Устройство для непрерывной агломерации и обезвоживания осадков сфлокулированных суспензий

ГООЗ СОВЕ ГСКИХ СОЦИАЛИГ И СКИХ РГС ТУГ ЛИК О 33/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУаааЬ 4 ние оптимфлокуляцишлдмов кал1987, с. 118(57) Изобрнепрерывнсуспензийванной твеской аглобезвоживние в прои ГОСУДАРСТВЕ ННБ Й КОЛ 1 ИТЕ ТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬ 1 ИЯМГРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектный институт галургии(56) Патент Франции М 12052604,кл. В 01 1 2/00, 1971,Ягегура 1, Месга- Неггеччцв Л, Яргецсай, Уопоы ЧЧ- Епчгопгпеп 1 Рготестоп Еоц,1977, чоз, ч. 1-2, р, 91-101. Киевская редакция. Всесоюзный центр переводов научно-технической литературы. ч". КГ.15. 1989,Патент Польши гч. 104587,кл. В 01 О 33/06, 1980 (прототип).Касаткин А.Г, Основные процессы и аппараты химической технологии. МХимия,1971, 80- 83.Родионова О.Г., Черкез Г,С. Определеальных параметров процессаонной агломерации глинистыхийных производств. ЖПХ, М 1,-122,ЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙАЦИИ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯСФЛОКУЛИРОВАННЫХ СУСетение относится к устройствам ого действия для переработки с предварительно сфлокулирордой фазой, путем ее сферичеомерации и фильтрующим анием и может найти применезводстве калийных удобрений на.5 О., 1671337 А стадии разделения суспенэии глинисто-солевого шлама, жидкая фаза которой насыщена по хлористому натрию и хлористому калию, а также при очистке проиэводствен ных сточных вод химической, металлургиче ской идругихотраслей промышленности. Особенностью является то, что в устройстве для непрерывной агломерации и обезвоживания осадков сфлокулированных суспензий включающем наклонный барабан с перфорированной стенкой, установленный с воэ можностью вращения вокруг своей оси, на внутренней поверхности котсрого расположены вдоль его образующей агломерационные пороги и закреплена фильтрующая сетка, участок барабана длиной 1, со стороны загрузки выполнен со сплошной стенкой, а на оставшейся части барабана перфорация выполнена чередующейся с участками сплошной его стенки, при этом агломерационные пороги расположены на сплошных участках барабана, а сетка выполнена гибкой с возможностью прогиба и укреплена плоскими пластинами параллельными оси барабана, причем =. 1012, 5 = 52, где- длина сплошного участка барабана со стороны загрузки, м, 5 - шаг чередования участков барабана со сплошной и перфорированной стенкой, м, 12 - длина участка со сплошной стенкой, м, Таким образом, уменьшается влажность осадка, повышается производительность и сокращается унос твердой фазы с фильтратом при разделении предварительно сфлокулированной суспензии, 6 ил, 1 Б 713374" Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для переработки суспензий с предварительно сфлокулированной твердой фазой путем ее сферической агломерации и фильтрующим обезвоживанием и может быть использовано в производстве калийных удобрений на стадии разделения суспензии глинисто-солевого шлама, жидкая фаза которой насыщена по хлористому натрию и хлористому кали)о, а также при очистке производственных сточных вод химической, металлургической и других отраслей промышленности,Цель изобретения - уменьшение влажности осадка, снижение уноса твердой фазы с фильтра гом и повышение производительности за счет обеспечения возможности проведения поочередно с обезвоживанием, дгломерировдния осадка, без отвода жидкой фазы с выравниванием ее концентрации в осадке, д также исключения повторного дробления агломератов при реГенерации сетки,На фиг,представлено устройство, общий вид; нд фиг. 2 - сечение барабана по А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - сечение барабана по Б - Б нд фиг, 1; на фиг. 4 - сечение барабана цо В-В на фиг. 1: на фиг, 5 - вариант крепления грузов для выгибанич фильтруютей сетки. На фиг, б - вариант выполнения элемента для крепления фильтрующей сетки,Устройство для непрерывной дгг)омерации и обезвоживания осадков сфлокулировднных суспензий включает наклонный под углом а барабан 1 с внутренним диаметром О и установленный на роликовых опорах 2 с возможностью вращения вокруг своей оси с угловой скоростью О). Барабан 1 на участке длиной 1 со стороны загрузки выпол):ен со сг)лошной сте)ской 3,д )д оставшейся части Г)ардбдна перфорированная стенка 4 чередуется участкдми длиной 1 л со сплошной с.