Способ разделения суспензий и аппарат для его осуществления

Формула

1. Способ разделения суспензий, включающий контактирование суспензий с флокулянтом, деаэрацию, заглубленную подачу питания в центр предварительно сформированной зоны осаждения агломератов частиц с верхней границей раздела, непрерывную разгрузку сгущенного продукта и сбор слива, отличающийся тем, что, с целью повышения степени сгущения и чистоты слива, суспензию после контактирования с флокулянтом и деаэрации разделяют на два параллельных потока с последующей подачей первого потока в центральную часть зоны осаждения, а второго по кольцу в среднюю часть зоны осаждения на одинаковую глубину, причем второй поток разделяют и подают его одновременно навстречу первому потоку и в периферийную зону осаждения с получением в периферийной и центральной зонах осаждения промежуточных нижних сгущенных продуктов и верхних сливов, при этом перед сбором осветленной воды сливы двух зон смешивают друг с другом с одновременной обработкой коагулянтом, а нижние сгущенные продукты и скоагулированный осадок перед принудительной разгрузкой подвергают компрессии.
2. Аппарат для разделения суспензий, включающий цилиндрический корпус с коническим днищем, питающую горизонтальную трубу, соединенную с центральным загрузочным устройством, состоящим из полого усеченного конуса, соединенного с образованием кольцевого зазора с отбойным диском, и установленное в корпусе на валу гребковое устройство с приводом, отличающийся тем, что, с целью повышения степени сгущения и увеличения производительности аппарата, он снабжен делящей корпус на центральную и периферийную зоны цилиндрической перегородкой с регулятором перелива в верхней части и кольцевой прорезью в нижней части, камерой деаэрации, состоящей из двух секций и шибера, установленного во второй секции по ходу потока, расположенным в кольцевой прорези перегородки периферийным загрузочным устройством, выполненным в виде перевернутого кольцевого лотка, сообщающегося с камерой деаэрации посредством питающих труб, и кольцевой отбойной пластины, закрепленной в нижней части цилиндрической перегородки с зазором к нижней кромке лотка на уровне центрального отбойного диска, и установленной в нижней части днища разгрузочной воронкой с одновитковым спиральным шнеком, при этом воронка имеет диаметр, в 1,5 2 раза больший диаметр отбойного диска, а горизонтальная питающая труба центрального загрузочного устройства соединена с камерой деаэрации.

