Аппарат для осветления малоконцентрированных суспензий

Союз Советски кСоциалистическихРеспублик ОПИСАКИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 931718(51) . л. С 02 Г 1/52 раударснаеый комитет СССР до делам изабретеиий и открытий(54) АППАРАТ ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯ ИАЛОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХСУСПЕНЗИЯ Изобретение относится к осветле нию малоконцентрированных суспензий и может быть использовано в химической технологии, гидрометаллургии и водоочистке.Известна конструкция осветлителя воды, содержащая цилиндроконический корпус с узлами подвода исходной суспензии и вывода разделенных фаэ 1 610Однако работа такого аппарата при осветлении малоконцентрированных суспензий характеризуется недостаточно равномерным распределением потока по сечению защитной эоны вследствие наличия флуктуаций в фильтрующей зоне, что в итоге приводит к получениюрастворов невысокой прозрачности и снижению коэффициента обьемного использования аппарата. Причиной выноса взвесей из фильтрующей зоны в защитную и далее из аппарата является образование локальных восходящих струйных потоков с повышенными скоростями,значительно превосходящими допустимые значения.Цель изобретения - повышение эффективности осветления за счет предотвращения выноса взвесей из защитной зоны аппарата.Поставленная цель достигается тем, что аппарат снабжен установленным в верхней части корпуса пакетом дренажных решеток высокого сопротивления, площадь .живого сечения которых возрастает снизу вверх.При этом в пространствах между решетками аппарат может быть снабжен приспособлениями для гидросмыва отложившегося осадка, преимущественно трубчатыми коллекторами с наклонными соплами, угол наклона которых к поверхности решетки составляет 5-15 о.На фиг, 1 представлен предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг. 2 график зависимости изменения содержания вэвесей в осветленном раство ре по высоте защитной эоны.Э 93171Аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с желобом 2 для отвода ос-ветленного раствора. В верхней цилиндрической части аппарата, служащей защитной зоной, по ее высоте установлен пакет дренажных решеток 3 высокого сопротивления, площадь живого сечения которых возрастает по высоте снизу вверх. В пространствах между решетками аппарат снабжен приспособлениями для гидросмыва с решеток 3 отложившегося осадка, выполненными, преимущественно, в виде трубчатых коллекторов 4 с наклонными соплами 5, угол наклона которых к поверхности решетки 3 составляет 5-15", Трубчатые коллекторы могут быть соединены с напорной линией 6 подачи оборотного смывного раствора.2 оДля ввода потока исходной суспензии в нижней конической части аппарата имеется система распределительных труб 7 с коническими соплами. Осветлитель оснащен воздухоотделителем 8 и шламоуплотнителем 9 (могут быть встроенными и выносными), прибором 10 автоматического регулирования и клапаном 11,Аппарат работает слудующим образо зом.Исходная суспензия в смеси с флокулирующим реагечтом через воздухоотделитель 8 и систему распределительных труб 7, обеспечивающую вращательное движение потока, поступает в ниж- З нюю коническую часть аппарата (реакционную зону) и затем равномерно распределяется по всему сечению рабочей фильтрующей зоны. По мере накопления флокулированной взвеси в рабо о чей зоне формируется Фильтрующий слой взвешенных флокул. Четкая граница раздела фаз в осветлителе регулируется и поддерживается на постоянном уровне прибором 10 автоматическогорегулирования. Избыток взвеси из взвешенного слоя непрерывно автоматически отводится через шламоуплотнитель 9. На выходе из взвешенного Фильтра раствор осветляется, далее 5 о 8 4содержание взвесей по высоте защитной зоны в осветленном растворе резко (скачкообразно) снижается после каждой .решетки 3 (кривая 11 на фиг.2) за счет постоянного перераспределения потока при прохождении им очередной решетки и тем самым устранения локальных струйных течений с повышенными скоростями. Осветленный раствор переливается через сборный желоб 2 и подается на дальнейший передел. По мере необходимости через сопла 5 трубчатых коллекторов 4 из напорной линии 6 подается оборотный раствор для гидросмыва осадка, отложившегося на решетках 3. В этот короткий промежуток времени осветлитель работаетна себя". Полный осадок по мере накопления выводится из конусной части аппарата через клапан 11.