CN1188200C - 剪切稀化料浆的输送 - Google Patents

Abstract

将具有剪切稀化粘塑流变性的料浆从装有该料浆主体的储存器中送出的方法和设备，该料浆主体粘度高得不能用常规方法送出，如重力流动或吸出。该方法包括，在该料浆主体的浸没部分中形成剪切稀化料浆区，以夹带具有高粘度的邻近料浆，然后从该储存器中永久送出一部分粘度降低的料浆。从该储存器的浸没部分中再循环料浆，并将其高剪切后送回该储存器，以形成穿过该主体的粘度降低的料浆流，这样可以产生该剪切稀化料浆区。该设备提供了与该储存器相连的管道和剪切发生器，以及用以将料浆从该储存器永久抽出的出口管道。

Description

剪切稀化料浆的输送

技术领域

本发明涉及具有剪切稀化粘塑流变性的高固含量料浆，更特别是，涉及改善了将这种稠的高固含量料浆或泥浆从储存器输送到管道或任何其它运输装置的方法和设备。

背景技术

许多工业生产方法都会产生固体残渣，通常，必须将这些残渣洗涤并运输到排泥区或其它再循环程序。在工业上运输这些固体残渣最普通的方法是，将它们在载体介质中制成料浆，水是最常用的介质，并将它们用泵输送到所希望的目的地。如果料浆非常浓，也能使用其它输送设备，如皮带运输机。从经济的观点看，重要的并且最希望的是输送具有最高限度固含量的料浆。这使将被输送并最终被处理的物质总量最少。需要洗涤时，高固含量可以在最少的洗涤步骤达到最大的洗涤效率。最后，料浆固含量最大化对环境有有利的影响，因为减少了排泥区物质的总量并减少了污水溢出和泄漏的危险。

从稀料浆得到高固含量可以有多种方法，最常用的方法是用过滤、水力旋流器、离心机、浮选、磁选或重力沉降槽，也就是所谓的倾析槽或增稠器。这些方法中的每一种都能在各种程度上产生具有足够高浓度的料浆，增稠的料浆或得到的泥浆都将象糊状物或压实的块。如果所得的料浆固含量非常高并形成相对干燥的块，可以使用常规的干运输系统，如皮带运输机或螺旋运输机。例如，使用高效真空过滤机或压滤机，如板框过滤机时就是这种情况。另一方面，这些过滤机的主要缺陷是基本投资、生产费用和维修费用昂贵。

为改善沉降槽/增稠器的性能加入了合成絮凝剂(Chandler，美国专利No.4040954)并发展高效增稠器，如Bagatto等人(美国专利No.4830507和5080803)和Farmery等人(美国专利5718510)所描述的那些增稠器，生产出能够直接在重力增稠器中产生具有很高固含量的料浆或泥浆的装置，所述料浆或泥浆显示出似糊状物的性质。

但是，这些新沉降器在性能方面受到限制，因为需要保持底流固含量要足够低，以确保将所述泥浆或稠料浆从上述装置中排空。通常为了避免可能导致的严重堵塞的情况，不间断地监测该底流固含量，并且在许多情况下，需要用外部设备排空储存器。

使用正排量泵来将所述物质从增稠装置输送到适当的排泥区，这对使用中能够允许的最大固含量可能也是个限制。尽管这种泵在原则上有能力将很高固含量的料浆从该泵的压力侧输送，但是该料浆必须有足够的流动性，以便在吸入侧被连续送入泵中。

Khan等人(美国专利No.5188739和5188740)已经描述了一种将与含碳物料混合的生活污水污泥以比较高的固含量送入反应器的方法。如Khan等人在他们的专利中所描述的，这是通过泵的作用来完成，该泵用剪切效应降低污泥粘度。在Khan等人的专利中，将所述物料直接从离心机送入泵，从增稠装置抽出的所述物料有足够流动性。Khan等人的目的是得到足以进入后面反应器的物料流。但是，Khan的专利没有提到首先要使料浆进入泵的问题。