Описание

Изобретение касается разделения суспензий, например глинисто-угольных, и может быть использовано в горно-рудной, цветной, химической и других отраслях промышленности.
Цель изобретения повышение степени сгущения и увеличение производительности аппарата.
На фиг. 1 показан предлагаемый аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 принципиальная схема осуществления способа.
Способ осуществляется следующим образом.
Исходную суспензию смешивают с раствором полимерного флокулянта и подают в камеру деаэрации.
После деаэрации суспензию разделяют на два потока, которые подают соответственно в центральную и по кольцу в среднюю часть зоны осаждения на одинаковую глубину, а затем направляют в горизонтальном направлении.
Первый поток подают в направлении от центра, второй одновременно к центру и от центра. Это приводит к тому, что основной процесс адсорбции полимера на твердых частицах (т.е. образование флокул) происходит во взвешенном слое в зоне максимального потока частиц встречных потоках. Одновременно такая подача питания приводит не только к созданию области встречных потоков в горизонтальном направлении взвешенного слоя, но и к его равномерной организации по всему сечению аппарата. Взвешенный слой состоит из флокул, гидравлическая крупность которых соответствует скорости отделившейся от суспензии жидкости.
Частицы суспензии питания, непрерывно поступающие во взвешенный слой, в присутствии полимерного флокулянта интенсивно осаждаются на эти флокулы, служащие центрами флокуляции. По мере увеличения массы флокул они оседают в нижнюю часть взвешенного слоя в зону промежуточного сгущенного продукта и далее перемещаются в зону компрессии. Осаждаясь, крупные флокулы увлекают дополнительное количество свободных частиц, в результате чего они закрепляются на оседающих флокулах.
Таким образом, в области встречных потоков с ростом градиента скорости по вертикали и числа частиц в единице объема повышается эффективность флокуляционного разделения суспензий. Одновременно организация взвешенного слоя на периферии приводит к существенному повышению эффективности и равномерности флокуляционного разделения по всему сечению зоны осаждения. Осаждаясь, крупные флокулы мелкомасштабными турбулентными пульсациями увлекают дополнительное количество свободных частиц в зону промежуточного сгущенного продукта.
Осветленная суспензия вытесняется непрерывно поступающим питанием за границу раздела взвешенного слоя и образует промежуточный слив. После этого промежуточный слив центральной зоны смешивается с промежуточным сливом периферийной зоны. В месте их смещения подают коагулянт. В результате образуется осветленная вода (конечный продукт) и скоагулированный осадок.
Промежуточные сгущенные продукты обеих зон и скоагулированный осадок объединяют в зоне компрессии, где происходит уплотнение сфлокулированного материала под действием вращающегося шнека и эффективного давления, создаваемого вышележащими слоями твердой фазы. Подача суспензии питания в горизонтальном направлении и соответствующее расположение зоны компрессии исключают его разбавление. Принудительное перемещение осадка к разгрузочной горловине приводит к образованию второго конечного продукта сгущенного осадка.
Суспензию отходов флотации угольных шламов с содержанием твердого 30 кг/м3, зольностью около 70% и с содержанием частиц размером менее 50 мкм около 80% подвергают флокуляционному разделению согласно предлагаемому способу в сгустителе диаметром чана 1,5 и высотой 2,5 м. В качестве флокулянта используют анионактивный сополимер метакриловой кислоты и метилметакрилата (М-14ВВ) зернистый порошок по ТУ 6-01-1070-76 с молекулярной массой 3 - 4 105. Приготовление рабочего раствора М-14ВВ для подачи его в процесс ведут в две стадии по известной технологии в импеллерной мешалке. Удельный расход флокулянта составляет 60 г/т. После контактиpования с флокулянтом в течении 3 4 с суспензию подвергают деаэрации и делят в соотношении 1:1 для осуществления встречного движения в горизонтальной плоскости на глубине h=0,25H от уровня разгрузки, где Н высота аппарата. Скорость истечения суспензии в горизонтальной плоскости рассчитывают на срезе отбойных дисков по известным значениям объема подаваемой суспензии и ширины зазора. Расстояние между отбойными дисками составляет 0,5 м. Скорость встречного движения И определяют суммой И+ + И-, где И+, И- значения скоростей потоков к центру и от центра соответственно.
При скорости встречного движения И=7,5 10,0 см/с содержание твердого в промежуточном сгущенном продукте на высоте 0,4 м от уровня разгрузки составляет около 40 кг/м3. При этом содержание твердого в сгущенном продукте на выгрузке после зоны компрессии составляет 200 кг/м3. Удельная объемная производительность по суспензии питания составляет в этом случае Q=1,5- 2,0 м32 ч.
При скорости встречного движения И=22,5 25,0 см/с содержание твердого в промежуточном сгущенном продукте на той же высоте 0,4 м от уровня разгрузки составляет 65 кг/м3, а после прохождения зоны компрессии содержание твердого в сгущенном на выгрузке достигает 250 кг/м3. Удельная объемная производительность по суспензии питания в этом случае достигает Q=4,5 5,0 м32 ч.
Увеличение скорости встречного движения до И=27,5 30,0 см/с приводит к возрастанию твердого в промежуточном сгущенном продукте на том же контролируемом уровне до 90 кг/м3. Это, в свою очередь, приводит к возрастанию твердого в конечном сгущенном продукте до 280 300 кг/м3. Удельная объемная производительность при этом возрастает до Q=5,5 8,0 м32 ч.
Дальнейшее увеличение скорости встречного движения потоков приводит к заметному смещению границы раздела вверх, что делает ненадежным гарантированное получение чистого слива. Для данных конкретных условий максимальные показатели достигаются в третьем случае.
