ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ
АППАРАТУРА, ПРИМЕНЯЕМАЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТА ЗАКИСИ НИКЕЛЯ
Фильтр-пресс высокого давления. Одной из важных операций получения положительной массы щелочных аккумуляторов является фильтрование суспензии гидрата закиси никеля (суспензия — это взвесь твердого вещества в жидкости).
Гидрат закиси никеля — вещество аморфное, т. е. такое, которое из-за крайне малых размеров частиц «е имеет ясного кристаллического строения. П|ри фильтровании суспензии гидрата закиси никеля аморфный осадок легко забивает поры фильтра и поэтому оказывает большое сопротивление прохождению через него фильтрата.
Вследствие сильного роста сопротивления фильтрации по мере накопления осадка на фильтре, необходимы фильтр-прессы, развивающие высокое давление в камерах (рис. 146).
Для фильтрования суспензии гидрата закиси никеля применяют фильтр-пресс высокого давления камерного типа (рис. 147). Он состоит из фильтровальных плит, прижатых под давлением друг к другу и попарно образующих отдельные камеры. В плите имеется центральное отверстие; в системе чередующихся плит эти отверстия образуют общий соединительный канал. Этот канал служит для нагнетания суспензии в камеры. На плиту завешивается с двух сторон фильтровальная ткань (бельтинг), которая в центре плотно прижимается с помощью стягивающих втулок с фланцами. Снабженная фильтровальной тканью камера, образованная двумя соседними плитами, представляет собой пространство, ограниченное с двух сторон матерчатыми фильтрами, в которое поступает суспензия через отверстия центральных втулок.
Под давлением 1010 кПа (10 кгс/см2) фильтрат проходит через поры фильтра, а затем через нижние сточные отверстия камеры
вытекает из фильтр-пресса в канализацию, осадок же, оседая на ■поверхности фильтра, постепенно заполняет собой пространство, образованное двумя соседними фильтрами камеры. Осадок, образовавшийся при фильтровании на фильтрующей поверхности, удаляется после разборки фильтр-пресса.
В состав установки входят: собственно фильтр-пресс, диаф- ра-гмевный насос и масляный насос для плотного сжатия плит камер.
Рис. 146. Общий вид фильтр-пресса |
Станина фильтр-пресса состоит из двух концевых литых чугунных круглых рам с опорами, соединенными двумя тягами, под середину которых установлены опорные ноги. На тяги устанавливают. плиты камер.
К одной из торцовых рам подключается на фланцах труба для нагнетания в фильтр-пресс суспензии гидрата закиси никеля; на другой имеется головка, в которой смонтировано устройство для гидравлического зажима камер с помощью масляного или плунжерного гидронасоса.
Диафрагменный насос имеет чугунную литую станину, на которой находятся два цилиндра с поршнем, соединенным с коленчатым валом, который в свою очередь сопряжен с маховиком посредством кривошипного механизма.
Регулирование давления осуществляют шаровыми клапанами по одному на каждый цилиндр.
При движении плунжера в цилиндре жидкость давит на резиновую. мембрану. При колебательном движении плоской мембраны происходит попеременное всасывание суспензии из сборника и нагнетание жидкости в фильтр-пресс. Производительность насоса 6,4 мэ суспензии в час.
Маслонасос, служащий для зажима камер фильтр-пресса, мо
жет развить давление на зажимной головке в 20 200—22 200 кПа (200—220 кгс/см2), его производительность около 2 л/мин.
Порядок проведения операции фильтрования на фильтр-прессе следующий.
Фильтр-пресс предварительно промывают горячей водой в течение 30 мин; при этом вода проходит через все камеры, растворяя соли маточного раствора, оставшиеся от предыдущего фильтрования и находящиеся в порах ткани, и одновременно прогревая всю аппаратуру.
Схема аппаратуры и коммуникаций для фильтрования приведена на рис. 148. Суспензия из колоды-сборника 1 засасывается диафрагменным насосом 3 и под давлением нагнетается в камеры фильтр - пресса 5 при температуре 50—60° С.
1 — отверстие для стока фильтрата, 2 — фильтрующая ткань, 3 — резиновый уплотнитель, 4 — перфорированный диск, 5 — корпус камеры, 6 — стягивающая втулка с фланцем |
Температура суспензии в колоде-сборнике поддерживается 60—70° С. Давление в камерах равномерно повышается с ростом сопротивления фильтрации, т. е. по мере накопления осадка на поверхности фильтрующей ткани. Клапаны диа- фрагменного насоса регулируют на максимальное давление 960—1010 кПа (9,5— 10 кгс/см2). При повышении давления сверх максимального избыток его автоматически гасится клапанами. Началь-
Рис. 148. Схема аппаратуры и коммуникаций для фильтрования: / — сборник для суспензии, 2 —кран иа всасывающей линии, 3 — диафрагменный насос, 4 — кран на нагнетательной линии, 5*— фильтр - пресс, 6 сборник фильтрата |
Ный период фильтрации, в течение которого давление доходит до максимального или рабочего, относительно невелик — 20—30 мин.