енкой 5 и шдгом чередования 5, при этом на участках со сплошными стенками 3 и 5 рдсг 1 оложены вдоль образу)ощей бдрдбанд 1 агломерационные пороги 6, предназначенные для интенсификации агломерации и выравнивдния перемешивднием содержания жидкой фазы по сечению осддка. Значение величин 11, 12 и Я выбраны из условия 11- 10 12; 5:= 512,гре Ь = г 2,0 - 3,2) уг Г) (1), гре0/ (0 - производительность устройства потвердой фазе, кг/с; а - угловая скоростьвращения бдрдбднд, рад/с; О - внутреннийдиаметр барабана, м; р- плотность твердой 10 15 20 25 30 35 40 50 55 фазы, кг/м; С - концентрация твердой фаз,зы суспенэий в питаии, кг/кг, что обусловлено необходимостью ) роведения на участке длиной 11 со сцлг)шной стенкой 3 агломерации без отвода жидкой фазы для получения агломератов твердой фазы с узкой полидисперсност)но и уменьшения уноса твердой фазы на участках с перфорированной стенкой 4, при этом значение величины 14 получено полуэмпирически сучетом нестационарности процесса агломерации, моделируемого модифицированным критерием гомохронности, равнымНо = (2).0в О р 6 СЕго значение длч нестационарных гидродинамических процессов агломерации,смешения и фильтрования, имеющих местов нашем случае, получено иэ общего уравнения гидродинамики Навье-Стокса, при этомнестациондрный член этого уравнения имед ЧЧ ЧЧ,ет видр - р - (3), где д и т- характерныедг Тскорость и время соответственно, р - плотность вещества, Соотношение между этойвеличиной и силой инерции Р в в .(где в1характерный линейный размер) дает значение критерия гомохрон ности .1 О - (4);Для нашего случая эа характерный линейный размер принята длина участков 12 сосплошной стенкой и агломердционными порогами,В качестве характерной скоростипринята линейная скорость внутреннейпогерхности барабана чч - и) О/2, а эахарактерное время - величинар 6 Ст = - = -- (5), Годставляя значения для юПи т в уравнение (4) и опуская постоянные,Сполучаем Но --- (2)в Ор 3 СГаким образом, полученный критерийопределяет эффективность нестационарного процесса, а его величина для агломерации смешения и фильтрованияпозволяет моделировать эти процессы изусловия Но =- сопэт Для каждого из них.Увеличение величины больше указанно;о предела приводит к росту полидисперсности агломератов твердой фазы сполучением крупных рыхлых агломератов ивысоким содержанием влаги в Осадке навыходе из аппарата, а уменьшение 11ниже указанного предела при узкойполидисперсности агломератов предоцределяеполучение меъ:и агломератов с последующим увеличением уносд их фильт ратом на участках с перфорированной стенкой 4,Значение величины Я выбрано иэ условия необходимости обезвоживания и агломерации твердой фазы на участках с перфорированной стенкой 4 с длиной, равной разности (Я - 12), и последующего вырав нивания содержания жидкой фдзы в поперечном сечении осадка на участках длиной 12 со сплошной стенкой 5 Это обусловлено тем, что на длине (Я -12) происходит не только гравитэционное обезвоживание твердой фазы, но и ее гравитационное осаждение в нижней части барабана, и поэтому при одновременном агломерировании твердой фазы окатыванием у фильтрующеи сетки 8 образуются более крупные агломераты с уменьшением их размера по высоте осадка, а в отслоенной жидкой фазе, располоФженной под осадком, находятся ндиболее мелкие агломераты твердой фазы, которые, фильтруясь через осадок, закупоривают поры между агломератами и снижают эффективность обеэвоживзния Поэтому превышение длины 5 - 1 э приводит либо к снижению удельной производительности устроиства, либо к увеличению полидисперсности и влажности осадка, а уменьшение ниже указанного предела снижению среднего размера агломератов и их повышенному уносу с фильтратом.