CN101636211A - 增稠方法和增稠设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于增稠带有悬浮颗粒的液体的方法和设备，其中通过进料井(4)将进料浆液进料到增稠机罐体(2)。要解决的问题是降低由于进料浆液流量的变化引起的进料井内的混合损失。解决方案是根据进料管内的流量变化改变进料管(8)的横截面积，以保持离开进料管(8)的浆液有足够的速度。
Description
技术领域
一般而言，本发明涉及固液分离。更具体地，本发明涉及用于增稠的方法和设备，其中根据进料管内的流量变化调节进料到进料井内部的材料。
背景技术
在澄清或增稠工艺中，将包含带有悬浮颗粒的液体的浆液引入增稠机或沉淀罐体中，将颗粒从液体中分离出来。增稠机的基本构件是跨管(bridge)和罐体、驱动器、进料管、进料井、刮料器(rake)(包括柄和刮刀)、下溢锥体和溢流槽。在罐体中，悬浮颗粒在罐体的底部形成增稠的淤泥。增稠的材料沉淀到增稠机罐体的底部，进一步去除和处理，而液体成分上升到增稠机的上部，从而流入溢流槽中并离开溢流箱。刮料器设置用来朝向位于增稠机罐体中间的下溢锥体移动沉淀在增稠机底部上的粘稠固体。浆液通过进料管和进料井进入增稠机。通常使用优化剂量和类型的絮凝剂来提高沉淀速率。向进料中加入絮凝剂使浆液中的悬浮颗粒凝集。絮凝的机理是使固体颗粒结合在一起，以有助于重力分离过程。在絮凝某些浆料时，有时必须先稀释浆料，从而在加入絮凝剂时可发生高效的絮凝。
进料井通常用来使浆液通过进料井底部进料入增稠机罐体中，并设置在浆液进入罐体前对其进行絮凝的装置。并且，增稠机进料井的作用是使浆液进料与絮凝剂混合，并使絮凝的固体沉淀。进料井通常位于增稠机罐体的中间，以使这些沉淀固体在增稠机罐体内均匀分布。为了使絮凝过程更加有效和高效，通常需要用额外的工艺液体对浆液进料进行稀释。这种稀释通常在增稠机中，通过将从增稠机罐体顶部溢流的部分稀释液循环回进料管和/或进料井，稀释流入的浆料来实现。为了循环所述溢流液，有时需要安装泵、流体管线和阀。一种稀释浆液的方式是通过进料井壁上的开口或者通过单独的管道将进料井外部的稀释液循环至进料井内部。
有时，当进料材料倾向于直接朝底部出口流动时，在进料井内部会出现问题。固体颗粒在进料井内部的停留时间变短。因而，这些颗粒不能有效地与稀释液和絮凝剂混合。颗粒只是向下直接流过所述进料井并流出。对于输入固体进料的粗颗粒部分，这种倾向更大。因而，稀释液不能充分混入进料材料中，且可能只产生部分絮凝。为了使进料浆液与稀释液和絮凝剂充分混合，进料井内部的混合作用必须有效。
同样，存在如何将稀释用水、絮凝剂和进料浆液更好地混合在一起，从而达到对所述工艺而言最理想的混合的问题。存在如何降低混合损失的问题，该损失由体积流量损失，即进入进料井用于混合的进料浆液的速度损失而导致。这种混合既是原料进料浆液的稀释，又是稀释了的进料浆液的絮凝。当进料管内的流量由于某种原因而降低时，流动材料进入进料井的输入速度也降低，的确有可能导致高密度进料浆液进入进料井并向下流动，进而流出进料井而未被稀释或絮凝。这被称为“短路”。进料材料，即进料浆液，朝下流动并非常快速地离开进料井，而非四处流动并最终流出进料井。当发生某些情况导致增稠设备的一部分脱机，或者所述设备的处理量降低时，则流入增稠机的体积流量降低，导致上述的速度降低和短路问题。需要研究一种在体积流量降低时保持离开进料管的进料速度的方法，因为进料速度随着体积流量的降低而降低。如果不能保持，那么就不能给进料井输入足够的混合速度。结果会导致进料输入速度降低，而需要混合的进料井容积也会减小，从而输入速度不足以有效地将进料物流混合进进料井容积内。
发明内容
本发明的目的是提供一种增稠设备和方法，其中通过改变进料管的横截面积来根据流量变化调节进料到进料井内的材料，从而即使当进料管内的流量变化时进料速度也能保持恒定。通过保持进入进料井的进料材料的进入速度，可以阻止或者至少显著降低进料井内短路的可能性，并且实现更好的进料稀释和更好的固体絮凝，即更好的混合。并且，实现浆液在进料井内更好的转动，进而有助于所述混合过程。
上述目的可通过之后在独立权利要求中所述的设备和方法来实现。本发明的其他优选实施例如从属权利要求中所述。
