Veel producten die in de procesindustrie worden verwerkt zijn samengesteld uit diverse componenten die in een of meerdere stappen zijn gemengd tot een zo homogeen mogelijk materiaal Helaas blijkt soms dat ergens in de loop van de volgende processen de samenstelling is gaan afwijken van de gewenste mengverhouding er is kennelijk ergens segregatie ongewenste ontmenging opgetreden Dit is niet alleen slecht voor de kwaliteit van het product zelf maar kan ook de effectiviteit van de processtappen nadelig beinvloeden Opslag Invloedsfactoren mechanismen en plaatsen waar het kan optreden I Segregatie van stortgoedmengsels Veel producten die in de procesindustrie worden verwerkt zijn samengesteld uit diverse componenten die in een of meerdere stappen zijn gemengd tot een zo homogeen mogelijk materiaal Helaas blijkt soms dat ergens in de loop van de volgende processen de samenstelling is gaan afwijken van de gewenste mengverhouding er is kennelijk ergens segregatie ongewenste ontmenging opgetreden Dit is niet alleen slecht voor de kwaliteit van het product zelf maar kan ook de effectiviteit van de processtappen nadelig beinvloeden Ir Gerard Haaker en Ir Piet van der Kooi Bij segregatie gaat het altijd om verschil in gedrag tussen grote en kleine deeltjes of lichte en zware deeltjes Belangrijk hierbij is de bewegingsvrijheid die de deeltjes krijgen de snelheden die optreden en mogelijke luchtstromen Van de deeltjes zelf zijn de volgende eigenschappen belangrijk gemiddelde korrelgrootte spreiding van de korrelgrootteverdeling echte dichtheid van de verschillende componenten inwendige wrijving en wandwrijving vorm van de deeltjes elasticiteit hardheid brosheid cohesie en adhesie gevoeligheid voor vocht en temperatuur Deze eigenschappen bepalen zowel het verschil dat in het gedrag van de afzonderlijke deeltjes kan optreden als het totale stroomgedrag van het mengsel Op basis van het verschil in deze eigenschappen is kwalitatief te voorspellen of het mengsel mogelijk zal ontmengen Of Storthoopsegregatie A verticaal B met horizontale snelheid Solids Processing Nr 2 april 2008 56 57 Solids Processing Nr 2 april 2008 mengen van de productcomponenten toepassen van een tussenstap met homogenisatie het voorkomen van onnodige tussenopslag na het mengen en zo mogelijk meer batchgewijs werken Een soms toegepaste mogelijkheid is om het product direct na het mengen te pellettiseren zodat geen ontmenging meer kan optreden Dit is wel een dure oplossing die alleen zinnig is indien zeer hoge eisen aan het mengsel worden gesteld en soms gewoonweg niet toepasbaar is bijvoorbeeld bij katalysatoren Wijziging of aanpassen van de installatie zelf Hierbij zijn aan de orde het zorgen voor goede vul en leegmechanismen waar mogelijk massastroming in de opslagsilos toepassen en het vermijden van veel bewegingsruimte voor het product door snelheden bij overstorten zo laag mogelijk te houdenn Bij diverse vormen van transportBij triltransporteurs is het duidelijk dat veel beweging aan het product wordt opgelegd Maar ook bij bandtransport is segregatie heel goed mogelijk Hoewel het materiaal op een band schijnbaar rustig ligt heeft bij het passeren van de steunrollen een behoorlijke beweging in het materiaal plaats waardoor zowel percolatie als verdringing kan optreden en de fijne deeltjes onderin terechtkomen Verder zal op de overstortpunten een vorm van vrije val optreden Mogelijke problemen als gevolg van segregatie Behalve de algemene kwaliteitsvermindering van het product door segregatie levert het nog een aantal problemen op verandering van het stromingsgedrag van het product waardoor wijzigingen kunnen ontstaan in het stromingspatroon in een silo mogelijke variaties in de wandbelastingen en problemen met de regeling van het uitstroomdebiet dichtheidsvariaties in de vulmassa waardoor de contacttijden van doorstromende gassen of vloeistoffen niet meer homogeen zijn bij afwijking van massastroming treden mogelijk grote variaties in de verblijftijden van delen van de vulmassa op Het voorkomen of verminderen van segregatie Indien een gemengd product gevoelig blijkt voor segregatie is een aantal maatregelen mogelijk om dit te voorkomen dan wel te verminderen Algemeen kan hierbij worden gesteld dat wijzigingen mogelijk zijn op drie gebieden wijziging van de productdeeltjes of eigenschappen Te denken valt hierbij aan het vergroten van de samenhang cohesie tussen de deeltjes door ze te verkleinen malen te bevochtigen of te paneren Ook het verkleinen van de verschillen tussen de deeltjes is soms mogelijk door het aanpassen van het maalproces of het verwijderen van de kleinste enof de grootste fracties Wijziging van de processen of de procesvolgorde Mogelijkheden kunnen hier zijn het in een zo laat mogelijk stadium menging wordt ook gevonden bij truck of railtransport Vergelijk het schudden van een bak muesli grotere vlokken en deeltjes komen al snel boven Segregatie door luchtstromen Door de opgewekte luchtstroming bijvoorbeeld bij het storten van een product in een silo worden de fijnere deeltjes verder meegenomen dan de zwaardere We vinden de fijnere deeltjes in een dergelijk geval meer aan de wanden terwijl de grotere meer onder het afstortpunt blijven liggen zie figuur 2 Dit mechanisme heeft dus een wat