Участки со сплошной сенкой 5 длиной 12 предназначены для возможносги выравнивания содержания жидкой фазы в осадке без ее отвода с проведениегл одновременно агломерирования окатыванием наиболее мелкой фракции агломератов благодаря перемешивэющему и сбрасывэющему воэдеиствию дгломерационных порогов 6, а длина 12 выбрана также из условий нестзциондрности процесса выравнивания содержания жидкой и твердой фаз в продольном сечении осадка, который также определяется критерием Но, причем увеличение этои длины выше указанных пределов уменьшает длину участков с перфорированной стенкой 4, э уменьшение не позволяст достигнуть необходимой сгепени выравнивания жидкой фазы в осадке, что в обоих случаях приводит к невозможности достижения поставленной цели.Фильтрующая сетка 7, расположенная на внутренней поверхности барабана 1, выполнена гибкой с возможностью прогиба и укреплена с помощью плоских пластин 8, расположенных параллельно оси барабана 1, что позволяет проводить регенерацию фильтрующей сетки 7 путем ее выгибания внутрь барабана 1, либо за счет ее собствен 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ного веса и веса осгдтков твердой фазы. либо эа счет грузов 9, укрепленных на внутренней поверхности барабана 1 параллель. но его образующей и закрепленных на негл между фильгрующей сеткой 7, Грузы 9 могут быгь выполнены, например, в фооме цепей, отдельные звенья которых прикреплены к внутренней поверхности барабана 1 с вагом приблизительно равным 2Барабан 1 снабжен кожухом 10 для сброса фильтратэ с патрубком 11 для его отвода Привод барабана осуществляется от электродвигателя 12 через вэридтор 13 и зубчатую передачу 14Работа устройства осуществляетгя следующим обрдзогл.Суспензия с концентрацией твердой фазы С (кг/кг) обрдбдтывдется флокулянтом при интенсивном перемешивднии в отдельном аппарате (не показан) и непрерывно поступает из него с расходом 0 по твердой фазе в барабан 1 со стороны загрузки. При этом барабан 1 вращается с угловой скоростью и(рдд/с). Вследствие окатывающего воэдейгтвия внутренней поверхности барабана 1 и перемешивзнии г, помощью агломердционных порогов б на длине 1 барабана 1 со сплошной сгенкой 5 непрерывно осуществляется процесс флпкуляционной агломерации твердой фээы по механизму орто-перикинетической агломерации эд счет переглещения и окатывания твердои фззц в суспензии вдоль криволинейной внутреннеи поверхности бдрзбэна 1, церемешивзние и сгдлкивдние флокул друг с другом, образуя дглоглерзгы. По мере продвижения вдоль длины 1 рдзглерагломератов увеличиваются и их рззмер в конце участка 1 составляет 100 300 мкм, а сами аглоглерзты имеют рыхлую структуру Суспензия таких агломератов попздьет далее нэ участок с перфорированной стенкой 4, на котором происходит обезвоживдние за счет гравитационной фильтрзции через филь грующую сетку 7 под действием гидростзтического напора жидкой фазы, при эгом одновременно с обезвоживанием осуществляется агломерировдние и уплотнечие твердой фазы (механический синерезис) с ростом размеров агломератов за счет агрегирования с более мелкими агломератами. При этом интенсивность роста агломератов и их уплотнения эд счет агрегирования и механического синерезиса различна по высоте слоя осадка, образующегося на фильтрующей сетке 7, причем наиболее плотные крупные агломераты образуются у фильтрующейсетки 7 как за счет сж иглдощего давления высоты слоя, так и за счет большего градиента скорости ока 1571337тывания у фильтрующей сетки 7. Кроме того, в конце этого участка длиной Я 2 с перфорированной стенкой 4 и фильтрующей сетки 7 происходит разделение сфлокулированной суспензии на жидкую фазу и осадок, при этом в жидкой (отслоенной) фазе находятся наиболее мелкие агломераты.