Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор 6
1.1 Общие сведения о промышленных коагулянтах 6
1.2 Методы получения и гранулирования сульфата алюминия, его свойства и применение 12
2 Цель и постановка задачи исследования 28
3 Исследование термической устойчивости плавов сульфата алюминия 29
4 Исследование свойств плавов сульфата алюминия 37
4.1 Определение адгезии и смачивания плавов сульфата алюминия поверхностей различных материалов 37
4.2 Определение температуры кипения и температурной депрессии плавов сульфата алюминия 42
4.3 Определение температуры кристаллизации плавов сульфата алюминия 44
4.4 Определение плотности плавов сульфата алюминия 48
4.5 Определение вязкости плавов сульфата алюминия 51
5 Исследование гранулирования плавов сульфата алюминия на поверхностях гранулирования 55
5.1 Описание лабораторной установки 56
5.2 Изучение влияния диаметра сопла фильеры на массу получаемых гранул 57
5.3 Изучение влияния концентрации плавов сульфата алюминия на массу получаемых гранул 59
5.4 Определение времени отверждения плавов сульфата алюминия на поверхности гранулирования 62
5.5 Определение высоты установки фильеры над поверхностью гранулирования 73
5.6 Изучение истечения плавов сульфата алюминия из сопел различных диаметров 74
6 Исследование гранулирования плавов сульфата алюминия в жидких средах 81
6.1 Исследование гранулирования плавов сульфата алюминия в насыщенном растворе сульфата алюминия 81
6.2 Изучение взаимодействия изопропилового спирта с насыщенным раствором сульфата алюминия 84
6.3 Исследование гранулирования плавов сульфата алюминия в среде ИПС - раствор сульфата алюминия 89
6.4 Исследование гранулирования плавов сульфата алюминия в слое ИПС 92
7 Физико-химические свойства гранулированного сульфата алюминия 100
7.1 Свойства продуктов, полученных гранулированием на охлаждаемую металлическую поверхность 100
7.2 Свойства продуктов, полученных гранулированием в слой ИПС 112
8 Рекомендуемые принципиальные технологические схемы получения гранулированного сульфата алюминия 120
8.1 Принципиальная технологическая схема получения гранулированного сульфата алюминия на ленточном грануляторе 120
8.2 Принципиальная технологическая схема получения гранулированного сульфата алюминия в грануляционной башне 124
Выводы 127
Список литературы 129
- Методы получения и гранулирования сульфата алюминия, его свойства и применение
- Определение температуры кипения и температурной депрессии плавов сульфата алюминия
- Изучение влияния концентрации плавов сульфата алюминия на массу получаемых гранул
- Изучение взаимодействия изопропилового спирта с насыщенным раствором сульфата алюминия
Введение к работе
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.
Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.
На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды [1].
Задача обеспечения населения Российской Федерации питьевой водой нормативного качества является в настоящее время одной из самых актуальных. Эта проблема приобрела кризисный характер в Приморском крае, Дагестане, Калмыкии
и Бурятии, Архангельской, Калининградской, Ярославской и ряде других областей. В Калмыкии, Мордовии, Астраханской, Волгоградской, Курской, Оренбургской и Ярославской областях существует дефицит доброкачественной питьевой воды. Сложившаяся ситуация обусловлена следующими причинами:
несовершенство существующих технологий, их неспособность обеспечить очистку природных вод, сильно загрязнённых веществами антропогенного и природного происхождения (тяжёлыми металлами, биогенными элементами, хлорсодержащими органическими соединениями, фенолам и др.) до требуемых показателей;
аварийное состояние 40% сетей водопровода, что приводит к вторичному микробному загрязнению питьевой воды;
недостаточная мощность (или полное отсутствие) очистных сооружений систем водоотведения городов и предприятий промышленности и сельского хозяйства, приводящая к сбросу не нормативно очищенных (и неочищенных) сточных вод в поверхностные источники воды;
недостаточная мощность (или отсутствие) систем оборотного водоснабжения в отдельных отраслях народного хозяйства, что приводит к завышенному забору природных вод для технологических целей и сбросу большого количества сточных вод;
отсутствие отвечающих современным требованиям хранилищ для жидких и твёрдых отходов сточных вод, что приводит к загрязнениям подземных вод.