Фильтрат собирается в сборнике под фильтір-прессом, откуда он диафрагменным насосом 3 перекачивается в сборник суспензии, чем достигается улавливание потерь гидрата закиси никеля.
Рис. 147. Камера фильтр - пресса: |
Содержание влаги в осадке гидрата закиси никеля при фильтровании изменяется в течение первых трех часов довольно резко,
а затем относительно медленно, что характеризуется кривой вла - госо держание— время, приведенной на рис. 149.
Как следует из приведенной кривой, после 3,5—4 ч с начала фильтрования (с момента включения насоса) влажность осадка лишь в малой степени меняется со временем процесса. Таким образом, наиболее выгодная продолжительность фильтрования 4 ч; дальнейшее увеличение времени процесса непроизвольно. Производительность фильтр-пресса — 1,1 сухого гидрата в ісутки. Смена матерчатых фильтров (салфеток) производится по мере их износа, но не позднее чем через 500 циклов фильтрации.
Сушила для сушки гидрата закиси никеля. Для сушки гидрата закиси никеля применяют различные типы сушил — барабанные, камерные, шахтные, полочные и др. Широкое применение на заводах, выпускающих щелочные аккумуляторы, получили сушила системы В. И. Строганова ВИС-42Д-К. с поворачивающимися полками, применяемые для сушки сыпучих материалов (рис. 150).
В этом сушиле система полок составлена из отдельных поворачивающихся на 90° металлических пластин, кинематически связанных одна с другой. Кинематическая - схема передачи для поворота пластин показана на рис. 151; она выполнена в виде цепного привода, имеющего один палец с роликом, который поочередно поворачивает кулачковые шайбы, связанные с рычагами; эти рычаги в свою очередь поворачивают соответствующие полки. При повороте пластин верхней полки на 90° материал пересыпается на пластины нижней полки, находящиеся в. горизонтальном положении. Обратный поворот пластин производится дружиной.
В сушиле материал движется сверху вниз, а воздух — над материалом в горизонтальном направлении перекрестным током, благодаря чему расход электроэнергии на привод вентилятора невелик по сравнению с шахтными сушилами, в которых воздух продувается через слой материала (противотоком).
Подогрев воздуха производится паром в пластинчатых воздухоподогревателях.
Загрузка материала осуществляется при помощи аппарата, имеющего переменно-возвратное движение.
Материал поступает на первый транспортер, а с него — на нижний транспортер (каретку), двигающийся в горизонтальном на-
Правлении и раздающий материал равномерно по всему сечению •верхней полки. При этом загрузка материала происходит в два слоя при движении транспортера в том и другом направлениях.
В сушиле предусмотрена предварительная подсушка материала на верхних полках для устранения его слипания.
Краткая техническая характеристика
Количество полок — 20;
Количество пластин в одной полке— 16;
Общая полезная площадь полок — 42 м2.
Сушка гидрата закиси никеля производится следующим образом.
1 Шила системы В. И. Строганова: 1 — кулачковая шайба, 2 — рычаг |
Сушило перед загрузкой гидрата закиси никеля предварительно прогревается. Для этого открывают :кран для подачи пара от паровых калориферов, включают верхний и нижний вентиляторы и после этого — электрокалорифер. Прогрев сушила производят до температуры 140° С.
Тепловой контроль за работой сушила осуществляется термопарами, установленными на (воздухопроводе. Измеряют температуру на входе в сушило, на выходе из сушила приточного воздуха, при входе его в паровой калорифер.
По окончании прогрева включают электродвигатели приводов: верхнего и нижнего горизонтальных транспортеров, элеватора, сушила, наклонного транспортера и шинковки-дозатора (волчка).
При нормальной загрузке бункера производительность шинковки-дозатора составляет 450—500 кг влажного гидрата закиси никеля в час.
Измельченный дозатором влажный продукт при помощи наклонного транспортера подается в загрузочную воронку над сушилом и далее посредством возвратно-поступательного движения каретки равномерно распределяется по верхней полке сушила.