总之，因此，难以处理和输送高粘度料浆，限制了将这种料浆的固含量最大化的尝试，并因此限制了形成高粘度料浆所能提供的优越性。

发明内容

本发明的一个目的是使可靠、连续地从容器输送高粘度料浆成为可能。

本发明的另一个目的是使输送高粘度料浆变容易，并因此使所用增稠装置效率更高并且更有效。

本发明的另一个目的，至少在其优选的形式中，是为了提供一种将料浆从储存器或如，但不仅仅是，深增稠器和高效沉降槽的装置中运出的方法和设备，以便可以将这种料浆从形成和装载它们的装置中输送到可以使用、处理或丢弃它们的目的地。所述料浆很稠，并且具有象糊状物的稠度，呈现出剪切稀化粘塑流变性(非牛顿流体)时，这种输送是可能的。

根据本发明的一个方面，这里提供了一种将具有剪切稀化粘塑流变性的料浆从装有所述料浆主体的储存器送出的方法，其中，将料浆从其主体部分通过储存器中的出口抽出。本发明提出，在所述料浆的主体中形成粘度降低的剪切稀化料浆的浸没区，并将所述粘度降低的料浆的一部分从所述储存器中永久除去。

更优选，本发明涉及从装有所述料浆主体的储存器送出具有剪切稀化粘塑性的料浆的方法，所述料浆粘度高得以至于难以、不切实际或不可能直接从储存器中抽出该料浆流，该方法包括：在所述料浆的主体中形成粘度降低的剪切稀化料浆的浸没区，用以夹带邻近的高粘度料浆；并从储存器中送出一部分含有夹带的高粘度料浆的粘度降低的料浆。优选如下形成剪切稀化的料浆区，从浸没区通过一个出口暂时抽出料浆，形成抽出的料浆流，剪切抽出的料浆，以形成粘度降低的剪切稀化料浆流，并将粘度降低的剪切稀化料浆通过一个与出口相间隔的进口送回主体的浸没区，由此在所述进口和出口间形成料浆流。优选，至少在将料浆从储存器送出期间，所述抽出、剪切和送回的操作是连续的。

根据本发明的另一个方面，这里提供了用以装盛和输送具有剪切稀化粘塑流变性的料浆的设备，所述设备有一个用以装盛所述料浆主体的储存器，一个料浆出口和一个用以从储存器送出一部分所述料浆的料浆送出器；其特征在于该设备还包括一个剪切发生器，用以在临近出口处的所述料浆主体中形成粘度降低的料浆浸没区。

该设备优选包括在储存器中具有一个进口的第一管道，用以从浸没区抽出料浆，和第一管道相连的剪切发生器用以剪切从第一管道抽出的料浆，和剪切发生器相连的第二管道在储存器里有一个出口，用以将粘度降低的剪切稀化料浆从剪切发生器送回主体的浸没区，所述进口和出口在该区相互间隔，由此在进口和出口之间形成料浆流。

本发明可以用于任何具有所希望剪切稀化粘塑流变性的料浆。来源于所有普通矿物尾矿(例如，来源于铝土矿的红色滤泥，来源于锌、铜、金、铁矿和铂提取物的尾矿，来源于焦油砂的残余物，钙尾矿等)的料浆都具有这样的性质，所以本发明特别用于这样的料浆。本发明也特别适用于与上述类型的料浆增稠器或浓缩器结合(例如，相同的容器)的连续、半间歇或间歇式前端设备(但是最适用于连续式前端设备)。

这里用以描述料浆的术语“剪切稀化粘塑流变性”，是指触变料浆，在机械剪切该料浆时与其在形成和未被扰乱时相比，其粘度降低。使用本发明的料浆通常具有高固含量，以致它们具有糊状物的性质，所以难以或不能够用常规方法将其从储存器中送出。本发明适用于屈服应力高达500Pa或更高，通常350或400-500Pa的料浆。本发明主要涉及任何上述类型的料浆，将所述料浆剪切，能使其在抽吸下形成流体适用于从储存器中送出。优选剪切稀化使其屈服应力为50-少于500Pa，或50-少于400Pa，甚至50-少于350Pa。

术语“剪切”是指作用于料浆上的力，其产生的混合或紊乱足以降低剪切稀化料浆的表观粘度。剪切力由于各种因素，包括混合物的表观粘度，在多个无限项目中变化。因此，使用性质“屈服应力”来规定混合料浆所需的力更有意义。屈服应力是使静止状态的给定料浆开始运动或位移所需的最小的力。本发明可以要求使用相当高的屈服应力，例如，50-1000Pa。