В настоящее время проводятся фундаментальные, поисковые и прикладные исследования с целью разработки технологий, сооружений и аппаратов нового поколения для приготовления питьевой воды, соответствующей мировым стандартам, и глубокой очистки сточных вод; разработки систем промышленного водопользования, создания технологий и технических средств по защите поверхностных и подземных источников питьевой воды от загрязнения [2].
Настоящее исследование посвящено изучению физико-химических и технологических условий процесса получения гранулированных коагулянтов.
Методы получения и гранулирования сульфата алюминия, его свойства и применение
В настоящее время в отечественной практике для очистки сточных, поверхностных и целого ряда подземных вод для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения в преобладающем большинстве случаев используется сульфат алюминия.
Сульфат алюминия широко применяется в качестве коагулянта для обработки питьевых и промышленных вод [56]. Коагулирующие свойства обусловлены образованием коллоидного гидроксида и основных сульфатов алюминия в результате его гидролиза. В процессе очистки воды гидроксид и основные сульфаты захватывают находящиеся в воде коллоидные частицы примесей в воде и осаждают их в виде хлопьев.
Сульфат алюминия применяют для очистки цветных и мутных вод в интервале значений рН 5-7,5 [7]. Чем больше жесткость и меньше цветность обрабатываемой воды, тем выше оптимальные значения рН среды. С повышением содержания водорастворимого оксида алюминия в коагулянте повышается его обесцвечивающая способность. Особенно эффективно применение сульфата алюминия для обработки вод с повышенным содержанием гуминовых и дубильных веществ. При этом попутно с обесцвечиванием воды значительно снижается ее окисляемость.
Помимо водоочистки, значительные количества сульфата алюминия применяются в целлюлозно-бумажной промышленности для проклеивания бумаги и других целей, в текстильной промышленности в качестве протравы в процессе крашения хлопчатобумажных, шерстяных и шелковых тканей, при дублении кож, для консервирования деревянных изделий, в производстве древесно-волокнистых плит, в промышленности искусственных волокон [56, 57].
Безводный сульфат алюминия A12(S04)3 представляет собой белый порошок с плотностью 2710 кг/м . Из водных растворов в интервале температур от -12 до 112,2С кристаллизуется 16-гидрат сульфата алюминия [7]. В [11] указывается, что при исследовании растворимости сульфата алюминия в воде в температурном интервале от 0 до 100С на всем протяжении политермы растворимости в твердой фазе образуется 18-водный гидрат.
Некоторые термодинамические свойства безводного сульфата алюминия [56]: Cj=259,6 Дж/(молъ-К); АЯ0% =-3444,1 кДж/молъ; AGo0p =-3102,9 кДж/моль; 298=239,4 Дж/(моль К). Растворимость сульфата алюминия в воде при 0С равна 23,2, 26,6 (20С), 34,2 (50С), а при 100С- 47,1% масс. Сульфат алюминия плохо растворим в спиртах.
Анализ литературных источников [58, 59] показывает возможность образования кристаллогидратов сульфата алюминия с различным количеством молекул воды.
Вопросам поведения кристаллогидратов сульфата алюминия при нагревании посвящено много работ [7, 11]. Во всех работах отмечается ступенчатое выделение воды и образование оксида алюминия после удаления серного ангидрида. Например, в [7] отмечается, что в окисленной, восстановленной и нейтральной средах при нагревании происходит ступенчатое разложение АІ2(804)з,16Н20. В интервале температур 50-60С отмечается присутствие 16-гидрата сульфата алюминия, который при 80-90С превращается в 12-гидрат. При 130С последний превращается в гексагидрат.
При быстром нагревании до 150С A12(S04)3"16H20 растворяется (плавится) в своей кристаллизационной воде. Плавление кристаллогидрата в замкнутом сосуде отмечается при более низкой температуре - около 86С. Кристаллогидрат с 12 молями воды при нагревании на воздухе не плавится. Выше 150С гексагидрат сульфата алюминия разрушается с образованием рентгеноаморфной фазы. В интервале 200-3 00С интенсивно протекает обезвоживание с образованием одноводного кристаллогидрата. Полная дегидратация отмечается при 450С в течение двухчасовой сушки.
