Динаміка видалення вологи з Ферум(ІІ) сульфат гептагідрату під час процесу зневоднення фільтраційним методом

Ключові слова: залізний купорос; сушіння; стаціонарний шар; швидкість сушіння; вологовміст

Анотація

Запропоновано фільтраційний метод дегідратації Ферум(ІІ) сульфат гептагідрату з отриманням Ферум(ІІ) сульфат тетрагідрату для його подальшої утилізації як вторинної сировини у промисловості, зокрема у виробництві пігментів. Обґрунтовано вибір способу дегідратації та, відповідно до технологічних вимог та властивостей матеріалу, встановлено діапазон зміни параметрів процесу сушіння й описано методики проведення експериментів. На базі даних, отриманих під час експериментальних досліджень, побудовано графічні залежності, які демонструють залежність зміни залишкової маси вологи в шарі матеріалу залежно від часу за різних швидкостей руху теплового агенту та за різних висот шару. Також подано залежності зміни температури теплового агенту на виході зі стаціонарного шару Ферум(ІІ) сульфат гептагідрату, через який профільтровується тепловий агент. Аналіз цих результатів дав змогу переконатися в існуванні періодів часткового та повного насичення вологою теплового агенту. Внаслідок узагальнення отриманих даних запропоновано кінетичні рівняння для розрахунку зміни вологовмісту Ферум(ІІ) сульфат гептагідрату в періоди повного та часткового насичення теплового агенту. Розраховано значення коефіцієнта сушіння, відносного коефіцієнта сушіння та швидкості сушіння за змінних параметрів теплоносія та різних висот шару матеріалу. Ці величини дали змогу розрахувати тривалість процесу дегідратації до моменту досягнення критичної вологості та загальну тривалість сушіння, а також запропонувати розрахункову залежність для визначення зміни вологовмісту Феруму(II) сульфат гептагідрату в часі в широкому діапазоні зміни параметрів процесу фільтраційного сушіння для періоду часткового насичення теплового агенту вологою. Ці результати використовують для розрахунку технологічних параметрів процесу дегідратації Ферум(ІІ) сульфат гептагідрату та в процесі проєктування відповідної сушильної установки.

Біографії авторів

Н. Я. Цюра, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

асистент, кафедра хімічної інженерії

Д. П. Кіндзера, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, доцент, кафедра хімічної інженерії

В. М. Атаманюк, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри хімічної інженерії

Р. Р. Госовський, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, асистент, кафедра хімічної інженерії

Посилання

Atamaniuk, V., & Humnytskyi, Ya. (2013). Naukovi osnovy filtratsiinoho sushinnia dyspersnykh materialiv, 255 p. [In Ukrainian].

Barsukova, A. V., Vakal, S. V., & Karpovich, E. A. (2014). Opredelenie optimalnykh uslovii tekhnologii po pererabotke osnovnogo otkhoda titanovogo proizvodstva. Izvestiia MGTU, 2(20), 97–101. [In Russian].

Chao Li, Jun-Jie Liao, Yang Yin, Qiong Mo, Li-Ping Chang, & Wei-Ren Bao. (2018). Kinetic analysis on the microwave drying of different forms of water in lignite. Fuel Processing Technology, 176, 174–181. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.03.017

Fanhui Guo, Hu Liu, Yang Guo, Yixin Zhang, Jian Li, Xu Zhao, & Jianjun Wu. (2021). Occurrence modes of water in gasification fine slag filter cake and drying behavior analysis. A case study. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(1). https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104585

Gelperin, N. I. (1981). Osnovnye protcessy i apparaty khimicheskoi tekhnologii, 812 p. [In Russian].

Georgiou, D., Aivazidis, A., Hatiras, J., & Gimouhopoulos, K. (2003). Treatment of cotton textile wastewater using lime and ferrous sulfate. Water Research, 37(9), 2248–2250. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(02)00481-5

Glouannec, P., Salagnac, P., Guézenoc, H., & Allanic, N.. (2008). Experimental study of infrared-convective drying of hydrous ferrous sulphate. Powder Technology, 187, 280–288. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2008.03.007

Guarini, G. G. T., & Rustici, M. (1988). Heating rate and the dehydration of α•NiSO4•6H2O single crystals. Journal of Thermal Analysis, 34, 487–495. https://doi.org/10.1007/BF01913189

Hosovskyi, R., Kindzera, D., & Atamanyuk, V. (2016). Diffusive Mass Transfer during Drying of Grinded Sunflower Stalks. Chemistry & Chemical Technology, 10(4), 459–464. https://doi.org/10.23939/cte2019.01.105

Hosovskyi, R., Kindzera, D., Atamaniuk, V. (2017). Vnutrishnodyfuziine masoperenesennia pid chas filtratsiinoho sushinnia podribnenoi parenkhimnoi tkanyny stebel soniashnyka. Scientific Bulletin of UNFU, 27(6), 112–116. https://doi.org/10.15421/40270622

Ivanov, V. G. (2004). Utilizatciia otkhodov sulfata zheleza. Sotrudnechestvo dlia resheniia problem otkhodov. Tezisy dokladov konferentcii s mezhdunarodnym uchastiem, (pp. 162–163). Kharkov. [In Russian].

Kanari, N. (2008). Method of Producing Ferrates (VI). French Patent No 2 905 609, 14 March.

