Способ разделения суспензий и аппарат для его осуществления

 

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.

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 м³/м² · 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 м³/м² · 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 м³/м² · 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 м³/м² · 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 м³/м² · ч, в то время как в прототипе аналогичный показатель не превышает 3 м³/м² · ч. 1

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---