本发明基于这样一个发现：通过在储存器中装盛的具有高表观粘度的料浆浸没区中形成一个表观粘度降低的料浆区域和流，高剪切料浆可以被粘度降低的料浆流夹带，由此产生流动并被从储存器中送出。然后，高粘度的料浆可以流下来代替送出的料浆，并因此可以从储存器输送持续的料浆流。可以使用高剪切设备，如泵，通过再循环剪切稀化料浆产生低粘度的料浆流(下面经常是用术语“泥浆”来表示)，以使得该泥浆的表观粘度大为降低，并且这种“重塑”泥浆能够用作载体，用于将未剪切的(未重塑的)较高粘度泥浆输送到高剪切设备，或从设备中永久送出。

本发明的优选形式中，据信，所述泵或其它高剪切设备如下运转，通过打破泥浆固体颗粒间形成的键，包括絮凝剂和可能的聚合物本身(如果是用泥浆增稠器生产，通常存在于这种泥浆中)形成的网状物，这有助于降低体系的粘度和屈服应力。打破所述键，结果可能释放出结合水；并且，释放出的水可以用作降低泥浆表观粘度的稀释剂或润滑剂。然后，该重塑低粘度泥浆再循环通过所述储存器的一个区，在这里最邻近处与较高粘度的泥浆混合并夹带较高粘度的泥浆，例如，通过溶解该较高粘度的泥浆或通过物理夹带该较高粘度的泥浆各部分来夹带它。混合区上方泥浆柱施加的压力，将具有较高粘度的物料推下填充了空隙，该空隙是由于用作载体的低粘度泥浆的再循环将所述泥浆从储存器中送出所造成的。用这种方法，在泥浆主体或泥浆床中，形成了不同的高粘度、准静态泥浆连续向下的运动。在储存器中，向下运动的泥浆数量等于从储存器中抽出的泥浆数量，例如，通过与一个泥浆再循环管道相连的支管，或含有重塑泥浆的区域附近储存器一侧的出口支管抽出的泥浆。

一个特别优选的形式中，本发明涉及提供一个出口(下文称作吸入点)，位于储存器上(在槽壁上或实际在槽里)，此处的料浆大约为所希望的稠度(通常在储存器的底部)，并且提供了一个相对较短(例如，30m或更短)的管道(称作吸入管道)，连接吸入点和泵的吸入端(或其它高剪切发生装置)，以及提供另一根(同样短的)管道(称作出料管道)，它连接泵的出料端和储存器的另一点(称为出料点)，优选出料点位于离吸入点较近的位置(例如0.2-约10m)。泵不断循环粘度较低的重塑泥浆。优选用一根支管或者将吸入管道或者将出料管道连接到或者输送泵，或者任何其它输送设备，如皮带或螺旋运输器，以便输送部分重塑泥浆。该支管也可以选择位于储存器壁上(或储存器内)靠近重塑泥浆的地方。另一种选择，循环泵也可以用作输送泵。

在本发明的另一个优选方面，如前所述的相似布置，可以将任何形式或形状的低剪切搅拌器并入储存器，以进一步降低泥浆的粘度，并且进一步在靠近泥浆回流通道，即位于吸入点和出料点之间区域，打破固体间的键和絮凝的网状物。优选该低剪切搅拌器为低速机械装置如，例如，耙子或其它装置用于引入附加剪切和辅助将粘稠的、几乎未剪切的料浆移向和通过储存器的吸入点。顺便提及，在旋转装置的情况下，优选术语“低剪切”是指具有转动速度为约0.01-5rpm的设备。

提供低剪切搅拌器的情况下，方便的安装方法是将搅拌组件与中心支柱相连。

优选安装吸入点和出料点的位置是在储存器，如增稠器或沉降器的底部。它们也可以被安装在水力旋流器或几何形状与其类似的其它设备的底部。

所述再循环装置所要求的功率是当量吸入管和出料管规格、质量流、料浆的表观粘度和泵或其它剪切装置的效率的函数。实际上，槽中吸入点和出料点之间距离有一个最大值，为有效运转应优选不超过该值。这一最大距离是在这两点间循环的泥浆的表观粘度的函数。这一最大距离被这两点间的低粘度泥浆的输送效率所决定。这一最大有效距离通常用的级别为10米。另一方面，如果这一距离太短，上述粘稠的泥浆可能在这两点间形成桥，并且堵塞未重塑泥浆的向下运动。已发现0.2米这样小的距离是有效的，并且已发现吸入点和出料点可以以彼此之间任意角度安装。

