Способ выделения твердых частиц из суспензии

(51 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВУ госудАРстВенный комитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 21) 4789444/26(56) Фоменко Т.Г, Водно-шламовое хозяйство углеобогатительных фабрик. М.:Недра,1974, с. 120 - 122.Патент Польши М 133040,кл, В 03 8 9/00, 1986.Фоменко Т.Г. Водно-шламовое хозяйство углеобогатительных фабрик. М,: Недра,1974, с. 249 и 250.54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ ИЗ СУСПЕНЗИИ(57) Изобретение относится к способам выделения твердых частиц из суспензии и поИзобретение относится к обогащению полезных ископаемых, точнее к способам высококонцентрированного сгущения суспензий, содержащих преимущественно высокодисперсные глинистые частицы, и может использоваться на обогатительйых фабриках при подготовке суспензий высокозольных шламов (например, отходов флотации) к термическому обезвоживанию с последующей утилизацией.Известен гравитационно-флокуляционный способ сгущения отходов флотации и шламов в сгустителе с осадкоуплотнителем с получением осветленной воды с содержанием твердого осадка (1 г/л) и сгущенного зволяет повысить содержание твердоо в сгущенном осадке при снижении расхода флокулянта. Сгущение в гравитационном сгустителе осуществляют с выделением третьего промежуточного продукта, который вместе с частью осветленной воды гравитационного сгустителя и флокулянтом направляют в центробежный осадитель, осветленную воду из которого направляют а исходную суспензию гравитационного сгустителя, а сгущенные осадки центробежного осадителя и гравитационного сгустителя объединяют, при этом соотношение твердого в промежуточном продукте со сгущенным осадком гравитационного сгустителя составляет (1:1) - (4:1), а соотношение объемов флокулянта с частью осветленной воды гравитационного сгустителя, направляемых в центробежный осадитель, составляет (1:5) - 1:7). 1 з.п.ф-лы, 8 ил,осадка с содержанием твердого до 800 г/л. Высокая концентрация твердого в осадке 700 - 800 г/л) характерна при сгущении шламов с незначительным содержанием высокодисперсных глинистых частиц (30 - 40), Меньшая концентрация (500 - 600 г/л) характерна для отходов флотации со значительным содержанием глинистых частиц (70 - 90 фД. Удельные нагрузки на сгуститель составляют 2,5 - 3,5 м /м ч. При более высо 2ких удельных нагрузках содержание твердого в сгущенном осадке снижается до 400 - 500 г/л.При таких концентрациях твердого термическое обезвоживание становится эконо.осадок ентрифуга обработку Исходная суспензия и.продукт ИО ы/ц8 6 т/ч161 г/лПатай Заказ 645 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель А,Кондратенкоедактор А,Козориз Техред М.Моргентал Коррек м/ч 3 т/ч 7 г/л нныйадок 0 т/ч9 г/лущенныймически невыгодным и поэтому перед этимпроцессом используют вторую стадию обезвоживания в дорогостоящих и малопроизводительных фильтр-прессах,Известен способ обработки шламов,предусматривающий применение Фильтрующей центрифуги для классификации подрешетного продукта дугового сита. Фугзтцентрифуги направляют в сгуститель, сгущенный осадок которого обьединяют сосадком центрифуги и обезвоживают нафильтр-прессе.Недостатком данного способа являетсяуменьшение крупности твердой фазы питания сгустителя, что отрицательно сказывается на его производительности исодержании твердого в сгущенном продукте, Обьединение зернистых и тонких частицприводит к неравномерности гранулометрического состава питания фильтр-пресса,что также ухудшает его работу. Сгущениетонких частиц в сгустителе требует повышенных расходов флокулянта,Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки отходов флотациис применением осадительных центрифуг, Взависимости от конкретных условий применяется параллельное или последовательное. соединение центрифуг, В последнем случаефлокулянт дозируется только в центрифугивторой ступени, выделяющие наиболее высокодисперсные фракции твердой фазы, и всгуститель.