Unterlaufkonzentration von etwa 450 kg/m 3 augegangen wird. e ind entprechende Schlußfolgerungen für den Betrieb eine Eindicker zu ziehen. Wie würden Sie die Prozeßparameter für einen Eindicker getalten, wenn eine Trübe au dem unteruchten Kalktein zu klären it? 5. Hinweie zur Praktikumanleitung Grundwien ind der Stoff der Vorleung Mechanichen Flüigkeitabtrennung / Mechaniche Trennprozee, diee Praktikumanleitung und die angegebene Literatur. Anhand der Stichworte können Sie Ihr Wien prüfen bzw. ergänzen. Die Aufgabentellung, Veruchdurchführung und -auwertung ollten Sie oweit kennen, daß Sie im Kolloquium den Ablauf der Unteruchung und die Ermittlung der Meßgrößen theoretich erläutern können. Stichworte zur Vorbereitung mechaniche Flüigkeitabtrennung, Arten, Funktionprinzipien, Prozeßziele; Sedimentation, Arten, Einflußgrößen (Prozeßparameter), treibende Kräfte; Aufbau und Funktionweie von Sedimentationapparaten, Einatzgebiete; Flockung; Wechelwirkungkräfte zwichen Partikeln; ζ-potential; Flockungmittel, Arten, Wirkungweie; Ionenreihe von Hofmeiter; Sedimentationveruche, Durchführung, Auwertung; Aulegung von Sedimentationapparaten 6. Symbolverzeichni A m 2 Eindickerfläche c S kg m -3 Fettoffmaekonzentration c, D kg m -3 Fettoffmaekonzentration im Dickchlamm d mm Korngröße K Sicherheitfaktor &m kg -1 Fettoffmaedurchatz S kg m -2-1 flächenbezogener Fettoffmaetrom t Zeit V S m 3 Volumen der Supenion v m -1 Abetzgechwindigkeit de Fettoffe ρ kg m -3 Dichte de Fettoffe ϕ Fettoffvolumenanteil

5 7. Literatur Zur Vertiefung de Thema wird zuätzlich zu den Vorleungunterlagen empfohlen: [1] Schubert, H., Heidenreich, E.; Liepe, F. und Th. Neeße: Mechaniche Verfahrentechnik überarbeitete Auflage. - Leipzig, Dt. Verlag für Grundtoffindutrie, 1986, S , [2] Schubert, H.: Aufbereitung feter mineralicher Rohtoffe, Bd. III, 2. völlig neu bearbeitete Auflage, Leipzig, Dt. Verlag für Grundtoffindutrie, 1984, S ,

6 Techniche Kenndaten de auzuwählenden Einkammer-Rundeindicker mit Mittelwelle d 1 d 2 d 3 d 4 h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 h 6 in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm Klärfläche Drehzahl Rührer Leitungbedarf l in mm m 2 min -1 kw ,14 0,5 0, ,9 0,5 0, ,0 0,5 0, ,5 0,35 1, ,6 0,35 1, ,23 1, ,23 1, ,16 2, ,16 2, ,15/0,23 2,3/3, ,096/0,16 3,3/5

7 1 Behälter 5 Eintragzylinder 2 Krählwerk 6 Autrag 3 Brücke 7 Überlauf 4 Antrieb mit Hebevorrichtung