Известно также [60], что кристаллогидраты сульфата алюминия являются термически неустойчивыми соединениями и при 86,5С бесцветные кристаллы АІ2(804)з 18Н20 с моноклинной решеткой плавятся с разложением. При 150С 18-гидрат теряет 4 молекулы кристаллизационной воды, а при 160С - 8, при 250С -15, а при 420С образуется безводный сульфат алюминия [56]. Термическое разложение безводного сульфата алюминия начинается только при 770С [60].
В диапазоне температур 0-100С и при концентрациях водного раствора 2— 30% A12(S04)3 плотность изменяется в пределах 1023-1365 кг/м3 [61].
Для кристаллического сульфата алюминия приводятся следующие значения плотности [60]: A12(S04)3 - 2710 кг/м3; A12(S04)3-9H20 - 1705 кг/м3; A12(S04)3- 18Н20 -1690 кг/м3. При температурах 25-90С и концентрации в растворе A12(S04)3 5-30%, динамическая вязкость растворов меняется в пределах (0,40-7,45) 10" Па-с [60]. В работе [62] приведены результаты измерений плотности и вязкости водных растворов A12(S04)3 в области температур 50 ґ 95С и концентраций 0,049 С 0,305 кг/кг (масс. доли). Графическая обработка полученных данных показала, что плотность раствора в области концентраций 0,05-0,27 кг/кг и температур 50-95С является приближенно линейной функцией указанных аргументов и описывается уравнением Рост вязкости с увеличением концентрации интенсифицируется при понижении температуры. Уравнения, аппроксимирующие результаты экспериментов во всей исследуемой области, имеют вид: Для водных растворов A12(S04)3 в широкой области концентраций вплоть до насыщенных растворов (3,13-26,29% A12(S04)3 масс.) измерены плотность, вязкость, электропроводность и рН [63]. Рассчитаны энергия активации, электропроводность и вязкость. Сняты КР и ИК спектры концентрированных растворов и кристаллогидрата A12(S04)3"18H20. Выделены концентрационные зоны растворов с различной структурой.
Определение температуры кипения и температурной депрессии плавов сульфата алюминия
Кривые охлаждения плавов сульфата алюминия не имеют ярко выраженных горизонтальных участков характерных для кристаллизации индивидуального вещества [99, 100]. Их вид типичен для случая, когда выделившейся теплоты кристаллизации недостаточно для повышения температуры до равновесной температуры кристаллизации [75]. Можно предположить, что при охлаждении (переохлаждении) плава происходит формирование определенной кристаллогидратной структуры, которая затем достаточно быстро переходит в твердое состояние. Температуру кристаллизации плава определяли по максимуму на соответствующей кривой охлаждения. Временной промежуток перехода плава в твердое состояние при температуре кристаллизации составляет от 2 до 2,5 минут, что свидетельствует о значительной скорости кристаллизации. В таблице 4 представлены результаты определения температуры кристаллизации плавов сульфата алюминия «со свободной водой» в зависимости от содержания в плаве АЬОз- В таблице приведена также величина степени переохлаждения соответствующего плава. Полученные данные по температуре кристаллизации плавов приведены в виде графической зависимости на рисунке 12, а. Так же на график нанесены известные сведения по температуре кристаллизации высококонцентрированных плавов с кислотным модулем равным 3 [98]. Как видно из рисунка 12, а, наши результаты достаточно хорошо согласуются с опубликованными и расширяют диапазон исследованных концентраций плавов сульфата алюминия. На рисунке 12, б представлена зависимость степени переохлаждения для различных плавов сульфата алюминия с кислотным модулем 3 с учетом данных [98]. По нашим исследованиям в диапазоне концентраций от 11 до 14% масс. А12Оз для плава сульфата алюминия «со свободной водой» степень переохлаждения плава с увеличением концентрации возрастает.