Согласно этому способу предусматривается применение гравитационного сгустигеля для получения двух продуктов:осветленной воды ( 1 г/л) и сгущенноопродукта( 200 г/л)разделение сущенногопродукта в осадительной центрифуге первой ступени на зернистый осадок и высокодисперсный фугат, его Флокуляцию перед поступлением в осадительную центрифугу второй ступени и объединение осадка осадительных центрифуг первой и второй ступеней.Недостатком такого способа является относительно высокий удельный расход флокулянтз (400 - 500 г/т) и наличие, кроме сгустителя, нескольких центрифуг, являющихся энергоемким оборудованием,Кроме того, обработка высокодисперсного фугата резко снижает производительность центрифуги и содержание твердого в осадке.Цель изобретения - увеличение содер-жания твердого в сгущенном продукте и снижение расхода флокулянтз.Постзвленнзя цель достигается тем, что согласно способу сгущения суспенэий, включающему использование Флокулянта и двухстудийное сгущение в гравитацион ноц 5 10 15 20 25 30 35 и центробежном аппаратах с получением в каждом из них осветленной воды и сгущенного осадка, сгущение в гравитационном сгустителе осуществляют с выделением третьего промежуточного продукта, который вместе с частью осветленной воды гравитационного сгустителя и флокулянтом направляют в центробежный осадитель, соотношение твердого в промежуточном продукте со сгущенным осадком гравитационного сгустителя составляет 1:1 - 4:1, при этом осветленную воду центробежного осадителя направляют в исходную суспензию гравитационного сгустителя, а сгущенные осадки центробежного осадителя и гравитационного сгустителя объединяют, соотношение объемов флокулянта с частью осветленной воды гравитационного сгустителя, направляемых в центробежный осади- тель, составляет 1;5 - 1:7,Наилучшие показатели работы аппаратов по предлагаемому способу получены при соотношении твердо.-о, выводимого из сгустителя с промежуточным продуктом и сгущенным осадком, 2;1, а именно 14 т/ч; 7 т/ч, Соотношение раствора флокулянта и воды, подаваемых в центрифугу, соответственно 2,3 м /ч;14 м /ч, что составляет 1:6. Вз, зрезультате реализации способа после объединения осадка центрифуг и сгущенного осадка сгустителя получают 22 м /ч сгущензного продукта с содержанием твердого 909 г/л, 20 т/ч, Содержание твердого в сгущенном продукте увеличивается в 1,1 раза, а расход флокулянта уменьшается в 1,6 раза по сравнению с известным способом. Таким образом увеличивается содержание твердого в сгущенном продукте и снижается расход флокулянта, Кроме того, для реализации предлагаемого способа требуется один сгуститель и две центрифуги, а для известного способа необходим один сгуститель и пять центрифуг, три центрифуги на первой стадии сгущения и две центрифуги на второй стадии сгущения. Предлагаемый способ экономически целесообразнее известного,Повышение эффективности сгущения достигается дополнительным сгущением в центробежном осадителе предварительно сгущенного осадка с последующим объединением сгущенных продуктов, обеспечивающим более полное извлечение твердого из исходных суспензий.