Использование сильных электромагнитных полей при цементации

Силы притяжения частиц друг к другу способствуют образованию как бы единой пористой псевдомакрочастицы с массой, равной сумме масс всех частиц, В результате этого кипящий слой "садится", а порознь его уменьшается. Внешне это выглядит так, как будто магнитное поле катушки отталкивает от себя частицы. И лишь при больших напряжениях магнитного поля кипящий слой "твердеет", принимая ветвистую структуру, ориентированную вдоль поля. Отдельные ветви этой структуры втягиваются в катушку.

Использование сильных электромагнитных полей при цементации в реакторах кипящего слоя особенно заманчиво, гак как позволяет в значительной мере устранить недостатки, присущие этим аппаратам, и интенсифицировать процесс. Главными недостатками реакторов кипящего слоя применительно к процессам цементации являются: ограниченная производительность по раствору, определяемая скоростью уноса частиц из рабочего пространства; отсутствие селективности при выносе твердой фазы из реактора, в результате чего из него с равной вероятностью выносятся частицы как цементного осадка, гак и металла-цементатора; слаборазвитая турбулизации в реакционной зоне реактора, вследствие чего цементный осадок плохо удаляется (сдирается) с поверхности частиц металла-цементатора. Следствием указанных причин является высокое содержание металла-цементатора в цементных осадках. Как показали исследования, наложение электромагнитных колебаний на кипящий слой в значительной мере позволяет устранить перечисленные недостатки.

Схема установки, на которой проводили лабораторные эксперименты, приведена на рис. 44. Катушка имела 75 витков, наружный диаметр 0,09 м, внутренний диаметр 0,075 м, высоту 0,025 м. Силу тока меняли в пределах от 0 до 8 А. При силе тока более 8 А частицы начинали слипаться и процесс кипения нарушался. Скорость раствора в рабочем пространстве реактора меняли в пределах 0,02-0,08 м/с.

Для исследования закономерностей гидродинамики кипящего слоя ферромагнитных частиц в электромагнитном поле использовали никелевые и железные частицы с эквивалентным диаметром от 0,2•10~3 до 0,45•10~3 м. Ниже приведены экспериментальные данные, характеризующие зависимость максимальной скорости воды, при которой еще сохраняется заданная высота кипящего слоя никелевых частиц, от напряженности магнитного поля.

Эквивалентный диаметр частиц составлял 0,282•10"3 м, высота неподвижного слоя частиц 0,03 м, высота кипящего слоя 0,09 м. Скорость воды, обеспечивающая заданную высоту кипящего слоя без наложения электромагнитного поля, составила 0,048 м/с. Полный унос частиц из реактора происходил при скорости 0,075 м/с.

Из приведенных данных следует, что производительность реактора с кипящим слоем ферромагнитных частиц может быть увеличена по раствору без изменения высоты кипящего слоя по меньшей мере в 1,5 раза.