Общее время пребывания гидрата закиси никеля в сушиле составляет 2 ч 30 мин. За это время материал поочередно проходит через 20 полок сушила. Каждая полка состоит из 16 пластин, которые через определенное время поворачиваются вокруг своей оси на 90° и сбрасывают материал на нижерасположенную свободную от загрузки полку. Возврат пластин полок в исходное горизонтальное положение происходит за счет пружинных тяг.
При сушке гидрата закиси никеля температура воздуха на входе в сушило должна быть не более 140° С. Нужно избегать его перегрева; уже при температуре 140° С происходит разложение материала с выделением связанной в кристаллах воды. В этом случае продукт приобретает темный цвет и для производства активной массы непригоден.
Гидрат закиси никеля после сушки выбирается из-под сушила наклонным шнеком, а затем последовательно передается на элеватор и горизонтальный транспортер, который перемещает продукт к центрифуге для отмывки его от маточных солей.
Основные технические данные сушила:
Первоначальная загрузка гйдрата никеля — 500 кг; съем влаги с полок — 5—5,5 кг/м2-ч;
Производительность по сухому продукту с конечной влажностью 15% —220—240 кг/ч.
В отстойных камерах-циклонах ЦН-15 скапливается пыль гидрата закиси никеля, которую удаляют из камер через каждые 24 ч работы сушила.
Разгрузку отстойных камер-циклонов производят при отключенных электрокалориферах, верхнем и нижнем вентиляторах.
Обычный сушильный барабан для первой сушки имеет диаметр 1,2 м и длину 6 м. Приемную насадку на длине 900 мм выполняют винтовой с углом подъема 45°; высота лопасти 180 мм (количество лопастей по окружности 8 шт.). Основная насадка ячейкового типа на длине 7000 мм. Остальная длина барабана остается свободной от насадки. Роль насадки состоит в том, чтобы обеспечить тщательное перемешивание в тонком слое высушиваемого гидрата, что позволяет ускорить сушку и получить однородный по остаточной влажности продукт.
На разгрузочном конце барабана устанавливается подпорное - кольцо диаметром 1200/840 мм, роль которого — задержать поступательное движение зерен гидрата закиси никеля настолько, чтобы время пребывания их в барабане было достаточным для удаления влаги из массы.
Все насадки, подпорное кольцо и листы разгрузочной камеры, соприкасающиеся с гидратом, выполняют из нержавеющей стали.
Рис. 152. Подвесная центрифуга с вертикальным валом: |
/ _ барабан, 2,9 — трубки для воды, 3 — стакан, 4 — электродвигатель, 5 — каркас, 6 — распределительный вентиль, 7 — тормоз, 8 — вал, 10 — корпус
При числе оборотов барабана 4,7 об/мин угол наклона его принят равным 3°.
Сушка гидрата закиси никеля может производиться продуктами сгорания газа, омывающими массу, или же воздухом, подогретым в рекуператоре с топкой. Рекуператор представляет собой трубчатый змеевик, омываемый горячими продуктами сгорания топлива; через трубки змеевика циркулирует подогреваемый воздух.
При сушке гидрата закиси никеля непосредственно продуктами сгорания газа топка сжигания газа соединяется с барабанным сушилом. При сушке продукта воздухом последний, нагнетаемый вентилятором в рекуператор, после нагрева направляется в барабанное сушило. В том и другом случае поток газа направляется в направлении движения материала в сушильном барабане (прямоток), чтобы избежать опасного перегрева продукта. При выходе из барабана отработанный запыленный продукт сгорания газа или воздух направляется для очистки в циклон и после циклона при помощи вентилятора выбрасывается в атмосферу.
Центрифуга для отмывки гидрата закиси никеля. Высушенный гидрат закиси никеля промывают водой в центрифуге от остатков маточных солей.
Разделение суспензии гидрата закиси никеля в центрифугах производят по принципу фильтрования. Для этого используют барабаны, стенки которых с отверстиями снабжены на внутренней поверхности фильтрующей перегородкой (диафрагмой), например фильтровальной тканью.
При центрифугировании твердые частицы смеси остаются на фильтре, а жидкость проходит через поры твердого осадка и фильтрующей ткани и удаляется из барабана.
Подвесная центрифуга с вертикальным валом, применяемая для промывки гидрата закиси никеля, имеет следующую конструкцию (рис. 152).
Вал 8 вращается на шариковых подшипниках, заключенных в стакан 3, который укреплен на каркасе 5. Опорная муфта вала соединена с днищем барабана 1 при помощи спиц, между которыми происходит выгрузка осадка. Барабан 1 фильтрующего типа приводится в действие непосредственно от электродвигателя 4 или через передачу. Трубки для воды 2 и 9 служат для отмывки осадка водой. Обслуживание центрифуги осуществляется вручную.