Повышение эффективности в работе центробежного осадителя достигается введением части осветленной воды гравитационного сгустителя и раствора флокулянта при соотношении обьемов флокулянта и осветленной воды 1:5 - 1:7. Совместная подача флокулянта и воды обеспечивает1713613снижение расхода флокулянта. ПодаЧа ос- м /ч осадка с содержанием твердого 802эветленной воды необходима для равномер- г/л - 18,6 т/ч.ного распределения раствора флокулянта в,Обработка более тонкого фугата первойсуспензии с высоким содержанием твердо- стадии в центробежном осадителе второйго более 100 г/л), 5 стадии с применением флокулянта снижаетОсветленную воду-фугат центробежно- содержание твердого в осадке до 800 г/л, аго осадителя объединяют с исходной сус- содержание твердого в смеси составляетпензией гравитационного сгустителя для 827 г/л.доизвлечения из нее твердой фазы и получе- При средней производительности центния чистого слива, направляемого в оборот робежного осадителя по твердому 7 - 8 т/чное водоснабжение предприятия, для обработки суспензий по известномуНа фиг,1 приведена схема реализации способу потребуется пять центрифуг, 3 шт.предлагаемого способа; на фиг.2 - баланс на первой стадии и 2 шт. на второй стадии.продуктов разделения по известному спо- П р и м е р 1. Реализуют предлагаемыйсобу; на фиг.3 - 8 - балансы продуктов раэ способ при соотношении твердого, выводиделения по предлагаемому способу, мого с промежуточным продуктом и сгуЩенВ обоих случаях по способу аналогу и ным осадком сгустителя 0,5:1, т,е.предлагаемому способу в гэоавитационный минимальный режим, не входящий всгуститель поступает 400 м /ч суспензии с предлагаемый интервал (фиг,б), Исходсодержанием твердого 50 г/л, что составля ная суспензия в количестве 400 м /ч с соет по твердому 20 т/ч. Расход флокулянта держанием твердого 50 г/л; 20 т/ч100 г/т. объединяется с циркуляционной нагрузкой -Исходная суспензия(фиг,1) поступает в фугатом центрифуг и в объеме 423 м /ч ссгуститель 1, слив сгустителя направляется содержанием твердого 47,7 г/л; 20,2 т/ч пов оборот и частично в центробежный осади ступает в сгуститель. После сгущения потель 2 совместно с промежуточным продук- лучают 377.6 м /ч чистого слива, 16 м /чтом сгустителя, Фугат центробежного промпродукта с содэержанием твердого 419осадителя 2 направляется в сборник 3, отку- г/л; 6,7 т/ч и 29,4 м /ч сгущенного осадка сда насосом,4 подается в загрузочное уст- содержанием твердого 459 г/л; 13,5 т/ч. Соройство сгустителя 1, Осадок центро отношение твердого, выводимого с пробежного сгустителя и сгущенный продукт мпродуктом к твердому, выводимому сосгустителя обьединяются и подаются на сгущенным осадком 6,7 т/ч, равно 13,5 т/ч -дальнейшую обработку. 0,5;1, При таком распределении продуктовИзвестным способомфиг.2) в сгустите-, сгустителя центрифуга не догружена. Нале получают 300 м уч осаетленноа воды, 35 центрифугу подается 30 м ггч промпродуктвнаправляемое в оборот, и 100 матч сгущен с содержанием твердого 223 гул, гку туч,ного осадка с содержаниеМ твердого 200 Послецентрифугированияполучают 23 м гчгул, т,е, через сгущенный осадок удаляется футта с содержанием. твердого 10 ггл, 0.220 т ч твердого. Сгущенный продукт ради- т/ч и 7 мэ/ч осадка с содержанием твердогоального сгустителя направляется на класси 929 г/л, 6,5 т/ч. Для регулировки турбулен.