Радиоизотопные методы контроля параметров суспензии
Перепечатка в Интернете и печатных средствах массовой информации запрещена.
На практике для контроля параметров суспензии применяются только плотномеры, хотя в большинстве случаев суспензия состоит из воды и твёрдой фазы, и влагосодержание также однозначно характеризует её свойства, как и плотность
Как это работает?
- Определяются параметры суспензии при помощи радиоизотопных методов контроля параметров
- Используется инновационная аппаратура и методы определения параметров суспензии
- Повышается качество продукции
Описание:
В химической, горнодобывающей, цементной, бумажной и других отраслях промышленности имеются технологические процессы, в ходе которых производится мокрое измельчение материалов, транспортирование их в виде суспензии, отстаивание – сгущение и т.п. При этом большое значение имеет контроль и поддержание в заданных пределах параметров суспензии.
На практике для контроля параметров суспензии применяются только плотномеры, хотя в большинстве случаев суспензия состоит из воды и твёрдой фазы, и влагосодержание также однозначно характеризует её свойства, как и плотность.
В настоящей работе сопоставлены теоретические возможности плотнометрии и влагометрии, обоснована перспективность применения влагомеров, показаны результаты применения нейтронного влагомера для контроля конкретного технологического процесса.
Для оценки свойств суспензии приняты следующие параметры:
- Плотность, г/см3;
- Весовая влажность, %;
- Объёмная влажность, %.
Представлены графики зависимости объёмной влажности суспензий и их плотности от весового соотношения компонентов при различных значениях плотности твёрдой фазы.
Объёмная влажность выбрана в качестве контролируемого параметра суспензии, поскольку она может измеряться нейтронным методом (по замедлению быстрых нейтронов на ядрах водорода).
По мере увеличения весовой влажности объёмная влажность также возрастает, а плотность суспензии уменьшается, причём тем сильнее, чем выше плотность твёрдой фазы и ниже значение влажности.
Пригодность того или иного метода контроля в конкретных условиях может быть оценена параметром «относительная чувствительность».
Результаты вычислений для наиболее часто встречающихся значений плотности твёрдой фазы представлены в виде схемы. При анализе видно, что по мере увеличения весовой влажности суспензии чувствительность того и другого метода уменьшается, но при уменьшении плотности твёрдой фазы чувствительность влагометрии растёт, в то время как чувствительность плотнометрии падает и стремится к нулю по мере приближении плотности твёрдой фазы к плотности жидкой фазы.
При дифференциальных измерениях влажности или плотности чувствительность можно определить, воспользовавшись специальными кривыми. Если твёрдая фаза содержит в своём составе водород, чувствительность влагометрии можно подсчитать по графикам зависимости содержания общего водорода от весовой влажности суспензии.
Для проверки возможности контроля параметров суспензии путём измерения её влажности в промышленных условиях был выполнен ряд исследований с нейтронным влагомером «Нейтрон-3», позволивших получить не только качественную, но и количественную информацию о ходе технологического процесса. Измерения влажности суспензии производились в реакторе-отстойнике объёмом 4 м3. Зонд прибора во время измерений помещался в трубе с заваренным дном и мог фиксироваться в ней на различной глубине.
В схему влагомера были внесены изменения, позволяющие регистрировать с помощью стандартного частотомера скорость счёта электрических импульсов, поступающих из зонда и несущих информацию о влажности, и непрерывно записывать скорость счёта в дифференциальном режиме.
После градуировки прибора производились (на разной глубине) измерения влажности суспензии:
- Только что приготовленной;
- После непрерывного перемешивания в течение нескольких часов;
- После отстаивания в течение 20 часов.
Анализ результатов измерений и диаграмм, записанных влагомером, показал, что свежая суспензия имеет одинаковый состав во всём объёме; затем, несмотря на перемешивание, происходит осаждение твёрдых частиц, и появляется градиент влажности по высоте; после 20-часового отстаивания суспензия расслаивается и вверху образуется слой воды.
Кроме того, производились измерения влажности суспензии в процессе отстаивания, при этом зонд прибора находился в нижнем положении. Результаты замеров в течение 3.5 суток показали, что сначала сгущение суспензии происходит быстро, а затем скорость сгущения уменьшается и в течение третьих суток влажность остаётся постоянной.
После слива отстоявшейся воды и перемешивания суспензии показания прибора увеличились за счёт большего содержания влаги в верхних слоях и затем оставались постоянными в течение всей откачки, что говорит об однородности суспензии и достаточной интенсивности перемешивания.
Испытания показали, что прибор может быть использован для непрерывного измерения влажности суспензии при отстаивании, что позволяет определять (по заданному значению влажности) время готовности суспензии и контролировать её гомогенность во время откачки.
Таким образом, нейтронный метод определения объёмной влажности можно успешно использовать для контроля параметров суспензии наряду с уже применяющимся контролем по плотности.
Этот метод является весьма перспективным, тем более, что в настоящее время промышленностью выпускаются влагомеры с погружным датчиком, которые после небольшой переделки могут быть использованы для непрерывного контроля параметров суспензии.
Нейтронный метод незаменим, когда плотности жидкой и твёрдой фазы суспензии близки между собой. Если жидкая фаза представляет собой раствор солей, применение влагометрии предпочтительнее, так как водородсодержание раствора меняется значительно медленнее, чем его плотность, и вариации концентрации растворённых солей меньше скажутся на показаниях влагомера, чем на показаниях плотномера.
Выводы, сделанные относительно возможностей влагометрии, справедливы в тех случаях, когда жидкая и твёрдая фаза суспензии не содержит веществ с аномальным поглощением нейтронов.