再循环的泥浆与抽出的泥浆净数量的比可以在很大范围内变化，例如，0.25-10∶1，这取决于剪切后的泥浆表观粘度。重塑泥浆的最终表观粘度越高，这一比值也可以越高。

当本发明涉及泥浆的再循环并与沉降装置，例如增稠器或澄清器或其它重力沉降装置结合使用时，从所述泥浆的粘度由于重力沉降而变得过分高之前沉降开始时，可以采取一些步骤以便在所述装置的下部形成一个剪切稀化泥浆区。用这种方法，能够在所述泥浆的粘度相当低时开始所需的再循环，并且，再循环一旦形成就会持续有效，甚至当周围的泥浆粘度变得很高时也是可操作的。如果不这样做，可能难于开始所需的再循环，特别是当该泥浆的粘度超过约500Pa时。但是，如果再循环可能开始，甚至再循环流最初是低的，最终可以形成所需粘度降低的泥浆区，并且实施本发明。

附图说明

图1是盛有高粘度泥浆的储存器剖视图，以及本发明一种形式的再循环体系示意图。

图2是储存器的倒圆锥底部剖视图，该储存器盛有高粘度泥浆，装有一个低剪切搅拌器，该图还包括所述再循环体系的示意图。

图3是储存器的剖视图，该储存器的一部分为圆锥状并且在底部有一个圆柱部分，该储存器盛有高粘度泥浆，装有一个低剪切搅拌器，该图还包括所述再循环体系的示意图。

本发明的最佳实施方式

图1显示储存器10一部分的剖视图，该储存器盛有泥浆层16、17和18，并且在底部具有两个开口11和12，开口11是形成泥浆(料浆)出口的吸入点，另一个开口12是形成泥浆进口的出料点。泥浆18位于11和12两点间的浸没区(在储存器中泥浆18埋在泥浆层17下面)，用泵13通过吸入管道19和出料管道20将其循环，作为表观粘度降低(由泵13的高剪切效应产生)的排出泥浆。该表观粘度降低的泥浆形成从出料点12到吸入点11流过泥浆主体的泥浆流，该泥浆流产生粘度降低的浸没区。该泥浆流在区域18内一般从进口移向出口时，它与附近的高表观粘度的未剪切泥浆在其附近混合。因此，在泥浆主体内形成混合区，在泥浆继续再循环时，该区域的体积会更加扩大。粘度降低的泥浆夹带高粘度泥浆，这种夹带的确切性质还未被精确了解。它可能是高粘度泥浆确实溶于低粘度泥浆的形式，或者它可能是物理嵌入的形式等。不论怎样，粘度降低的泥浆流将一些高粘度泥浆运走，同时仍保持可泵抽的流动性。

因此一部分高粘度泥浆17被重塑泥浆夹带，并且将与表观粘度降低的夹带泥浆一起被送出储存器。一些夹带高表观粘度泥浆的低表观粘度泥浆被完全(也就是永久)送出设备，它由操作员选择通过支管14或通过支管15送出，并且将最终分别作为输送泥浆21或22。另一选择，从设备中永久送出的所述泥浆可以通过出口管道(未标出)从浸没区直接送出，该出口管道在储存器10壁上邻近泥浆18处有一开口，或者该出口管道完全穿过储存器壁伸出并终止于位于泥浆18主体内的进口。用这种方法可送出所述泥浆，因为在这一区域它的表观粘度降低了。然后，位于再循环泥浆上的一部分高粘度泥浆17和16，由于其自身重量产生的压力和/或由于其它施加的压力(例如，施加在储存器顶部空间的空气压力-未标出)而被推下，以填补排出的泥浆所产生的空隙。如果未施加压力，浸没再循环区上的高粘度泥浆17、16的体积高度优选足以使这些泥浆有效地向下运动，以代替永久送出设备的泥浆。特别是如果各泥浆的高粘度发生变化，那么各泥浆的高度不同，并且可以通过简单测试和试验测定。然而总之，低表观粘度区18(位于进口和出口之间的泥浆)优选浸没在高表观粘度泥浆上表面以下的最小距离为约0.3m，并更优选1m，以便确保低表观粘度在较长的时间内对高表观粘度的有效夹带。

