DD213363A1 - Verfahren zur erhoehung der trennschaerfe und/oder des ueberlauffeinkornausbringens von hydrozyklonen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhoehung der Trennschaerfe und/oder des Ueberlauffeinkornausbringens von Hydrozyklonen. Damit faellt sie in das Gebiet der mechanischen Verfahrenstechnik. Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Hydrozyklon unter gegebenen Trennbedingungen mit moeglichst hohem Feststoffgehalt des strangfoermigen Unterlaufaustragens zu betreiben. Damit soll eine hohe Trennschaerfe der Hydrozyklontrennung bei geringem Fehlkornaustrag im Unterlauf erreicht werden. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass die Fliessfaehigkeit der Suspensionsstroeme des Hydrozyklons durch Behandlung mit geeigneten chemischen Reagenzien und/oder Schwingungen verbessert und der Querschnitt der Unterlaufduese unter den bei normalen Betriebsbedingungen vorhandenen Grenzwert verkleinert wird. Die Erfindung besitzt vor allem fuer den Einsatz des Hydrozyklons als Schlaemmgeraet fuer die Anreicherung fein- und feinstkoerniger Wertstoffe wie Kaolin, Kreide, Bentonit, Talk u.a., Bedeutung. Darueber hinaus ist ihr Einsatz im Rahmen aller Prozesse der Feinkornklassierung, mechanischen Fluessigkeitsabtrennung oder Dichtesortierung mittels hydrozyklonen denkbar.

Description

Bautze, Heins

Dehnert, Werner A

Prey, Wolfgang

He Ifrieht, R.

Schubert, Heinrich

A^eJL

Verfahren zur Erhöhung der Trennschärfe und/oder des Überlauffeinkornausbringens von Hxdrozyklonen

Hydrozyklone finden in der Verfahrenstechnik in großem Umfang für die Peinkornklassierung, mechanische Flüssigkeitsat»trennung oder Dichtesortierung Verwendung.

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Der Hydrozyklon in seiner heute vorwiegend verbreiteten prinzipiellen Ausbildungsform wurde vor etwa 35 Jahren entwickelt. Die konstruktive Ausbildung und Arbeitsweise des Standardhydrozyklones gehören zum allgemeinen Kenntnisstand in der V erfahrens t e chnik·

Bei Einsatz des Hydrozyklons als Schlämmaggregat zur Gewinnung fein— und feinstkörnigen Wertstoffes im Überlauf ist anzustreben daS ein möglichst hoher Anteil der aufgegebenen Flüssigkeit durc die Üb er lauf d äs e ausgetragen wird., um bei hoher Trennschärfe der Hydrozyklcnklassieroing die WertstoffVerluste im Unterlaufstrom so gering wie möglich zu halten«

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kann diese Zielstellung durch Verringerung des Düsenverhältnisses H_nZl)_n erreicht werden.

(V Ge samt sus pens ions durchs a tz ; Y Suspensionsdurchsatz durch die Überlaufdüse} D„»D_ Unterlauf- bzw. Überlaufd ils endur chme s s er)

Hinsichtlich des Überlatifdüsendurchmessers D werden für eine optimale Arbeitsweise normaler Hydrozyklone Werte innerhalb der Grenzen. D (0,2 bis 0,4) D empfohlen. Wählt man im Sinne der obigen Forderung die obere Grenze von D 0,4 D, die bei gleichbleibendem Aufgabedruck gleichzeitig den höchstmöglichen Durchsatz des betreffenden Hydrozyklons garantiert, dann wäre eine Verringerung der feinstkörnigen WertstoffverI^-1JSte durch Verkleinerung des Unterlaufdüsendurchmessers Ii möglich. Hierbei kann-jedoch, eine untere Grenze des Unter lauf d ils endurchmessers nicht unterschritten werden. In der Praxis sind bisher kleinste Unter lauf diisendurchmesser von I) ' 0,3 IL üblich.

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Unterschreitet man den unter bestimmten Trennbedingungen des Hydrozyklons möglichen Unterlaufdiisendurchmesser, so kommt es zu Verstopfungen und zu einer allgemein unregelmäßigen und unbefrie digenden Arbeitsweise.