Для плава с содержанием 13,6% масс. АЬОз она составляет 6,3С. Поэтому вызывают сомнение приведенные в [98] данные об отсутствии переохлаждения для плава с концентрацией 14% масс. А12Оз. Таким образом, при проведении процесса гранулирования плава сульфата алюминия «со свободной водой» следует иметь ввиду, что переохлаждение может сказаться на скорости (продолжительности) процесса кристаллизации и на качестве продукта, аналогично продукту из плавов с кислотным модулем 2,5-2,8 [98]. В исследованном диапазоне концентраций, с учетом литературных данных [98], зависимость температуры кристаллизации плавов можно аппроксимировать прямой линией, для которой выражение имеет следующий вид: где С - концентрация плава сульфата алюминия, % А12Оз. Зависимость (9) с достаточной точностью (±3,5%) можно использовать для технических расчетов в исследованном диапазоне концентраций плавов сульфата алюминия. В литературном обзоре данной работы приведены известные сведения по физическим свойствам кристаллического сульфата алюминия и его водных растворов. Сведения о плотности плавов сульфата алюминия в технической литературе отсутствуют. Эксперименты по определению плотности плавов сульфата алюминия «со свободной водой» различной концентрации по А1203 проводились в диапазоне температур от 90 до 105С. Нижний предел температур обусловлен возможностью кристаллизации плава (для плава содержащего 11,2-13,6% масс. АЬ03 температура кристаллизации tKp « 73-86С). Верхний предел температур ограничен температурой кипения плава под атмосферным давлением (для плава содержащего 11,2-13,6%) масс. АЬОз температура кипения tmm « 105-107С).
Принцип определения плотности был основан на замере гидростатического давления столба жидкости Р (Па), так как давление столба жидкости постоянной высоты И(м) является мерой плотности жидкости р(кг/м3) [101]: где g 9,81 - ускорение свободного падения, м/с . Гидростатическое давление замеряли при продувании инертного газа (воздуха) через термостатированный слой жидкости известной высоты, согласно методики изложенной в [101]. Схема экспериментальной установки по определению плотности плавов сульфата алюминия «со свободной водой» представлена на рисунке 13. Для оценки точности определения плотности с использованием известной методики [101] и экспериментальной установки (рисунок 13) были выполнены эксперименты по определению плотности модельной вязкой жидкости (глицерина) с известной плотностью в диапазоне температур 60-110С. Погрешность определения плотности глицерина из уравнения (10) в исследованном диапазоне температур составила ±4%, следовательно, результаты определения плотности плавов сульфата алюминия «со свободной водой» на установке (рисунок 13) можно считать достаточно достоверными и использовать в технических расчетах. Результаты экспериментов по определению плотности плавов сульфата алюминия обработаны в виде графической зависимости для рабочего интервала температур 90-105С (рисунок 14) , из которой следует, что для расчетов плотности в исследованном диапазоне температур и составов можно применить известное выражение вида [102]: Погрешность определения плотности плавов сульфата алюминия «со свободной водой» по уравнению (11) составляет ±0,8%. В известной технической литературе не нашел отражения вопрос связанный с вязкостью плавов сульфата алюминия, что естественно затрудняет проектирование различных устройств для смешения и дозирования плавов коагулянта. Как отмечено в анализе литературных данных исследования вязкости проводились только для растворов сульфата алюминия. Для плавов сульфата алюминия «со свободной водой» нами была определена динамическая вязкость в диапазоне температур 90-105С. Пояснения по выбору интервала температур для исследования приведены в подразделе 4.4 при обсуждении вопроса о плотности плавов. Принцип определения динамической вязкости был основан на измерении скорости истечения жидкости из капилляра малого сечения [101]. Скорость истечения является, в общем случае, функцией вязкости жидкости, радиуса и длины капилляра и прилагаемой движущей силы (силы давления или силы тяжести). Для описания истечения жидкости из капилляра можно воспользоваться уравнением для ламинарного движения неньютоновской жидкости [100]
Изучение влияния концентрации плавов сульфата алюминия на массу получаемых гранул
Определение времени отверждения (охлаждения) плавов сульфата алюминия «со свободной водой» необходимо для проведения технологического расчета гранулятора. Время отверждения должно быть таким, чтобы плав на поверхности гранулятора успел полностью перейти в кристаллическое состояние. Время отверждения плава зависит от скорости отвода тепла. В нашем случае имеем три основных источника тепла - это тепло выделяющееся при охлаждении плава 00ХЛ, теплота кристаллизации Окр и тепло выделяющееся при охлаждении гранулы Огр. Общее количество отводимого тепла определяется выражением: В процессе гранулирования на металлическую поверхность общее количество тепла Q отводится двумя путями: первый - теплоотдачей от поверхности гранулы в окружающую среду Qmo, второй - через металлическую поверхность к теплоносителю QMn. Соотношение этих потоков и определяет время отверждения плава. Уравнение теплового баланса примет следующий вид: Известны различные теоретические выражения для расчета времени отверждения [75], но они громоздки и сложны.
