Конструкции сушилок в урановой технологии

Выбор метода сушки и соответствующей конструкции сушилки зависит от крупности и структуры высушиваемого материала, а также от его чувствительности к большим скоростям процесса и высоким температурам. Поэтому в урановой технологии находят применение лишь несколько конструкций сушилок, хотя в сушильной практике других отраслей промышленности используется очень много различных типов сушилок.

Для сушки рудного материала или отвальных хвостов, например сланцев или углей, которые после извлечения из них урана могут служить источниками тепловой энергии, удобно использовать тоннельные сушилки (рис. 10.5). В этих сушилках материал, загруженный в вагонетки, медленно продвигают вдоль сушильного канала в направления, противоположном направлению движения теплоносителя, который прогоняют по каналу вентилятором. Через определенный промежуток времени одну из вагонеток удаляют из сушилки, а на ее место с другой стороны вводят новую вагонетку с влажным материалом. Вагонетку передвигают с помощью лебедки. Воздух, поступающий в сушилку, подогревают в специальном калорифере. Кроме того, иногда осуществляют промежуточный подогрев воздуха по зонам. Скорость движения нагретого воздуха составляет обычно не менее 2—3 м/сек.

Известны тоннельные сушилки, длина каналов которых достигает 50 м.

В тоннельных сушилках ввиду неподвижности материала в вагонетках процесс сушки происходит неравномерно и недостаточно эффективно. Поэтому в урановой технологии их применение ограничено.

Использование ленточных сушилок, отличающихся тем, что материал в процессе сушки перемещается на ленточных транспортерах, пересыпаясь с одной ленты на другую, позволяет увеличить интенсивность сушки. Однако необходимые для этого сушильные установки продолжают оставаться громоздкими. Кроме того, такие сушилки отличаются сложностью в эксплуатации.

Сравнительно удобными сушилками являются барабанные (рис. 10.6), обеспечивающие равномерное распределение материала, высокую эффективность и необходимую длительность сушки.

Барабанная сушилка состоит из наклонного барабана с двумя гладкими наружными бандажами, которые катятся по опорным роликам, и с зубчатым венцом, соединенным с приводом. Внутри барабана обычно размещается насадка (полочная, подъемнолопастная и т. д.), обеспечивающая более равномерное распределение материала по сечению барабана в процессе сушки.

В качестве теплоносителя в барабанных сушилках обычно используются дымовые газы, которые, соприкасаясь с материалом, передают ему свое тепло. Часто тепло передается также через стенку, например электроподогревом.

Движение газов через аппарат осуществляется с помощью вентилятора. Для создания тяги используется дымовая труба. Co стороны входа дымовых газов в барабане имеются уплотнительные устройства. Чтобы уменьшить тепловые потери в окружающую среду, барабан изолируют специальным кожухом.

Барабанные сушилки выполняются обычно диаметром 0,8—5,0 м и длиной 10—15 м. Количество опор барабана составляет 2—9. Барабан, имеющий наклон 0,5—6°, вращается со скоростью 0,2—8 об/мин.

Время пребывания материала в барабане сушилки можно вычислить по формуле

где L — длина печи; D — внутренний диаметр печи; n — скорость вращения барабана, об/мищ а — угол наклона оси печи к горизонту, рад; w — угол естественного откоса материала; 0 — расстояние от оси печи до свободной поверхности материала.

Производительность барабанной сушилки как транспортирующего устройства равна

где F — сечение слоя материала в барабане; у — насыпной вес материала.

Среди других конструкций сушилок, удобных для использования в технологии урана, следует отметить пневматические и распылительные сушилки.

В пневматических сушилках, применяемых для сушки кристаллических осадков, процесс ведется таким образом, что материал во взвешенном состоянии проходит по вертикальной трубе в потоке горячих газов или воздуха. Воздух (газ), движущийся со скоростью 15—20 м/сек, увлекает высушиваемый материал вверх. Весь процесс сушки длится обычно не более 7—10 сек.

Недостатоком таких сушилок является неоднородность конечной влажности и сравнительно высокий расход энергии. Кроме того, не во всех случаях необходимое количество влаги может быть удалено за короткий срок.

Весьма перспективны сушилки с кипящим слоем высушиваемого материала. Здесь газ подается в аппарат с такой скоростью, чтобы твердые частицы лишь взвешивались в его потоке, но не увлекались вверх. По мере удаления влаги из находящегося в сушильной камере материала вес отдельных его частиц уменьшается и, наконец, наступает такой момент, что выбранной скорости воздуха становится достаточно для обеспечения пневмотранспорта этих частиц. Поэтому частицы высушенного материала удаляются из сушильной камеры (рис. 10.7).

Критическую скорость потока, при которой частицы неподвижного свободно насыпанного слоя начинают переходить во взвешенное состояние, можно определить из уравнения

где wкрр — критическая скорость потока, отнесенная к полному сечению аппарата, м/сек; d — диаметр частиц, м; у — удельный вес частиц, кг/м3; уc — удельный вес среды (воздуха), кг/м3; uс — влажность среды, кг*сек/м2.

Скорость потока, при которой начинается унос частиц из аппарата, можно определить из уравнения

Расчет рекомендуется вести по наименьшему диаметру частиц твердого материала.

В ряде случаев, например при сушке некоторых концентратов урана, удобными могут оказаться распылительные сушилки.

Суспензия, распыляемая в сушильной камере, равномерно перемешивается с горячим воздухом, который предварительно нагревается в калорифере.

Высушиваемый материал с помощью специальных транспортирующих устройств удаляется из аппарата.

Эффективным способом распыления суспензий является центробежный. Пульпу подают на диск, вращающийся со скоростью до 10 000 об/мин (рис. 10.8). Взвесь, образующуюся при распылении, пронизывают горячим воздухом, поднимающимся снизу и поглощающим влагу. Увлажненный воздух отсасывают вентилятором и очищают в пылеуловителях от увлеченных им частиц материала. Для распыления удобны также форсунки.

Расход энергии при использовании распылительных сушилок обычно довольно существенный.