根据本发明的方法和设备，通过根据进料管内的流量变化调整进料操作，来强化进料浆液、稀释液和絮凝剂在进料井内的混合。当进料管内的流量变化时，用于进料材料的进料管横截面积持续变化。为了保持进料井内的高效混合，或者至少获得可能的最佳混合，本发明的目的是即使在进料管内的流量降低时仍然保持进料浆液从进料管到进料井的输入速度恒定。根据本发明的一个实施例，用于进料材料的进料管横截面积通过调节机构不断改变，该调节机构例如从至少一侧挤压进料管，以改变进料管出口附近的进料管的横截面积。根据本发明的另一实施例，调节机构配备有能至少部分关闭进料管出口的装置，所谓进料管出口即进料管末端，在该末端材料流入进料井。例如，这可用于限制从该进料管末端流出的浆液进料的流量。本发明的实施例可以是例如夹管阀(pinch valve)或者截断阀(cutter valve)类型的方案。根据本发明，调节机构是电动、气动或液压驱动或者类似方式驱动，以简便地改变进料管的横截面积。根据本发明的一个实施例，通过进料管内的流动材料的压力、流量和/或速度变化来控制用于进料材料的进料管横截面积。如果已知该过程的这些参数，可以用来预测在何种情况下需要改变进料管的横截面积。当进料管内的流量降低时，通过调节机构来降低用于进料材料的进料管的横截面积。本发明的设备和方法减少了进料材料的短路，并促进了进料、稀释剂和絮凝剂物流的混合。
本发明的优点还在于保持了速度，从而使进料井内可能的混合效率最大化。本发明的方法和设备是可变的并且易于驱动，从而可调节以适合尽可能多的工艺进料生产量变化。
附图说明
在以下附图中对本发明进行了更详细的说明：
图1是本发明增稠设备的示意图。
图2a是本发明一个实施例的示意图。
图2b是本发明一个实施例的示意图。
图2c是本发明一个实施例的示意图。
图2d是本发明一个实施例的示意图。
图2e是本发明一个实施例的示意图。
具体实施方式
根据本发明一个优选实施例的增稠设备包括增稠机1，其具有用于容纳液体浆料3的圆形罐体2。进料井4通常设置在罐体2的中间，并且配备有用于将材料5如浆液、稀释材料和絮凝剂进料到进料井内的装置。通常，在需要时进料絮凝剂。进料井具有与罐体2流体连通的底部开口6，进料井内的液体浆料通过该开口流入罐体中。进料井壁的底端部分优选包括朝下的锥形板7，从而使底端部分的液体流动面积小于上端部分，以限制罐体和进料井之间液体的流量。通常在进料井4内部，在浆液通过至少一个进料管8、槽或类似装置穿过进料井壁进料入罐体的过程中，将絮凝剂混合入所述浆液中。所述絮凝剂促进矿物浆液沉淀至罐体的底部，并进入下溢锥体中。在常规操作中，固体沉淀发生在增稠机罐体2中，从而增稠的浆料3床层沉淀以使上层相对稀释的液体9朝罐体顶部移动。增稠机罐体被溢流槽10所环绕，该溢流槽将过量的溢流液导流至排放管。浓缩的浆液通过出口管线11从下溢锥体抽出。
根据本发明，进料管8的横截面积基于进料管内流动材料的体积流量的变化而连续改变，从而在进料管8内的流量变化时保持进料材料的输入速度恒定。通过调节机构12来改变用于将材料进料到进料井的进料管8的横截面积，根据本发明的一个实例，调节机构12设置成从至少一端，优选如图2a所示在靠近进料管出口14处挤压进料管8。从而从挤压位置开始，进料管8的直径减小。调节机构12配备有至少一个夹管阀13或类似装置用于挤压进料管8。当挤压所述进料管时，用于浆液流的进料管横截面积减小，即使进料管内的流量减小，所述材料的输入速度仍然保持恒定。调节机构12可连接到进料井壁，或者通过其它方式安装到增稠机1上。
根据图2b和2c所示的本发明实施例，调节机构12配备有至少一块板15，类似于闸阀，用于至少部分关闭进料管出口14，此时在进料管8的出口14中用于将材料进料到进料井的进料管横截面积减小。通过驱动机构16来移动板15，该驱动机构例如通过液压装置驱动。根据图2c所示的本发明实施例，板15设置为相对于进料管出口14摆动，该板通过如下方式连接到进料管8，其在进料管出口14附近从至少一个点18铰接。当板15铰接时，其可根据进料管8内的流量变化自动操作或者通过驱动机构16操作。
根据图2d和2e所示的本发明实施例，靠近进料管出口14处的进料管横截面积的至少一部分被设置为可变的，即进料管的孔径被设置为可变的，类似于文丘里型管(2d)。对于进料管出口14，设置有叶片17或类似装置，其可被驱动机构16移动从而在需要时改变进料管的横截面积。叶片17可以连接在进料管出口14附近，或者连接在进料管出口末端。叶片17设置为可被移动以部分关闭进料管出口14或者完全关闭进料管出口。
调节机构12可以是电动、气动或者液压驱动，或者通过设置与调节机构连接的驱动机构16来驱动。可以通过进料管8内的压力、流量和/或速度变化来控制进料管出口附近的进料管流动面积的改变，通过与调节机构12关联连接的控制机构19来检测这些参数。
根据本发明的一个实例，如果浆液以400m3/h的体积流量进料入进料管时，增稠机达到设计的最大(100％)流量。为了使流动材料达到2m/s的速度，进料管8的直径为266mm。随后，由于工艺问题，流量降低至300m3/h(增稠机设计流量的75％)，进料管内的速度为1.5m/s。为了保持流入进料井的材料的进入速度为2m/s，进料管的直径需要降至230mm。换言之，使浆液离开进料管出口14的出口速度尽可能接近增稠机的设计速度。
虽然参照优选实施方式对本发明进行了描述，应当理解本领域技术人员可对其进行更改和改变。而这类更改和改变也应当落入所附权利要求的范围内。
Claims (19)