Испытания сгустителя в режиме прототипа (И+=0) показали, что надежное получение чистого слива с четкой границей раздела возможно при удельной производительности по исходной суспензии не более 3 м32 ч. При этом содержание твердого в сгущенном продукте на выгрузке не превышает 220 кг/м3,соответственно в промежуточном сгущенном продукте на высоте 0,4 м от уровня разгрузки не более 50 кг/м3.
Таким образом, видно, что организация флокуляции во встречных потоках в объеме взвешенного слоя приводит к интенсификации флокуляционного разделения (растет удельная производительность) и увеличению степени сгущения.
Аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2, внутри которого расположены центральное загрузочное устройство 3, делящая корпус на центральную 4 и периферийную 5 зоны, цилиндрическая перегородка 6 с регулятором 7 перелива в верхней части и кольцевой прорезью 8 в нижней части, периферийное загрузочное устройство 9, расположенные в прорези 8.
Центральное загрузочное устройство 3 содержит: полый усеченный конус 10, внутри которого расположен обратный конус 11 и отбойный диск 12 в нижнем основании конуса 10, в верхней части конуса 10 смонтирован коллектор 13. Периферийное загрузочное устройство 9 выполнено в виде перевернутого кольцевого лотка 14 и кольцевой отбойной пластины 15, прикрепленной к нижней части перегородки 6 с зазором к нижней кромке лотка 14 на уровне диска 12. Периферийное загрузочное устройство 9 посредством питающих труб 16 сообщается с коллектором 13. На валу привода 17 смонтировано гребковое устройство 18 и одновитковый спиральный шнек 19, установленный в разгрузочной воронке 20. Снаружи аппарата расположена камера деаэрации, состоящая из двух секций 21 и 22, причем в секции 22 установлен шибер 23, регулирующий подачу суспензии в аппарат по питающим трубам 24.
Аппарат работает следующим образом.
Суспензия с добавками полимерного флокулянта поступает в секцию 21 камеры деаэрации, расположенную ниже уровня сбора слива в корпусе 1, и переливом через перегородку поступает в секцию 22. При этом происходит деаэрация и отделение пены из суспензии питания. Пена локализуется в верхней части секции 22, а суспензия из нижней части секции разделяется шибером 23 на два потока и по трубам 24 поступает в центральное загрузочное устройство 3 и коллектор 13. Первый поток суспензии из центрального загрузочного устройства через полость, образованную конусами 10 и 11, отбойным диском 12 подается в горизонтальном направлении центральной зоны 4 осаждения. Второй поток суспензии питания по трубам 16 подается в горизонтальном направлении одновременно в две стороны по кольцу в центральную 4 и периферийную 4 зоны осаждения с помощью пластины 15 и перевернутого кольцевого лотка 14, соединенных между собой стержнями. После флокуляционного разделения суспензии во встречных потоках и взвешенном слое промежуточный слив центральной зоны переливом через регулятор 7 уровня цилиндрической перегородки 6 поступает и смешивается с промежуточным сливом периферийной зоны 5. В месте их смешения подается раствор коагулятора, в результате чего образуется чистый слив (первый из двух конечных продуктов) и скоагулированный осадок, который вместе со сфлокулированным осадком (промежуточным сгущенным продуктом) гребковым устройством 18 привода 17 подается в разгрузочную воронку 20, в которой происходит компрессионное сжатие осадка вращающимся шнеком 19 под действием собственного веса. В результате получается второй конечный продукт сгущенный осадок.
Использование предлагаемого изобретения позволит повысить степень сгущения вдвое больше при более чистом сливе по сравнению с прототипом.
Удельная производительность аппарата составляет 5,5 6,0 м32 ч, в то время как в прототипе аналогичный показатель не превышает 3 м32 ч. 1
Изобретение касается разделения суспензий, например глинисто-угольных и может быть использовано в горно-рудной, цветной, химической и других отраслях промышленности. Цели изобретения - повышение степени сгущения и чистоты слива обрабатываемых суспензий при одновременном повышении производительности аппарата. Исходная суспензия после контактирования с флокулянтом подается одновременно в центр и по кольцу в среднюю часть зоны осаждения для осуществления флокуляционного разделения во взвешенном слое и встречных потоках. Слив доосветляется коагулянтом, сгущенный продукт подвергается компрессии. Аппарат для разделения суспензий включает цилиндроконический корпус, горизонтальную питающую трубу, соединенную с центральным загрузочным устройством, делящую корпус на центральную и периферийные зоны, цилиндрическую перегородку (П) с регулятором перелива в верхней части и кольцевой прорезью в нижней части, периферийное загрузочное устройство, расположенное в прорези Л и выполненное в виде перевернутого кольцевого лотка и установленной с зазором к нему отбойной пластины. Аппарат содержит камеру деаэрации в виде двух секций и шибер, установленный во второй по ходу потока секции и регулирующий подачу суспензии по питающим трубам в центральное загрузочное устройство. Удаление осадка осуществляется через разгрузочную воронку одновитковым спиральным шнеком. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Рисунки

Заявка

4343338/26, 15.12.1987

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердого топлива, Специальное конструкторское бюро горнообогатительного оборудования, Иркутский завод тяжелого машиностроения им. В. В. Куйбышева

Артамонов И. С, Бочков Ю. Н, Загоруй А. А, Колбин А. Ф, Косов М. И, Кочетов В. В, Молявко А. Р, Острый В. А, Панфилов Ф. А, Идрисов Ш. С

МПК / Метки

МПК: B01D 21/24, C02F 1/52, B01D 21/08

Метки: аппарат, разделения, суспензий

Опубликовано: 10.11.1996

Код ссылки

<a href="http://patents.su/0-1506823-sposob-razdeleniya-suspenzijj-i-apparat-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ разделения суспензий и аппарат для его осуществления</a>

Похожие патенты