При различных допущениях и упрощениях (например, пренебрегают теплотой охлаждения плава Q0XJ1) получены более простые уравнения Планка (для кристаллизации на плоской охлаждаемой стенке) и Чижова (для охлаждения плава в сферических формах): где а- \-при кристаллизации на плоской стенке; а = 3 - при охлаждении плава в сферических формах; / - определяющий геометрический размер, м (для кристаллизации на плоской стенке - толщина кристаллического слоя 8 , для охлаждения в сфере внутренний радиус сферы R); LK - теплота кристаллизации, Дж/кг; рк- плотность кристаллической фазы, кг/м ; Як - коэффициент теплопроводности кристаллической фазы, Вт/м шгр; ас - коэффициент теплоотдачи от охлаждающей стенки к хладоагенту, Вт/м гр\ tKp - температура кристаллизации, С; tc - температура стенки, С. Выражение (19) можно проверить на применимость в процессе гранулирования плавов сульфата алюминия «со свободной водой». Для этого, в дальнейших расчетах, примем следующие физические свойства плава сульфата алюминия (усредненные величины): Для сопел с диаметром отверстий 0,8 и 2,0 мм усредненные результаты экспериментов по определению времени отверждения плава по четырем сериям предлагаются в таблице 7. представлены результаты экспериментов по определению времени отверждения плавов сульфата алюминия «со свободной водой» при их истечении на металлическую охлаждаемую поверхность из сопел с диаметром отверстий 1,0 и 1,5 мм. Температура охлаждаемой поверхности изменялась от 5 до 40С. Характер линий на рисунке 20 свидетельствует о существенном влиянии на время отверждения гранул концентрации А120з в исходном плаве.
Зависимости проходят через минимум, то есть наиболее быстро происходит отверждение плавов с концентрацией 12-12,5% масс. АЬОз- Для более концентрированного плава ( 12,8% масс. А120з) время отверждения возрастает в 2-3 раза. Проведенные эксперименты показали, что значительное влияние на время отверждения гранул имеет температура охлаждаемой поверхности. Температура охлаждаемой поверхности в 5-10С позволяет сократить время отверждения гранулы на 30-50% по сравнению с грануляцией при температурах в 30-40С. Вид зависимостей на рисунке 20 можно объяснить изменением формы гранул и следовательно перераспределением потоков отводимого тепла от поверхности гранулы в окружающую среду Qmo и через металлическую поверхность к теплоносителю QMtl. Чтобы показать взаимосвязь формы гранулы и потоков отводимого тепла Qm0 и Омп и, следовательно, их влияние на время отверждения плава, необходимо проанализировать изменение формы получаемых гранул от концентрации плавов сульфата алюминия «со свободной водой». В известной технической литературе [104] предлагается использовать, для тел отличающихся по форме от шара, фактор формы Ф, который определяется отношением: где Ful - поверхность шара, имеющего тот же объем, что и рассматриваемое тело поверхностью F, м2. Такой параметр представляется удобным с точки зрения определения гидродинамических характеристик при движении тел в различных средах, и в нашем случае не может быть применен для анализа соотношений потоков отводимого тепла Так как получаемые гранулы по форме приближаются к полусфере или сегменту, то для нашей работы предлагаем использовать отношение поверхностей теплообмена (поверхности сегмента Fmo, к площади соприкосновения гранулы с металлической поверхностью SMn) как характеристику формы гранулы. Считаем, что такое отношение позволит провести анализ зависимостей на рисунке 20, так как Fmo и SMn пропорциональны потокам тепла Qmo и Олт.