П р и м е р 1, Испытывают полупромышленные осветлители двух вариантов конструкций диаметром 1,5 м и общей высотой 5,0 м, а именно неоснащенный и оснащенный пакетом дренажных решеток высокого сопротивления постоянного живого сечения по высоте защитной зоны (Н +2,1 м) через каждые 300 мм. В качестве исходной используют кислую минеральную суспензию с содер. жанием взвесей 0,5 - 2,5 г/л, полученную в процессе гидрометаллургической переработки руд редких металлов. Твердую фазу суспензии, предстваленную классом 0,074 мм 100, эффективно флокулируют при воздействии 0,023- ного водного раствора полиакриламида. Эквивалентный размер флокул, формирующих фильтрующий слой, не превышает 0,50 мм.Пробы раствора по высоте защитной зоны отбирают через пробоотборники, расположенные в 60 мм над и под каждой решеткой.В результате испытаний двух вариан. тов конструкции полупромышленного осветлителя получают показатели осветления раствора, представленные в табл. 1.93178 Таблица Содержание взвесей в пробах раствора по высоте защитной,эоны, г/лРасстояние отграницы раздела фаз до каждой из решеток, м при секционировании всей высотызащитной эоны дренажными решетками высокого сопротивления постоянного сечения при установкеодной решеткив верхнейчасти защитнойзоны под решеткой над решеткой 0,695 0,7400,3 0505 0,126 О, 016 О, 005 0,007 0,005 0,6 0,308 0,175 0,183 0,119 0,086 О, 051 09 0,0100,005 0,008 1,2 1,5 1,8 0,072/0,042 Средние значения." Значения относятся к пробам, отобранным из пробоотборников под и над единственной верхней решеткой собственно.Иэ табл, 1 следует, цто характер распределения содержаний взвесей в растворе по высоте защитной зоны изменяется с плавного на плавно-ступенчатый, т.е. содержание взвесей в растворе после каждой решетки скачкообразно (принудительно) снижается, что нельзя достигнуть без секциониро" ния всей высоты защитной зоны решетками высокого сопротивления.Роль секционирования всей высоты защитной зоны дренажными решетками высокого сопротивления показана на графике, изображенном на фиг. 2. Кривая 1 характеризует изменение содержания взвесей в осветленном растворе по высоте защитной зоны при наличии в аппарате одной верхней дренажной решетки, кривая 11 - то же, но при секционировании высоты защитной зоны пакетом дренажных решеток высокого сопротивления.ЮП р и м е р 2. В результате испытаний на модели установлено, цто при подобном секционировании осветлителя положительный эффект еще в большей степени достигается в том случае, когда площадь живого сечения дренажных решеток высокого сопротивления пбследовательно изменяется в сторону увеличения, считая от нижней дренажной решетки. При осветлении такой же малоконцентрированной суспензии в результате визуального наблюдения за полидисперсными флокулами, вынесенными из взвешенного слоя в защитную зону, отмечено, что флокулы из нижней части защитной зоны значительно крупнее флокул, отобранных в ее верхней части. Эквивалентный диаметр флокул, определенный по известной методике, изменяется постоянно от 0,35-0,40 мм в нижней части защитной зоны до О, 12 - 0,15 мм в верхней части. Соответственно, скорости витания отдельных флокул, находящихся под нижней и верхней решетками, отличаются в 5,2 - 9,8 раз. С учетом выявленных закономерностей изменения физических параметров флокул по высоте защитной .зоны изменяют и площадь живого сечения дренажных решеток (путем их замены) во столько раз, во сколько изменяются скорости витания флокул, находящихся. соответственно в верхней и нижней частях защитной зоны. Учитывая, что в в аппаратах, выполненнйх с одной дренажной решеткой,931718 Таблица 2 Содержание взвесей в пробах осветленного раствора,отобранных по высоте защитной зоны, гlл Растворение от г раницы раздела фаз до каждой из решеток, м При постоянной площади живого сечения решеток под решеткой над решеткой 0,695 0,169 0,0 ч 2 0,012 0,008 0,000 0,507 0,087 0,008 0,002 0,002 0,695 0,4 0,505 О, 126 0,016 0,005 0,007 0,005 0,6 0,175 0,051 0,010 0,005 0,008 0,9 1,2 15 О,ООО 1,8 площадь живого сечения последней ,принимается равной 0,2 (из расчета максимального коэффициента объемного использования аппарата) и учитывая выявленные пределы изменения скоростей витания флокул, изменяют в таких же пределах площади живого сечения дренажных решеток (от 0,2 до 1,М).Аппарат секционируют.