Kanari, N., Evrard, O., & Neveux, N. (2001). Recycling ferrous sulfate via super-oxidant synthesis. The Journal of The Minerals, 53, 32–33. https://doi.org/10.1007/s11837-001-0191-8

Kanari, N., Filippova, I., Diot, F., Mochón, J., Ruiz-Bustinza, I., Allain, E., & Yvon, J. (2014). Utilization of a waste from titanium oxide industry for the synthesis of sodium ferrate by gas-solid reactions. Thermochim. Acta, 575, 219–225. https://doi.org/10.1016/j.tca.2013.11.008

Kanari, N., Ostrosi, O., Ninane, N., Neveux, N., & Evrard, O. (2005). Synthesizing alkali ferrates using a waste as a raw material. The Journal of The Minerals, 57, 39–42.

Karpovich, Ye. A., & Zarechennyi, V. G. (2001). Vovlechenie v proizvodstvo udobrenii kislogo zheleznogo kuporosa. Ekologiia i zdorove cheloveka. Okhrana vodnogo i vozdushnogo basseinov. Utilizatciia otkhodov, 2, 396–398. [In Russian].

Kruhlova, N. O. (2014). Utylizatsiia shlamiv vyrobnytstva tytanooksydnykh pihmentiv yak zasib znyzhennia tekhnohennoho navantazhennia na dovkillia. Candidate Dissertation of Technical Sciences (21.06.01 – Ecological safety), 160 p. [In Ukrainian].

Kruhlova, N. O., & Bakhariev, V. S. (2015). Ekolohichno bezpechna tekhnolohiia pereroblennia shlamiv vyrobnytstva tytanooksydnykh pihmentiv. Ecological safety, 2(20), 69–76. [In Ukrainian].

Liangzhi Xia, Hongchun Zhang, Baohe Wang, Caiyuan Yu & Xinxin Fan. (2017). Experimental and numerical analysis of oil shale drying in fluidized bed. Drying Technology, 35(7), 802–814. https://doi.org/10.1080/07373937.2016.1218345

Marina, V. Savchenko-Pererva, & Hanna, Y. Barsukova. (2020). Reducing The Technogenic Load On The Environment Due To The Technical Solution For The Disposal Of Iron Sulphate. Journal of Chemistry and Technologies, 28(2), 168–176. https://doi.org/10.15421/082018

Ndue Kanari, Nour-Eddine Menad, Etleva Ostrosi, Seit Shallari, Frederic Diot, Eric Allain, & Jacques Yvon. (2018). Thermal Behavior of Hydrated Iron Sulfate in Various Atmospheres. Metals, 8, 1084. https://doi.org/10.3390/met8121084

Nizov, V. A., & Aisautova, K. A. (2017). Osobennosti obezvozhivaniia kristallogidratov v mikrovolnovom pole na primere mednogo kuporosa "Young Scientist". Chemistry, 9(143), 111–112. [In Russian].

Nykyforov, A. P. (2002). Dobavky dlia betona. Sostoianye y perspektyvy. Building constructions, 56, 186–190. [In Ukrainian].

Plyshevskii, Iu. S., Tkachov, K. V., & Garkunov, N. V. (1998). Ispolzovanie zheleznogo kuporosa – otkhoda, obrazuiushhegosia v protcesse polucheniia dioksida titana i travleniia zheleza dlia polucheniia sulfata kaliia i "zheleznogo" koagulianta. Ekaterinburg, 110 p. [In Russian].

Rongtang Liu, Ming Liu, Xiaoqu Han, & Junjie Yan. (2020). Drying characteristics and kinetics analyses for Yimin lignite at various temperature. https://doi.org/10.1080/07373937.2020.1729174

Sharma, S. K., Chio, C., & Muenow, D. W. (2006). The hydrates and deuterates of ferrous sulfate (FeSO4): a Raman spectroscopic study. Lunar and Planetary Science Conference, XXXVII. Paper 1078. https://doi.org/10.1002/jrs.1623

Skomorokha, V. N., Zarechnyi, V. G., & Vorobeva, I. P. (2002). Proizvodstvo dvuokisi titana pigmentnoi sulfatnym sposobom. Sumy, 203 p. [In Russian].

Sobol, Kh. S., Markiv, T. Ye., Sanytskyi, M. A., & Kohuch, H. V. (2003). Vplyv aktyvnykh mineralnykh dodatkiv na vlastyvosti kompozytsiinykh tsementiv. Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic". Series: Chemistry, Technology of Substances and their Application, 488, 274–278. [In Ukrainian].

Straszko, J., Olszak-Humienik, M., & Możejko, J. (1997). Kinetics of thermal decomposition of ZnSO4•7H2O. Thermochimica Acta, 292(1–2), 145–150. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(96)03114-0

Tong Wang, Kenneth, A. Debelak, & John, A. Roth. (2007). Dehydration of iron(II) sulfate heptahydrate. Thermochimica Acta, 462(1-2), 89–93. https://doi.org/10.1016/j.tca.2007.07.001

Yavorskyi, V. T., Kalymon, A. B., Rubai, O. I. (2015). A study of the effect of iron (III) compoundson oxidation of iron(II) ions by atmospheric oxygen. The Journal of The Minerals, 6(76), 13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.47460

Zarechenyi, V. H. (2005). Utylizatsiia zalizovmisnykh vidkhodiv vyrobnytstva pihmentnoho tytanu (IV) oksydu. Abstract of candidate dissertation for technical sciences (21.06.01 – Ecological safety). Lviv, 20 p. [In Ukrainian].

Опубліковано
2021-02-04
Як цитувати
Цюра, Н. Я., Кіндзера, Д. П., Атаманюк, В. М., & Госовський, Р. Р. (2021). Динаміка видалення вологи з Ферум(ІІ) сульфат гептагідрату під час процесу зневоднення фільтраційним методом. Науковий вісник НЛТУ України, 31(1), 74-79. https://doi.org/10.36930/40310112
Розділ
Технологія та устаткування