фикацию в центробежный осадитель тного режима в центробежный осадительпервой стадии с получением 6,7 м /ч осадка подается 14 м /ч чистой воды и 2,3 м /чз зс содержанием твердого 870 г/л, расход по раствора флокулянта иэ расчета 200 г/т, сотвердому 5,8 т/ч и 93,3 м /ч фугата с содер- отношение флокулянта и воды 1:6, Послежанием твердого 152 г/л, 14,2 т/ч. В осадке 45 объединения осадка центробежного осадипреобладает в основном зернистая часть теля и сгущенного осадка получаем 36,4твердой фазы суспенэии63 мкм), в фугате м /ч сгущенного продукта с содержаниемнаиболее тонкая часть63 мкм). твердого 549 г/л; 2 О т/ч. Достигается неэнаФугат с содержанием твердого 152 г/л чительное увеличение содержания твердогопосле обработки большойдоэой флокулянта 50 в сгущенном продукте с 459 г/л до 549 г/л( 400 г/т)поступаетвцентробежныйосади- при вдвое меньшем расходе флокулянта,тель второй стадии с получением 16,5 м /ч чем в известном способе, однако, полученосадка с содержанием твердого 780 г/л, ное содержание твердого в сгущенном проз12,8 т/ч и 76,8 м /ч фугата с содержанием дукте значительно ниже, чем в известномтвердого 18 г/л, 1,4 т/ч, 55 способе,Фугат второй стадии обьединяется с ос- П р и м е р 2, Реализуют способ приветленной водой гравитационного сгустите- соотношении твердого, выводимого с проля и направляется в оборот, а осадок межуточным продуктом и сгущенным осадобьединяется с осадком первой стадии цен- ком сгустителя 6;1 такое соотношение нетрифугирования, при этом получается 23,2 входит в предлагаемый интервал).С учетом циркуляционной нагрузки(фиг.7) в Цилиндроконический сгустительпоступает 488,9 м /ч суспензии с содержазнием твердого 21,7 т/ч, 44,4 г/л, В сгустителе получают 388,5 м /ч осветленного слива,часть которого в объеме 14 и, ч напраьля.3ется в центробежныл осадитель. а 374,5м /ч - в Оборот, В сгустителе получают 4,4зм /ч сгущенного осадка с содержаниемтвердого 710 г/л; 3,1 т/ч, а также 96 мз/чпромежуточного продукта с содержаниемтвердого 194 г/л; 18,6 т/ч. Соотношениепромпродукта к сгущенному осадку 186:3,1 =.6:1, На вторую стадию Обезвоживанияв центробекный осадитель поступает 10м /ч суспензии, из них 96 м /ч промпродук.зта и 14 м /ч осветленного слива с содержа.знием твердого 18,6 т/ч; 169 г/л и растворфлокулянта из расчета 200 г/т при соотношении объема флокулянта и воды 2,3м /Ч;14 м /ч - 1;6. После центрифугироваз., зния получают 88,9 м /ч фугата с содержанизем твердого 19 гlл: 1,7 т/ч и 21,1 м /ч осадка. зс содержанием твердого 800 г/л; 16,9 т/:,Осадок центрифуг объединяется со сгущенным осадком сГустителя, при зтОм получают25,5 мз/ч сгущенного продука с содержанием твердого 784 г/л, 20 т/ч. При меньшемрасходе флокулянта (200 г/ч вместо 400 г/тв известном спосрбе) получают меньшее содержание твердого в осадке, чем в изаестном способе, соответственно 784 и 802 г/л,Увеличение выхода промпродукта с 17 т/(при содержании твердого, выводимого спромпродуктом, к твердому, выводимою СОсгущенным осадком, 4;1) до 18,6 т/ч приводит к снижению содержания твердого восадке с 869 до 775 г/л. Увеличение ра згруэки промпродукта более чем в 5 раз по сравнению с разгрузкой сгущенного продуктаприводит к разжижению промпродуктг чистым сливом, увеличению объемной нагрузкина центробежный осадитель, снижению содержания твердого в сгущенном ог;адкецентробежного осадителя по сравненл,о саналогичными показателями в предлагаемом. интервале фиг,3 - 5),П р и м 8 р 3. В пр 8 ДлаГаемом способе (фиг.8) в Гравитационный цилиндроконич 8- ский сгуститель подают 400 мз/ч суспензии с содержанием твердого 50 г/л и 20 т/ч, а с учетом циркуляционной нагрузки - 495 м /ч.