Изучение взаимодействия изопропилового спирта с насыщенным раствором сульфата алюминия
В подразделе 6.2 приведены результаты наших исследований процессов происходящих при смешении модельной жидкости - изопропилового спирта с насыщенным раствором сульфата алюминия и отмечено, что кроме перераспределения воды и спирта между жидкими фазами происходит образование третьей фазы - осадка сульфата алюминия. Образование осадка сульфата алюминия, вероятно, будет препятствовать практическому применению способа грануляции плавов при последовательном прохождении капли плава через слои несмешивающихся жидкостей. Но в свою очередь, несомненно, представляет научный интерес, исследование поведения капли плава сульфата алюминия при ее движении через границы раздела двух несмешивающихся жидкостей.
Исследования процесса проводили при температуре 20С, используя изопропиловый спирт плотностью 785 кг/м3 (при 20С) и насыщенный раствор сульфата алюминия плотностью -1321 кг/м (при 20С). При смешении указанных жидкостей в соотношении объемов ИПС : раствор СА =1 : 15, выделился осадок сульфата алюминия, который отделили при дальнейшем отстаивании. Равновесие в указанной системе определяется соотношениями, приведенными в подразделе 6.2.
Жидкую фазу после отделения осадка слили в термостатируемую стеклянную колонку. Высота верхнего слоя ИПС в колонке составила 75 мм, нижнего слоя (раствор сульфата алюминия) - 1170 мм.
В экспериментах дозировали исходный плав концентрацией 13,6% масс. А1203 при температуре 100С через фильеру с диаметром отверстия сопла 1,0 мм при ее установке над поверхностью верхнего слоя ИПС в колонке 30 мм. На рисунке 30 приведены результаты визуальных наблюдений за поведением капли плава при движении в слое ИПС (рисунок 30, а), при переходе через границу раздела фаз (рисунок 30, б) и при дальнейшем движении в слое насыщенного раствора сульфата алюминия (рисунок 30, в). При соприкосновении капли плава с поверхностью спирта ее разрушения не происходит и при движении в слое спирта она приобретает сферическую форму (рисунок 30, а). Форма капли плава при движении через границу раздела двух жидкостей не изменилась (рисунок 30, б), что подтвердило наше предположение в подразделе 6.1 о возможном влиянии на формирование гранулы поверхностного натяжения границы раздела двух несмешивающихся фаз (жидкость - жидкость, так и газ -жидкость). При дальнейшем движении капли в слое раствора сульфата алюминия происходит ее разрушение с образованием волокон (рисунок 30, в), которые в конечном итоге отвердевают с образованием волокнистого продукта, аналогично (рисунок 28, в). Это также объясняем возможным перегревом раствора у поверхности капли, что делает его ненасыщенным и способствует растворению вещества из капли и, следовательно, приводит к снижению поверхностной энергии на границе раствор - плав. Такое явление, вероятно, будет наблюдаться в том случае, если поверхность капли плава будет находиться в жидком состоянии. Проведенные эксперименты показали возможность формирования в слое ИПС сферических капель плава сульфата алюминия «со свободной водой», но движение капель плава в слое водного раствора основного вещества не позволяет получить гранулированный продукт по причинам, отмеченным в подразделах 6.1 и 6.2. Для исследования возможности формирования сферических гранул коагулянта при движении капли плава в спирте и определения основных технологических показателей процесса отверждения плава в среде ИПС использовалась лабораторная установка, схема которой приведена на рисунке 31. Дозирование плава осуществляется из плавителя 2 снабженного фторопластовой фильерой с диаметром отверстия сопла 1,0 мм. Постоянная температура в плавителе поддерживается электрическим греющим элементом. При проведении экспериментов температура в плавителе поддерживалась 100С. Постоянная концентрация плава в плавителе поддерживается за счет конденсации паров в обратном холодильнике (на схеме не показан). Подача плава из плавителя 2 осуществлялась в термостатируемую колонку 1. Расстояние от фильеры до поверхности жидкости в колонке при проведении экспериментов составляло 30 мм. Через колонку 1 с помощью насоса 5 с заданной скоростью восходящим потоком подавался ИПС. Восходящий поток необходим для увеличения времени пребывания капель плава в слое ИПС с целью полного их отверждения. Высота слоя ИПС в колонке 1250 мм. Температура ИПС в опытах менялась от 5С до 30С. Дозируемый плав имел концентрацию 11,2 и 13,6% масс. AI2O3.