该设备可以连续操作，即通过使永久送出储存器的泥浆量等于加入储存器的泥浆量。永久送出的泥浆与在储存器中再循环的泥浆比例取决于不同管道的各自直径，并在某种程度上取决于由泵13产生的再循环速度。可以采用不同速度的泵，以在某种程度上对这一比例提供控制，特别是在设备中使用不同类型或不同粘度的泥浆。

在该设备构成泥浆增稠器的一部分时，再循环可以在泥浆刚进行增稠的时候开始。在这种情况下，加入增稠器的第一批泥浆需要相当的稀，并且能很容易地流过管道和泵。然后泥浆逐渐增稠，但仍能继续移动通过管路，因为剪切稀化作用将降低再循环的泥浆的表观粘度。如果停止或再启动操作，也没有问题，因为管道和泵中的泥浆具有牙膏状的稠度，并且不会沉降下来。在泵启动时，膏状物被挤压通过管路，开始再循环是没有困难的。不需要将泵和管道排空。

图2显示的是储存器25的部分剖视图，其包括不同的泥浆层16、17和18，以及两个开口，一个是吸入口27，另一个是出料口28，并装有低剪切搅拌器26。该体系基本上如图1所示的方式进行操作，带有低剪切搅拌器的附加特征，该搅拌器可进一步降低吸入点和出料点之间区域内泥浆的粘度。

实际上，图1和图2中标有16、17和18的泥浆区不必如它们在图中所示的明显限定其区域。特别是，泥浆层18不可以在储存器的整个下表面上扩展，相反可以在下层泥浆中形成小的局部团块。

虽然在某些情况下可以处理更高屈服应力的料浆，但是通常相应于图中层16料浆的屈服应力数量级高达500Pa。屈服应力是开始移动呈非牛顿粘度行为的体系，如泥浆，所需能量或应力的最小值。

再循环泵13提供泥浆的机械剪切，并因此通过降低表观粘度，改善膏状料浆的物理性质。在浓缩设备，如增稠器和水力旋流器使用合成絮凝剂的情况下，通过部分或完全打破聚合物长链和破坏絮凝物，泵也可以降低这些絮凝剂对料浆粘度的副作用。虽然任何类型的泵都足以提供足够高的剪切力，但发现离心泵特别能提供完成作为载体的泥浆的重塑所需的剪切力。

图3显示的是储存器25的部分剖视图，其包括不同的泥浆层16、17和18，以及两个开口，一个是吸入口27(泥浆出口)，另一个是出料口28(泥浆进口)，并装有低剪切搅拌器26。该储存器25与图2所示的不同，因为底部是除去头部的倒圆锥形，下端是圆柱部分。该体系基本上如图1所示的方式进行操作，附带有低剪切搅拌器26，该搅拌器可进一步降低吸入点27和出料点28之间区域内泥浆的粘度。

实际上，如图1和图2的实施方案中已描述的，标有16、17和18的泥浆区不必是明显限定的区域。

具体地说，本发明涉及以下方面。

1.一种从装盛所述料浆主体16、17的储存器10中送出具有剪切稀化粘塑性料浆的方法，所述料浆的粘度过高，难以将所述料浆流从所述储存器中直接抽出，该方法的特征在于：

从所述储存器10的所述下部经由一个出口11暂时抽出料浆，以形成抽出料浆流19，对所述抽出料浆施加剪切力，以形成粘度降低的剪切稀化料浆流20，其经由与所述出口11相间隔的一个进口12流向所述储存器10的浸没区18，由此在所述进口和所述出口间形成足以夹带一部分所述高粘度料浆的料浆流，这样，在所述料浆主体之中、高粘度料浆16、17之下，形成粘度降低的剪切稀化料浆浸没区18，用以夹带所述的高粘度邻近料浆；和