з, исходной суспензии, содержание твердого 44 г/л; 21,7 т/ч, В слив уходит 381 и /чй,- ,.; 6 мз,г содержанием твердого 717 г /л; 4,3 т/ч; кроме того, в сгусгитвле получают третий - промежуточный продукт в обьеме 98 м,ч с Содержанием твердого 178 г/л; 17,4 г/ч. Выделение из сгустителя промежуточного продукта позволяет интенсифицировать прОцесс ГравитационноГО сГущениясуспензии за счет вывода из сгустителя более онкой и раз)киженной части сгущенноО продукта с низкой скоростью осажденияи получить сгущенный осадок сгустителя ссодержанием твердого более 600 - 800 г/лвместо 400 - 600 г/л при двухпродуктовомэ азделании,По схеме (фиг.8) соотношение твердоо,выьодимоГО из сГустителя с промекуточнымгродуктом и с ущенным осадком, составляет 4 1, т,е. 17,4 т/ч и 4,3 т/ч,Промежуточный прОдукг напваляетсяв Центробежный осадитель, Где в зоне разделения ОбъеДиняется с частью ,14 м /ч)зосэетленнОЙ вды Гравитационного сГусти"теля. Б центробежный осадитель поступает112 мз ч промежуточного продукта с содере оо 155 / 174. , и 02 оный раствор флокулянта в количестве 250Г/т,;:оотношение воды и раствора флокулянта 1:7. После центрифугирования получа.ат фугат 95 м /ч с содерканием твердоГо 18 г л; 1,7 т/ч и осадок в количестве 17:з/ч с содержани 8 мтвердОГО 924 Г/л; 15,7Г/ч, Фугат объединяется с исходной суспензией и направляется в сГуститель, а ОсадокО оаъединяется со сгущенным осадком гравитационнОГО сгустителя, при атом пОлучается23 з/ч сгущенного продукта с содержанием аердого 869 г/л:, 20 т/ч,П р и м е р 4. На фиг,4 дана схема". реализации способа, где соотношение твердого, выводимоо из сгустителя с промежуточнь;м гродуктом н сгущенным осадком,составляет 1:1,По схеме с учетом циркуляционной наО грузки в сгуститель поступает 489 м /ч суспензии с содержанием твердого 45 г/л, 22т/ч, В сгустителе получают 389 и/ч освет 3ленной воды, 6 мч сгущенноГО осадка ссодержанием твердого 688 г/л, 11 т/ч и про 5 мекуточный продукт в количестве 84 м /ч ссодержанием твердого 131 г/л, 11 т/ч, Дагее промежуточный продукт направляетсяка центрифугирование с добавлением 143и ч осветленной воды и флокулянта в коллО честве 2 ОО г/ч. Добавка воды и флокулянтаулучшает показатели работьцентробежноГО Освдит 8 ля и пОзволяет с меньшими затратами (количество центрифуГ, расходэлэклянта) получить качественные показатели разделеьи, Общий Объем промеж"оного продукта, напавляемого нацентрифуГировани 8. 98 м /ч., соД 8 ржанле. 88 рого 113 г/л 11 т/ , при этом гголучаютфугат 89 м /ч с содержанием твердого 233г/л; 2 т,ч, направляемый в сгуститель и осаЗудок 9 м /ч с содержанием твердого 1000 Результаты, приведенные, в таблице,г/л; 9 т/ч. После объединения осадка цент- получены при изменении расхода флокулянробежного осауителя с осадком сгустителя та при реализации способа выделения тверполучают 25 и /ч с содержанием твердого дых частиц из суспензии по балансу (фиг.5),800 г/л, 20 т/ч. 5 Постоянными параметрами являются конПрименяя способ выделения твердых центрация флокулянта 0,1/ нагрчзка на.частиц иг суспензии, получают сгущенный центрифугу 14 т/ч, объем воды 14 м /ч, доосадок с содержанием твердого 800 г/л при бавляемой в центрифугу, соотношениетверменьшемрасходефлокулянтапосравнению дого, удаляемого с промпродуктом ис известным способом соответственно рас сгущенным продуктом, 2:1.ход флокулянта ЗОО г/т вместо 500 г/т по Объем флокулянта, добавляемого в ценизвестному способу. трифугу, измеряется от 1,8 до 3,5 м /ч, чтоП р и м е р 5. Наилучшие показатели соответствует соотношению раствора флоработы получены при соотношении твердо- кулянта и осветленной воды 1:4 - 1:8 и измего, выводимого из сгустителя с промежуточ нению расхода флокулянтв от 160 до 318 г/т,ным продуктом и сгущенным осадком, 2:1, Как видно из таблицы, максимальноеБаланс продуктов разделения по предлага- увеличение содержания твердого в осадкеемому способу с соотношением 2:1 приве г/л(опыт 3). получено при соотношениизден на фиг.5. 