пакетом дренажных решеток высокого сопротивления, 10 площадь живого сечения которых изменяется в направлении снизу вверх для, двух соседних решеток в среднем в 1,4 раза и составляет 0,2; 0,29; Использование предлагаемого пакета решеток для секционирования верхней защитной зоны осветлителя приводит к упорядочению структуры пото 40 ка в защитной зоне (выравниванию скоростей в поперечной плоскости по всей ее высоте. Это обвспечивает повышение коэффициента объемного использования аппарата. Вследствие выравнивания скорости потока снижается локальный вынос взвесей из защитной зоны аппарата, и происходит эффективное выполнение вынесенных из слоя взвесей обратно в слой.50Постепенное увеличение площади живого сечения дренажных решеток осуществляется путем увеличения числа отверстий по сравнению с нижерасположенными решетками и изменением распо ложения отверстий относительно друг друга. В результате испытаний предлагаемого устройства установлено, что 80,43; 0,63; 0,94; 1,403. В результате испытаний установлено, что содержание взвеси в пробах, отобранных до и после решеток переменного увеличивающегося снизу вверх живого сечения так же, как и для решеток постоянного сечения, по высоте защитной зоны меняется скачкообразно, однако при этом содержание взвесей в пробах осветленного раствора уменьшается по сравнению с использованием пакета решеток постоянного живого сечения. Результаты испытаний представлены в табл. 2. При переменной площади живого се"чения решеток, увеличивающейсяснизу вверх под решеткой над решеткой наилучшие результаты, при которых после подачи оборотного раствора (при одном и том же времени гидросмыва) на решетках остается минимальное количество взвесей, достигаются в том случае, когда угол наклона сопел трубчатых коллекторов в поверхностиорешеток составляет 5-15, При таком угле наклона сопел к поверхности решеток практически полностью удаляется отложившаяся взвесь. В том случае, когда угол наклона к поверхности решеток составляет менее 5 , на поверхности решеток остается некоторое количество взвесей, что связано с недостаточностью усилий для отрыва осадка от поверхности решетки, В этом случае струи движутся, в основном, вдоль поверхности решеток, В случае, когда угол наклона сопел составляет более 15 о, наблюдается ухудшение гидросмыва. В этом случае гидросмыв отло718 10 Формула изобретения9 931жившихся взвесей осуществляется неравномерно по поверхности, "пятнами",что объясняется недостаточно равномерным распределением потоков по поверхности решеток.Снабжение аппарата приспособлениями для гидросмыва позволяет повыситьэффективность осветления за счет предотвращения выноса из защитной зоныотложившегося на решетках осадка.Предлагаемый аппарат позволяетрезко повысить прозрачность осветленных растворов либо значительно сократить высоту аппарата; создать гарантию от проскока недопустимого количества взвесей через сборный желоб;значительно увеличить коэффициентобъемного использования аппарата,тем самым создать возможность применения осветлителей, обычно используемых в подобных. случаях на операции предочистки, в качестве контрольного фильтра перед последующим переделом при осветлении гидрометаллургической суспензии в производстве редких металлов, а кроме того, представляется возможным расширить диапазонприменения осветлителей для тех суспензий, которые осветляются во взвешенном слое,Условия труда при эксплуатацииаппарата улучшены за счет замены ручной операции гидросмыва на механизированную.Величина годового экономическогоэффекта только на одной операции осветления, достигаемого за счет снижения затрат на фильтрационное полотнодля экипирования контрольных механических фильтров, столярный клей, применяемый в качестве флокулянта прифильтровании, энерго- и водообеспечение, ремонт и замену движущихсячастей и др., составляет при промышленном внедрении изобретения на одном предприятии около 50 тыс.руб. 1.Аппарат для осветления малокон Б центрированных суспензий, содержащий цилиндрический корпус, узлы подвода исходной суспензии и выводаразделенных фаз, о т л и ч а ю щ и,йс я тем, что, с целью повышения эфщ фективности осветления за счет пре-.дотвращения выноса взвесей из защитной зоны аппарата, он снабжен установленным в верхней части корпусапакетом дренажных решеток высокого д сопротивления, площадь живого сечения которых возрастает снизу вверх,2. Аппарат по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он снабжен размещенными над дренажными решетками трубзо чатыми коллекторами с наклонными соплами, у гол на клона которых к поверхностирешетки составляет 5-15".1 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР И 111821, кл, В 010 21/21, 1957,131718 1 ао йю ЗЮ Содержание ЬФеюй Ф Роя ГСоставитель Л, Сухановаецактор А. Яежнина Техрев Е. Харитончикаказ 3657/30 Тираж 980ВНИИПИ Государственного комитета, СССРпо делам изобретений и открытийФилиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Корректор В. БутягаПодписное ф3вфг.ЪЮ3,Фоо Лю 6 7 Ю РЮ осбетаеинаю рцсглборе Яр