При дальнейшем продвижении эа счет угла наклона а сгущенная суспензия поступает на участок длиной 1 г со сплошной стенкой 4 и порогами 6, где осуществляется без отвода жидкой фазы выравнивание распределений ее содержания в поперечном сечении слоя сгущенной суспензии агломератов благодаря перемешивающему воздействию порогов 4, которые одновременно осуществляют процесс агломерирования окатыванием и уплотнением агломератов с уменьшением степени полидисперсности агломератов твердой фазы, так как наиболее мелкие агломераты, обладая большей поверхностной энергией когезии, флокулируют между собой, что позволяет по мере продвижения осадка агломератов далее на участок длиной 5 -с перфорированной стенкой 5 и фильтрующей сеткой 7 уменьшить их унос с фильтратом, при этом как и ранее на этом участке происходит дальнейшее обезвоживание и уплотнение агломератов осадка твердой фазы, Таким образом, перемещаясь поочередно с участка на участок со сплошной стенкой 4 и с перфорированной стенкой б, твердая фаза агломерируется, уплотняется и обезвоживается. Выгрузка осадка агломератов осуществляется со стороны разгрузочного торца. Жидкая фаза собирается в кожухе 11 и отводится по патрубку 12 для дальнейшего использования. Регенерация гибкой фильтрующей сетки 7 благодаря ее креплению с помощью плоских пластин 8, установленных параллельно оси барабана, ос ,ествляется за каждый оборот барабана, когда участки фильтрующей сетки 7 находятся в верхней половине барабана 1, за счет ее выгибания внутрь барабана под действием ее собственного веса и грузов 9, выполненных в форме цепей, причем и цепи эа счет воэможности перемещения отходят от внутренней поверхности барабана, сбрасывая тем самым осадок твердой фазы и обеспечивая регенерацию фильтрующей сетки 5 без 5 динамического воздействия на осадок, чтоисключает воэможность дробления отдельных агломератов твердой фазы и последующий унос их с фильтратом. 10 Формула изобретенияУстройство для непрерывной агломерации и обезвоживания осадков сфлокулированных суспенэий, включающее наклонныйбарабан с перфорированной стенкой, уста 15 новленный с возможностью вращения вокруг своей оси, на внутренней поверхностикоторого расположены вдоль его образующей агломерационные пороги и закрепленафильтрующая сетка, о т л и ч а ю щ е е с я20 тем, что, с целью уменьшения влажностиосадка. снижения уноса твердой фазы сфильтратом и повышения производительности за счет обеспечения возможности проведения поочередно с обезвоживанием25 агломерирования осадка без отводажидкой фазы с выравниванием ее концентрации в осадке, а также исключенияповторного дробления агломератов прирегенерации сетки, участок барабана дли 30 ной 11 со стороны загрузки выполнены сосплошной стенкой, а на оставшейся частибарабана перфорация выполнена чередующейся с участками сплошной его стенки,при этом агломерационные пороги распо 35 ложены на сплошных участках барабана, асетка выполнена гибкой с возможностьюпрогиба и укреплена плоскими пластинами параллельными оси барабана, причем,11=10 1 г40 5=5 12,где 1 - длина сплошнсго участка барабанасо стороны загрузки, м;Я - шаг чередования участков барабана со сплошной и перфорированной стен 45 кой, м;12 - длина участка со сплошной стенкой, м.1671337 фи Фиг Сост а вител ь А. Тазо Редактор Е, Полионова Техред М,Моргенталорректор М. Пож ри ГКНТ СС твенно издэельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарин из каз 2786 ВНИИПИ Госуда Тираж 424 По венного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская на писноеоткрытиям4/5