400 м /ч исходной суспензии флокулянта и воды 1:6, расход флокулянтасоединяется с фугатом и в объеме 472 м/ч 20 200 г/т, Снижение расхода флокулянта дозпри содержании твердого 45 г/л, 21 т/ч на г/т закономерно приводит к снижениюправляется в сгуститель. содержения твердого в осадке центрифуг сВ сгустителе получают 392 м /ч освет - 1000 г/л; 13 - 10 т/ч и в обьединензленной воды и 10 м /чсгущенногоосадкас ном сгущенном осадке с 909 до 800 г/л.содержанием твердого 700 г/л; 7 т/ч проме Увеличение расхода флокулянта с 200 до 318жуточный продукт в объеме 70 м/ч с содер- г/т практически не повышает содержаниежанием твердого 200 г/л; 14 т/ч. твердого в осадке центрифуги и объединенПуомежуточный продукт совместно с 14 ном сгущенном осадке, содержание твердом /ч осветленной воды и раствором флоку- го составляет 909 - 900 г/л, Содержание желянта 250 г/т направляется для дополни твердого в осадке центрифуги снижается стельного обезвоживания в центробежный 1080 г/л до 1010 г/л (опыты 4 и 5) за счетосадитель, Соотношение воды и раствора увеличения объема выхода осадка с 12 дофлокулянта 1:6, Нагрузка на центробежный 12,9 м /ч, обусловленного обводненностьюосадитель 84 м /ч, содержание твердого структурированного осадка водой, входя 167 гл; 14 т/ч, После центрифугирования 35 щей в структуру флокул, поэтому расходполучают 78 м /ч фугата с содержанием флокулянта 300 г/т избыточен, отсутствуеттвердого 14 г/л; 1 т/ч и осадок в объеме 12 прирост положительного эффекта - увелим /ч с содержанием твердого 1083 г/л; 13 чение содержания твердого в осадке. Оптит/ч, После объединения осадка центробеж- мальные показатели сгущения полученыного осадителя и сгущенного продукта сгу при соотношении флокулянта и воды 1:7 -стителя получают 22 м/ч осадка с 1:5,зсодержанием твердого 909 г/л; 20 т/ч, Формула изобретени яДля обработки 14 т/ч промежуточного 1. Способ выделения твердых частиц изпродукта, по гранулометрическому составу суспензии, заключающийся в подаче в неенезначительно отличающегося от сгущен флокулянта и последовательном двухстаного осадка, требуется два центробежных дийном сгущении в гравитационном сгуосадителя при расходе флокулянта 200 г/т. стителе и центробежном осадителе сТаким образом, предлагаемый способ получением в каждом из них осветленнойпозволяет сократить расход флокулянта и воды и сгущенного осадка, о т л и ч а ючисло центробежных осадителей при по щ и й с я тем, что, с целью повышениялучении более высокого содержания твер- содержания твердого в сгущенном осадке при снижении расхода флокулянта,сгущение в гравитационном сгустителеП р и м е р 6. В предлагаемом способе осуществляют с выделением третьего происпользуются соотношения обьемов флаку межуточного продукта, который вместе с чалянта и осветленной воды в интервале 1:5 - стью осветленной воды гравитационногосгустителя и флокулянтом направляют вВлияние добавок флокулянта и воды на центробежный осадитель, соотношениепоказатели работы центрифуги и конечный твердого в промежуточном продукте к сгурезультат сгущения показано в таблице, щенному осадку гравитационного сгустите1713613 должение таблицы ля составляет(1; 1) -(4;1), при атом осветленную воду центробежного осадителя направляют в исходную суспензию гравитационного сгустителя, а сгущенные осадки центробежного осадителя и гравитационного сгустителя объединяют,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что соотношение объемов флокулянта и части осветленной воды гравитационного сгустителя, направляемых в центробежный 5 осадитель, составляет (1;5) - (1;7).