tegengesteld effect dan de eerder genoemde storthoopsegregatie maar speelt alleen een rol bij zeer kleine deeltjes Plaatsen waar segregatie kan optreden Segregatie kan in principe overal in een keten van processen optreden maar er zijn wel een aantal plaatsen aan te wijzen waar de kans op segregatie groter is Dit zijn altijd de plekken waar veel beweging in het product zal optreden Hiervoor zijn te noemen Het optreden van vrije valvan het product bijvoorbeeld bij het vullen van een silo of reactievat of het storten op een hoop De verschillende deeltjes in een productstroom zullen afhankelijk van hun massa hun eigen trajecten volgen Door horizontale snelheden bij het afstortpunt en eventuele luchtstromen wordt dit proces nog versterkt Als vervolg hierop kan op het gevormde talud tevens storthoopsegregatieoptreden Beluchting of begassingvan het product indien het product moet worden gedroogd of wanneer een reactie met het doorstromende gas moet plaatsvinden Hierdoor treedt meestal meer beweging of bewegingsvrijheid van de deeltjes op en kan ontmenging ontstaan Beweging in het product door transportmiddelenDeze beweging kan optreden door trillingen bulkwagens trein maar ook door ontladingsapparatuur als schrapers en kettingtransporteurs Beweging in het transport door het laten uitstromen van reactievaten en silos Hierbij ontstaan diverse afschuifvlakken in het materiaal met zeer veel onderlinge bewegingen van de deeltjes Afhankelijk van het type stroming zal hierbij al dan niet segregatie optreden trum van de hoop blijven De deeltjes met minder wrijving lagere storthoek zullen wat makkelijker naar beneden rollen of glijden en komen dus wat meer aan de buitenkant terecht Een wat omgekeerd effect kan optreden wanneer een mengsel dat vrij veel kleine deeltjes bevat in een forse stroom op een hoop belandt Door de ingesloten lucht kan dan een zekere mate van fluidisatie optreden en de gefluidiseerde lagen zullen langs de helling naar beneden stromen Hierbij kunnen de grotere deeltjes door de stromende lagen heen zakken terwijl de kleinere verder doorstromen In dit geval vinden we dus juist meer de grotere deeltjes in het centrum In de praktijk blijken bij storthoopsegregatie de effecten van het doorrollen van de grotere deeltjes en het doorzakken zeefwerking van de kleinere deeltjes het vaakst op te treden zodat meestal het beeld van figuur 1 ontstaat De andere effecten treden slechts onder bepaalde omstandigheden op Percolatie Dit is het verschijnsel dat kleine deeltjes wegzakken tussen de grotere Hiervoor is het nodig dat er veel beweging in het materiaal aanwezig is bijvoorbeeld door trillingen tijdens het transport in trein of bulkwagen Verdringingssegregatie Dit heeft hetzelfde effect als percolatie waarbij nu de grotere deeltjes omhoog bewegen Wanneer voldoende beweging aanwezig is bijvoorbeeld door trillingen zullen in principe alle deeltjes omhoog en omlaag kunnen bewegen De grote deeltjes worden in hun neergaande beweging gehinderd omdat kleinere hun plaats ten dele hebben ingenomen Dit type onten in welke mate dit zal optreden hangt af van de processen die worden doorlopen Segregatieprocessen en mechanismen Er bestaan verschillende processen waarbij scheiding van deeltjes kan voor komen Binnen deze processen kunnen vaak meerdere mechanismen optreden die worden veroorzaakt of versterkt door bovengenoemde producteigenschappen Storthoopsegregatie Wanneer stortgoed van een zekere hoogte op een hoop wordt gestort zal in veel gevallen een vorm van ontmenging optreden Hierbij spelen meerdere mechanismen een rol Door een verschil in deeltjesgrootte zullen de grotere deeltjes verder langs de helling van de hoop doorrollen dan de lichtere kleinere deeltjes Dit komt enerzijds door de grotere kinetische energie van de grote deeltjes anderzijds omdat de helling van de hoop gladder is voor de grotere deeltjes dan voor de kleinere Hierdoor zal onderaan de helling een groter percentage aan grote deeltjes worden gevonden Wanneer hele lagen materiaal langs de helling van de hoop naar beneden glijden zal een soort zeefmechanisme optreden waarbij kleinere deeltjes wegzakken in de ruimtes tussen de grotere en zich meer in het bovendeel van de helling afzetten Bij grote verschillen in dichtheid van de deeltjes kan een vorm van verdringing optreden De zware deeltjes drukken de lichtere deeltjes weg en blijven zelf meer boven in de hoop liggen Wanneer deeltjes met verschillende storthoeken achtereenvolgens op een hoop worden gestort zullen de deeltjes met de grootste storthoeken wat meer in het cenA B Segregatie van fijne deeltjes door luchtstromen Afzetting van fijne deeltjes Luchtstroming opgewekt door vallende deeltjes Dit is het eerste deel van in totaal drie artikelen In deel I gaan de auteurs in op de mechanismen die ontmenging veroorzaken de factoren die hierbij een rol spelen en de processen waar het kan optreden In een volgend deel zal specifiek naar de situatie tijdens siloopslag worden gekeken Ten slotte zullen in deel drie een aantal praktische toepassingen worden beschreven Deel 2 van deze serie verschijnt in Solids Processing nummer 3

Solids Processing Fluids Processing MB Maintenance SchuettgutPortal

Nieuwsbrief archief

Linked

Abonneren

ContactDisclaimerPrivacyAdverteren