从所述储存器10中送出一部分粘度降低的所述料浆21、22，其含有夹带的高粘度料浆。

2.第1项的方法，其特征在于所述出口11和所述进口12相互之间的距离为0.2-10m。

3.第1项的方法，其特征在于用于所述抽出料浆的所述剪切为50-1000Pa。

4.第1项的方法，其特征在于粘度降低的料浆的所述部分从所述储存器中直接通过所述料浆主体中的所述浸没区永久送出。

5.第1项的方法，其特征在于从所述出口11抽出的所述剪切稀化料浆的一部分不再经由所述进口12再进入储存器10，由此从储存器10中永久送出。

6.第5项的方法，其特征在于经由所述进口12再循环进入储存器10的所述料浆与从所述储存器永久送出的所述料浆的净数量的体积比为0.25-10∶1。

7.第1项的方法，其特征在于在将所述抽出料浆流进行所述剪切前，将粘度降低的料浆的所述部分21从所述抽出料浆流中送出。

8.第1项的方法，其特征在于在将所述剪切稀化料浆流经由所述进口12送回所述浸没区前，将粘度降低的料浆的所述部分22从所述剪切稀化料浆流中送出。

9.第1项的方法，其特征在于所述粘度降低的剪切稀化料浆具有的粘度为50-500Pa。

10.第1项的方法，其特征在于搅拌26所述浸没区18中的料浆。

11.第10项的方法，其特征在于用旋转装置26搅拌所述料浆，转数为0.05-5rpm。

12.第1项的方法，其特征在于所述主体的所述浸没区18是邻近于所述储存器10下端的区域。

13.第1项的方法，其特征在于所述储存器10用作料浆增稠器，以便随着所述料浆穿过所述储存器向其下端移动，增加加入所述储存器的料浆的固含量，并且其中所述粘度降低的剪切稀化料浆流是在位于邻近所述储存器下端的所述浸没区中生成的。

14.第1项的方法，其特征在于所述料浆增稠器是连续操作的，并且粘度降低的料浆的所述部分被连续从所述储存器中送出。

15.第1项的方法，其特征在于将所述料浆主体加压。

16.第1项的方法，其特征在于在粘度降低的所述区域外，所述料浆的粘度高达500Pa。

17.第1项的方法，其特征在于所述储存器用于重力增稠料浆，并且在所述重力增稠开始时立即形成剪切稀化料浆区。

18.第1项的方法，其特征在于从该储存器中送出的粘度降低料浆的所述部分夹带了一些所述邻近料浆。

19.一种用于装盛和输送高粘度料浆的设备，所述料浆的粘度太高，难以将所述料浆流从装盛所述料浆主体的储存器10中直接抽出，所述设备包括一个用以装盛所述料浆16、17主体的储存器10，用以将料浆加入所述储存器10上半部的设备，和一个用以将料浆从所述储存器10下半部抽出的出口11，

其特征在于，该设备还包括：

一个剪切发生器13，用以在所述主体之中、高粘度料浆16、17之下，形成粘度降低的料浆浸没区18，以夹带所述高粘度的邻近料浆；

与所述储存器出口11相连的第一管道19，用以从所述浸没区18抽出料浆，与所述第一管道19相连的所述剪切发生器13，用以剪切从所述第一管道19抽出的料浆，以及与所述剪切发生器13相连的第二管道20，其与所述储存器10里的进口12相连，用以将粘度降低的剪切稀化料浆从所述剪切发生器13送回到所述主体的所述浸没区18，所述出口11和所述进口12在所述区相互间隔，由此在所述进口和所述出口间形成足以夹带一部分所述高粘度料浆16、17的料浆流。