1.通过使用增稠设备(1)增稠如包含矿物的浆液的带有悬浮颗粒的液体的方法，所述增稠设备(1)包括：
-罐体(2)，其中具有较高相对密度的浆料倾向于朝罐体的底部沉淀，形成增稠浆料(3)的床层，从而使具有较低相对密度的稀释液体(9)朝向罐体顶部移动，
-进料井(4)，其包括具有用于接收如浆液的进料材料(5)的装置的腔室，和至少一个与罐体流体连通的出口，以及用于将所述材料分配在罐体内的装置，
-至少一个进料管(8)，其用于将所述材料(5)，至少是浆液，进料入进料井，
其特征在于，当进料管(8)内的流量变化时，用于进料材料(5)的进料管的横截面积持续改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过调节机构(12)连续改变用于进料材料的进料管的横截面积。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，调节机构(12)从至少一侧挤压进料管，从而改变进料管(8)在进料管出口(14)附近的横截面积。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，调节机构(12)配备有至少部分关闭进料管出口(14)的装置(15，17)。
5.根据前述权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，调节机构(12)是电动的。
6.根据前述权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，调节机构(12)是气动的。
7.根据前述权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，调节机构(12)是液压驱动的。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，通过进料管(8)内的流动材料的压力、流量和/或速度变化来控制用于进料材料(5)的进料管的横截面积的变化。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，当进料管(8)内的流量降低时，通过调节机构(12)来降低用于进料材料的进料管的横截面积。
10.适用于如包含矿物的浆液的带有悬浮颗粒的液体的增稠设备(1)，所述增稠设备包括：
-罐体(2)，在其中进行固体沉淀，形成增稠浆料(3)的床层，从而使具有较低相对密度的稀释液体(9)朝向罐体顶部移动，
-进料井(4)，其包括具有用于接收如浆液的进料材料(5)的装置的腔室，和至少一个与罐体流体连通的出口(6)，以及用于将所述材料分配在罐体内的装置，
-至少一个进料管(8)，其用于将所述材料(5)，至少是浆液，进料入进料井，
其特征在于，当进料管(8)内的流量变化时，用于将材料(5)进料入进料井(4)的进料管的横截面积发生改变。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，进料管(8)关联连接有调节装置(12)，以改变用于进料材料(5)的进料管的横截面积。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，调节机构(12)装配有用于从至少一侧挤压进料管的元件(13)。
13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，调节机构(12)配备有用于至少部分关闭进料管出口(14)的装置(15，17)。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，调节机构(12)配备有至少一块板(15)，所述板从至少一个点(18)相对于进料管出口(14)铰接。
15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，进料管出口(14)由叶片元件(17)围绕，所述叶片(17)被设置成用于至少部分关闭进料管出口(14)。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的设备，其特征在于，设置有与进料管(8)关联的控制机构(19)，用以控制进料管的横截面积的改变。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，控制机构(19)用于检测进料管(8)内的流动材料的压力、流量和/或速度。
18.根据权利要求11-17中任一项所述的设备，其特征在于，通过驱动机构(16)来移动调节机构(12)。
19.根据权利要求11-18中任一项所述的设备，其特征在于，调节机构(12)至少部分连接至进料井的壁。
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