Sin wesentlicher Mangel des Einsatzes von Hydrozyklonen als Schlämmgerät für fein- bis feinstkömige Wertstoffe' besteht darin, daß sich Wertstoffverluste im Hydrozyklonunterlauf prinzipiell nicht vermeiden lassen. Diese Wertstoffverluste sind jedoch um so kleiner, je geringer die Fliissigkeitsmenge ist, die mit dem Grobgut durch die Unterlaufdiise ausgetragen wird. Sine Verringerung des Unterlaufsuspensionsanteiles ist durch Reduzierung des Verhältnisses von Unterlauf- zu Üb erlaufdüsendurchmesser möglich. Bei optimalem Überlaufdasendurchmesser ergibt sich allerdings eine untere Grenze des Diisenverhältnisses dadurch, daß mit

der Verringerung des Unterlaufdüsendurchmessers eine Zunahme des Feststoffvolumenanteiles des strangförmigen Unterlaufstromes einhergeht, die eine entsprechende Verschlechterung des Fließvermögens der Unterlaufsuspension mit sich bringt

Unterschreitet man bei einem gegebenen Hydrozyklon unter bestimmten Rohstoff- und Betriebsbedingungen einen unteren Grenzwert des Unterlaufdüsendurchmessers, so läßt sich eine stabile Arbeitsweise mit ungestörtem, verstopfungsfreiem Unterlaufaus- . trag der Dicksuspension nicht mehr gewährleisten

Verbesserte Bedingungen für einen störungsfreien Austrag des Unterlaufstromes mit hohem Peststoffvolumenanteil bei verkleinerter Unterlaufdüse lassen sich durch alle Maßnahmen erreichen] mit denen eine Verbesserung der Fließfähigkeit der Dicktrübe verbunden ist. Die erforderliche Verbesserung der Fließfähigkeil ist mit Hilfe von anorganischen oder organischen chemischen Reagenzien möglich, die eine dispergierende und damit verflüssigende Wirkung auf die dicke Suspension ausüben« Als Dispergiermittel können z.B. anorganische Elektrolyse (Natriumhydroxid ί Soda; Tfasserglas; Ortho-, Meta-,. Plyphosphata u. a.) , anionaktive organische Reagenzien {Karbonsäuren, Alkylsusfate, Alkansulfonate« Salze der Sulfosäuren, Polyacrylate u.s kationaktive organische Reagenzien (Amine, Polyamine u. a.), nie ionogene organische Reagenzien (Poiysacharide, Eiweißstoff, Gert stoffe, Plyäthylenoxide, Plyvinylalkohole, Plyäthylenäther, J21yacrylamide u.a.) geeignet sein.

Reben chemischen Reagenzien können sich auch auf die Suspension, übertragene Schwingungen (z.B. Ultraschall) dispergierend auswirken und die Fließfähigkeit der Suspension verbessern.

Die angestrebte Verflüssigung der Suspension mit Hilfe von Reagenzien wird im aligemeinen vor der Beaufschlagung des Hydrozyklones vorgenommen, um eine ausreichende Einwirkzeit der Dispergiermittel zu garantieren. Dabei ist die Zugabe der erforderlich Reagenzmenge zur Aufgabensuspension des Hydrosyklons in einem

vorgeschalteten Einwirkgefäß (Rührgefäß), da durch die Agitation eine "bessere und schnellere Dispergierung erreicht wird. Die vorgeschaltete Einwirkstufe kann entfallen, wenn die Dispergiermittel bereits in den der Hydrozyklonklassierung vorlaufenden Prozessen einer technologischen Yerarbeitungslinie zugegeben werden müssen "bzw. können. Der jeweils einzusetzende Reagenztyp und seine günstigste Konzentration in der Suspension sind· in jedem Falle auf den vorliegenden Feststoff und die physiko—chemischen Bedingungen in der Suspension abzustimmen. Die Reagenzkonzentration wird in der Regel im Bereich zwischen 0,01 $ bzw, 100 g/t Feststoff und 3 i» b.zw. 30 kg/t Feststoff liegen. Die optimale Konzentration für eine möglichst große Dispergierwirkung muß für die jeweils vorhandenen Suspensionsbedingungen durch geeignete Voruntersuchungen bestimmt werden.

Die dispergierte Suspension wird dem modifizierten Hydrozyklon aufgegeben, der sich vom herkömmlich eingesetzten Hydrozyklon durch einen kleineren Unterlaufdüsenquerschnitt (und eventuell geringelten Nenndurehmesser) unterscheidet. Durch die Kombination von Dispergiermittelwirkung und verkleinerter Unterlaufdüse bei sonst gleichen konstruktiven Parametern und Betriebsbedingungen des Hydrozyklons erzielt man höhere Feststoffgehalte des Unterlauf stromes, ohne die ordnungsgemäße Arbeitsv/eise des Hydro— zyklones zu beeinträchtigen.

Die Trennschärfe des Hydrozyklons wird generell erhöht, das Ausbringen von fehlausgetragenem Feinstkern im Unterlauf nimmt ab.

Ziel der Erfindung ist es, durch geeignete Maßnahmen günstigere Trennbedingungen im Hydrozyklon zu schaffen, durch die.ein ungestörter Unter lauf aus trag und eine allgemein befriedigende'Arbeitsweise auch dann noch gegeben sind, wenn mit Unterlaufdüsendurchmessern unterhalb des bisher möglichen und üblichen unteren Grenzwerten gearbeitet wird.