20.第19项的设备，其特征在于所述料浆送出器包括第三管道，其在所述储存器10中邻近所述浸没区18处有一个进口。

21.第19项的设备，其特征在于所述料浆送出器包括与所述第一管道19相连的第三管道14。

22.第19项的设备，其特征在于所述料浆送出器包括与所述第二管道20相连的第三管道15。

23.第19项的设备，其特征在于所述剪切发生器是流体泵13。

24.第19项的设备，其特征在于提供了输送设备，用以从所述储存器中将从中送出的料浆的所述部分运走。

25.第24项的设备，其特征在于所述剪切发生器13用作所述输送设备。

26.19-25任一项的设备，还包括一个位于所述储存器10中所述浸没区18中的料浆搅拌器26。

27.19-25任一项的设备，其特征在于所述储存器10用作料浆增稠器。

28.19-25任一项的设备，其特征在于包括一个加压器，用以给所述料浆主体加压。

实施例

实施例1

将25％非洲铝土矿和75％巴西铝土矿的混合物消化得到红色泥浆的料浆，加入到大容积的增稠器中。增稠器底流的固含量达到大约53重量％，以及屈服应力的数量级为400Pa。将该泥浆从增稠器的底部送出是困难并不能实现的，并且位于几米开外的正排量泵的吸入端不能充分进料。通过加入如图2所示的再循环体系，在再循环回路中测得的屈服应力降低到100-120Pa，物料可以连续从增稠器中排出。用增塑泥浆给正排量泵进料，操作起来没有困难。用旋转粘度计进行所有屈服应力的测定。

实施例2

用于沉降类似上述实施例1中所述组合物的红色泥浆的增稠器，对连续操作而言，被限制用于底流含量为38-40％的固体，并避免增稠器出口经常堵塞。在该容器中建立再循环体系，该装置可以在52-55％固体数量级的浓度下不间断操作。

实施例3

内径为7.62cm的圆柱容器，其底部连接如美国专利5616831所示的循环泵和高剪切装置，在其中加入沉降后达到固含量为55％固体的红泥料浆。沉降后测得该料浆的屈服应力为485Pa。当打开泵时，泥浆不能通过连接泵的管道从柱体中取出。

用相同起始浓度的新料浆重复该试验，但是这次在泥浆沉积时，打开低流泵和线上搅拌器，并使料浆从盛有料浆的柱体底部进行再次注入。沉积几小时之后，固含量达到54.7％，并且测得该重塑泥浆的屈服应力为48Pa。然后装在柱体中的泥浆通过连接管道的支管完全移走，所述管道将这些泥浆再循环回到柱体的底部。

虽然上述实施例用铝土矿的消化残渣，红泥浆进行，但是同样的基本原理也可以用于如铜和各种钙盐的其它残渣，并获得类似的结果。虽然料浆的固含量随泥浆的性质变化，但是在泥浆具有剪切稀化粘塑行为，并且优选料浆的起始屈服应力不超过500Pa时，本发明的方法将极大提高实际上任何粘稠料浆从储存器中的送出能力。举几个测试了流变性能的例子，例如采矿残渣，如锌、金、铁矿或铂的尾矿以及焦油砂残余物。

实施例4

将铜尾矿料浆加入高容积深度增稠器。测得的固含量为大约68重量％的固体，屈服应力使该尾矿料浆不能由于重力从增稠器流到地沟中。用直径100mm、高200mm的圆柱体进行改良的混凝土塌落度试验，现场测定该屈服应力。在塌落度试验中所测直径越大，材料的粘性越小。根据屈服应力这可以解释成较低屈服应力对应较高塌落度值。测得的该增稠器的塌落度为130mm。用如图2所示的再循环系统，塌落度降低到165mm，并且泥浆可以通过控制阀排入地沟并到达附近的排泥区。

Claims (28)

1.一种从装盛所述料浆主体(16、17)的储存器(10)中送出具有剪切稀化粘塑性料浆的方法，所述料浆的粘度过高，难以将所述料浆流从所述储存器中直接抽出，该方法的特征在于：

从所述储存器(10)的所述下部经由一个出口(11)暂时抽出料浆，以形成抽出料浆流(19)，对所述抽出料浆施加剪切，以形成粘度降低的剪切稀化料浆流(20)，其经由与所述出口(11)相间隔的一个进口(12)流向所述储存器(10)的浸没区(18)，由此在所述进口和所述出口间形成足以夹带一部分所述高粘度料浆的料浆流，这样，在所述料浆主体之中、高粘度料浆(16、17)之下，形成粘度降低的剪切稀化料浆浸没区(18)，用以夹带所述的高粘度邻近料浆；和

从所述储存器(10)中送出一部分粘度降低的所述料浆(21、22)，其含有夹带的高粘度料浆。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述出口(11)和所述进口(12)相互之间的距离为0.2-10m。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于用于所述抽出料浆的所述剪切为50-1000Pa。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于粘度降低的料浆的所述部分从所述储存器中直接通过所述料浆主体中的所述浸没区永久送出。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于从所述出口(11)抽出的所述剪切稀化料浆的一部分不再经由所述进口(12)再进入储存器(10)，由此从储存器(10)中永久送出。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于经由所述进口(12)再循环进入储存器(10)的所述料浆与从所述储存器永久送出的所述料浆的净数量的体积比为0.25-10∶1。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于在将所述抽出料浆流进行所述剪切前，将粘度降低的料浆的所述部分(21)从所述抽出料浆流中送出。

8.根据权利要求1的方法，其特征在于在将所述剪切稀化料浆流经由所述进口(12)送回所述浸没区前，将粘度降低的料浆的所述部分(22)从所述剪切稀化料浆流中送出。

9.根据权利要求1的方法，其特征在于所述粘度降低的剪切稀化料浆具有的屈服应力为50-500Pa。

10.根据权利要求1的方法，其特征在于搅拌(26)所述浸没区(18)中的料浆。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于用旋转装置(26)搅拌所述料浆，转数为0.05-5rpm。

12.根据权利要求1的方法，其特征在于所述主体的所述浸没区(18)是邻近于所述储存器(10)下端的区域。

13.根据权利要求1的方法，其特征在于所述储存器(10)用作料浆增稠器，以便随着所述料浆穿过所述储存器向其下端移动，增加加入所述储存器的料浆的固含量，并且其中所述粘度降低的剪切稀化料浆流是在位于邻近所述储存器下端的所述浸没区中生成的。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于所述料浆增稠器是连续操作的，并且粘度降低的料浆的所述部分被连续从所述储存器中送出。

15.根据权利要求1的方法，其特征在于将所述料浆主体加压。

16.根据权利要求1的方法，其特征在于在粘度降低的所述区域外，所述料浆的屈服应力高达500Pa。

17.根据权利要求1的方法，其特征在于所述储存器用于量力增稠料浆，并且在所述重力增稠开始时立即形成剪切稀化料浆区。

18.根据权利要求1的方法，其特征在于从该储存器中送出的粘度降低料浆的所述部分夹带了一些所述邻近料浆。

19.一种用于装盛和输送高粘度料浆的设备，所述料浆的粘度太高，难以将所述料浆流从装盛所述料浆主体的储存器(10)中直接抽出，所述设备包括一个用以装盛所述料浆(16、17)主体的储存器(10)，用以将料浆加入所述储存器(10)上半部的设备，和一个用以将料浆从所述储存器(10)下半部抽出的出口(11)，

其特征在于，该设备还包括：

一个剪切发生器(13)，用以在所述主体之中、高粘度料浆(16、17)之下，形成粘度降低的料浆浸没区(18)，以夹带所述高粘度的邻近料浆；

与所述储存器出口(11)相连的第一管道(19)，用以从所述浸没区(18)抽出料浆，与所述第一管道(19)相连的所述剪切发生器(13)，用以剪切从所述第一管道(19)抽出的料浆，以及与所述剪切发生器(13)相连的第二管道20，其与所述储存器(10)里的进口(12)相连，用以将粘度降低的剪切稀化料浆从所述剪切发生器(13)送回到所述主体的所述浸没区(18)，所述出口(11)和所述进口(12)在所述区相互间隔，由此在所述进口和所述出口间形成足以夹带一部分所述高粘度料浆(16、17)的料浆流。

20.根据权利要求19的设备，其特征在于所述料浆送出器包括第三管道，其在所述储存器(10)中邻近所述浸没区(18)处有一个进口。

21.根据权利要求19的设备，其特征在于所述料浆送出器包括与所述第一管道(19)相连的第三管道(14)。

22.根据权利要求19的设备，其特征在于所述料浆送出器包括与所述第二管道(20)相连的第三管道(15)。

23.根据权利要求19的设备，其特征在于所述剪切发生器是流体泵(13)。

24.根据权利要求19的设备，其特征在于提供了输送设备，用以从所述储存器中将从中送出的料浆的所述部分运走。

25.根据权利要求24的设备，其特征在于所述剪切发生器(13)用作所述输送设备。

26.根据权利要求19-25中任一项的设备，还包括一个位于所述储存器(10)中所述浸没区(18)中的料浆搅拌器(26)。

27.根据权利要求19-25中任一项的设备，其特征在于所述储存器(10)用作料浆增稠器。

28.根据权利要求19-25中任一项的设备，其特征在于包括一个加压器，用以给所述料浆主体加压。

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