Angestrebt wird ein strangförmiger Unterlaufsuspensionsstrom mit möglichst hohem Volumenfeststoffgehalt, so daß der Feinkorniehlaustrag im Unterlauf auf ein Minimum reduziert und die Trennschärfe des Hydrozyklons verbessert werden. Dabei kann es gleichseitig notwendig sein, auch äen. ITenndurchmesser des Hydrozyklons zu verkleinern, um die mit der Verkleinerung der Unterlaufdüse verbundene Erhöhung der Trennkorngröße zu konpensieren.

Die Erfindung ist somit auf eine Senkung der Wertstoffverluste bei der Hydrozyklonklassierung ausgerichtet.

Bin geläuterter und in einem 200 mm-Hydrosyklon vorgeschlämmter Pullstoffkaolin für die Papierindustrie soll in einem Porzellanhydrozyklcn mit einem !Tenndurchmesser von 52 mm und einem Konuswinkel von 14 weitervera.rbeitet werden« Der vorgeschlammte Kaolin weist einen Anteil ll_f2 /um von etwa 21 i<i auf« Der 52 mm-Hydrozyklon ist mit einer Überlaufduse von 11 mm Durchmesser und einer Unterlaufdüse von 3,0 mm Durchmesser bestückt. Der vorgeschlammte Kaolin wird in eine Suspension mit einer Dichte von 1206 kg/m überführt. Diese Aufgabensuspension für den Hydrozyklon wird in einem Rührwerk mit 7 g eines Na-Polyphosphates (Grahamsches Salz) je kg Kaolin zusammengebracht. Die Temperatur der Suspension beträgt 20 0. Uach der Agitation erfolgt die Hydrozyklonschlämmung mit einem Einlaufdruck von 196 kPa· Durch den Einsatz von Dispergiermittel bei gleichzeitiger Verringerung des Unterlauf Querschnittes um 20 $> kann eine Verbesserung des Trennschärfekennwertes um etwa 0,2 Einheiten (etwa 15 $) im Vergleich zur Hydrozyklonschlämmung ohne Vorbehandlung mit Dispergiermittel und mit größerem Querschnitt der Unterlaufdu.se erreicht werden. Bei in beiden Fällen etwa gleichbleibender Absenkung des Anteiles 11,2 /um im Überlaufstrom relativ zum Aufgabestrom gelingt es, durch den Dispergiermitteleinsatz bei verkleinerter Unterlaufdüse ein um etwa 5 $ höheres Peinkornausbringen im Überlauf zu erzielen.

Claims (11)

1« Verfahren zur Erhöhung der Trennschärfe und/oder Erhöhung des Überlauffeinkornausbringens von Hydrozyklonen fur die Klassierung, Entwässerung oder Sortierung, gekennzeichnet, dadurch, daß eine Fließfähigkeit der Suspensionsströme des Hydrozyklones durch Behandlung mit geeigneten chemischen Reagenzien verbessert wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß gleichzeitig der Querschnitt der Unterlaufdüse, d. h. Verhältnis von Unterlauf- zu Üb erlaufdüsenquerschnitt des Hydrozyklones verkleinert wird.

3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Uenndurchmesser des Hydrozyklones verringert wird.

4. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Hydrozyklon für die Anreicherung fein- und feinstkörniger Rohstoffe wie, Kaolin, Kreide, Bentonik, Talk u.a., Verwendung findet.

5. Verfahren nach Punkt 4» gekennzeichnet dadurch, daß ein möglichst hoher ITeststoffvo Ium enan teil des strangförmigen Unterlaufstromes des Hydrozyklons angestrebt wird.

6. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß als chemische Reagenzien sog. Dispergiermittel anorganische Elektrolyte, anionaktive organische Reagenzien, kationaktive organische Reagenzien, ampholytische Reagenzien, nichtionogene organische Reagenzien Verwendung finden·

7. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch» daS die chemischen Reagenzien einzeln oder miteinander kombiniert werden.

8. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß von den chemischen Reagenzien vorzugsweise zwischen 0,01 $ bzw. 100 g je Feststoff der Aufgaben— suspension des Hydrozyklones und 3 °b bzw. 50 kg je t Feststoff zugegeben werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,. gekennzeichnet dadurch, daß die chemischen Reagenzien in die Aufgabensuspension des Hydrozyklons zugesetzt und gegebenenfalls mit dieser vor Aufgabe in den Hydrozyklon durchmischt werden,

10. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die chemischen Reagenzien bei vorlaufenden verfahrenstechnischen Prozessen^mit der Suspension zusammengebracht werden.

11. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die chemischen Reagenzien bei nachgeschalteten Verarbeitungsprczessen der Hydrozyklonprodukte.erforderlich sind.