DE1219443B

DE1219443B - Hydrocyclone for clarifying Trueben

Info

Publication number: DE1219443B
Application number: DEK53979A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Heckmann; Dipl-Ing Kurt Schmillen
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1964-09-11
Filing date: 1964-09-11
Publication date: 1966-06-23

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

BOIdBOId

Deutsche Kl.: 12 d-1/01German class: 12 d-1/01

Nummer: 1 219 443Number: 1 219 443

Aktenzeichen: K 53979IV a/12 dFile number: K 53979IV a / 12 d

Anmeldetag: 11. September 1964Filing date: September 11, 1964

Auslegetag: 23. Juni 1966Opening day: June 23, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrozyklon zum Klären von Trüben mit einer Siebfläche an einem Austragstutzen, beispielsweise zum Klären von kommunalen Abwässern, Abwässern der chemischen Industrie oder Abwässern aus der Kohle- und Erzaufbereitung und auf ein Verfahren zum Klären von Trüben unter Verwendung eines Hydrozyklons.The invention relates to a hydrocyclone for clarifying pulp with a sieve surface on one Discharge nozzles, for example for the treatment of municipal wastewater, wastewater from the chemical industry or wastewater from coal and ore processing and a process for clarifying Turbidity using a hydrocyclone.

Für die Behandlung von Trüben sind Hydrozyklone bekannt. Hierbei handelt es sich um Apparate mit einem im allgemeinen kurzen zylindrischen Teil und einem daran anschließenden kegeligen Abschnitt. Die zu behandelnde Trübe wird mit hohem Druck tangential in den zylindrischen Teil eingeführt. Dadurch wird der Trübe eine Rotationsbewegung mitgeteilt, so daß sie sich in einem äußeren Wirbel auf die Spitze des kegeligen Abschnittes zu bewegt. Hier kehrt sich die Bewegungsrichtung der Trübe um, und diese fließt dann in einem zentralen Wirbel einem an der Zyklondecke angeordneten Überlaufrohr zu. Feststoffteile, die dabei unter der Einwirkung der Fliehkraft nach ao außen getrieben werden, rutschen auf der Innenwand des Zyklons ab und verlassen diesen durch eine an der Spitze des kegeligen Abschnittes angeordnete Austrittsöfmung. Hydrocyclones are known for treating turbidity. These are devices with a generally short cylindrical part and an adjoining conical section. the The pulp to be treated is introduced tangentially into the cylindrical part with high pressure. Through this a rotational movement is imparted to the pulp, so that it is in an external vortex towards the tip of the tapered section to move. Here the direction of movement of the turbidity is reversed and it flows then in a central vortex to an overflow pipe arranged on the cyclone ceiling. Solid parts, which are driven outwards under the action of centrifugal force, slide on the inner wall of the cyclone and leave it through an outlet opening arranged at the tip of the conical section.

Trotz der hohen Fliehkräfte, die in einem Hydrozyklon auf die in der Trübe suspendierten Feststoffteile ausgeübt werden können, war es jedoch bis jetzt nicht möglich, den Hydrozyklon so zu betreiben, daß auch die sehr feinen Feststoffteile nach außen gelangen und zusammen mit den gröberen Teilen durch die Zyklonspitze ausgetragen werden. Diese sehr feinen Teile wurden vielmehr stets mit dem Überlauf abgeführt. Infolgedessen hat man Hydrozyklone bisher nur zum Eindicken von Trüben oder zum Klassieren bzw. Sortieren der darin suspendierten Feststoffteile benutzt.Despite the high centrifugal forces acting in a hydrocyclone on the solid matter suspended in the pulp can be exercised, however, it has not been possible to operate the hydrocyclone so that even the very fine solid particles get to the outside and pass through together with the coarser parts the cyclone tip are discharged. Rather, these very fine parts were always with the overflow discharged. As a result, hydrocyclones have hitherto only been used for thickening pulp or for classifying or sorting the solid particles suspended therein.

Die Erfindung ist dagegen aus der Aufgabe entstanden, einen Hydrozyklon zu schaffen, der auch bei der Behandlung von Trüben mit sehr feinen Feststoffteilen einen im wesentlichen klaren Überlauf liefert. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Siebfläche vor dem Uberlaufrohr angeordnet ist und die lichte Weite der Sieböffnungen so ausgelegt ist, daß in den Hydrozyklon eingegebene schwimmfähige Formkörper zurückgehalten werden.The invention, on the other hand, arose from the task to create a hydrocyclone that can also be used to treat pulp with very fine solid particles provides a substantially clear overflow. The solution to this problem is that the The sieve surface is arranged in front of the overflow pipe and the clear width of the sieve openings is designed so that floatable moldings entered into the hydrocyclone are retained.

Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Hydrozyklons werden die darin befindlichen Körper infolge ihres geringeren spezifischen Gewichtes als die Flüssigkeit der Trübe, nach innen gedrängt und sammeln sich in Form eines im gleichen Drehsinn wie die Trübe rotierenden Paraboloids im Mündungsbereich des Überlaufrohres an. Infolgedessen treten diejenigen feinen Hydrozyklon zum Klären von TrübenWhen operating the hydrocyclone according to the invention, the bodies located therein are due to their lower specific gravity than the liquid of the sludge, pushed inwards and collect in Shape of a paraboloid rotating in the same direction as the pulp in the mouth area of the overflow pipe at. As a result, those fine hydrocyclones occur to clarify pulp

Anmelder:Applicant:

Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft,Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft,

Köln-DeutzCologne-Deutz

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Wolfgang Heckmann,Dipl.-Ing. Wolfgang Heckmann,

Bergisch-Gladbach;Bergisch Gladbach;

Dipl.-Ing. Kurt Schmillen f, Köln-HolweideDipl.-Ing. Kurt Schmillen f, Cologne-Holweide

Feststoffteile, die unter der Einwirkung der Fliehkraft nicht nach außen getrieben, sondern zu dem inneren Wirbel hin gedrängt werden, in die Lücken zwischen den einzelnen Körpern ein. Auf dem Wege durch diese Lücken erfahren die feinen Feststoffteile eine häufige Umlenkung, so daß sie teils an die Formkörper anprallen und auf diesen haften bleiben, teils unter sich aneinanderstoßen und zu Agglomeraten zusammenballen. Die an den Körpern haftenden Feststoffteile sammeln sich im Laufe der Zeit auf diesen an und werden schließlich durch die gegenseitige Reibung der Körper ebenfalls in agglomeriertem Zustand von ihnen gelöst. Die so zu gröberen Körnern agglomerierten feinen Feststoffteile folgen nun der auf sie ausgeübten Fliehkraft. Sie werden daher nach außen getrieben und treten zusammen mit den von Natur aus gröberen Feststoffteilen durch die Zyklonspitze aus. Auf diese Weise wird ein Überlauf gewonnen, der praktisch frei von Feststoffteilen ist.Solid particles that are not driven outwards under the action of centrifugal force, but to the inside Vertebrae are pushed into the gaps between the individual bodies. On the way through These gaps experience the fine solid particles a frequent deflection, so that they are partly on the moldings collide and stick to it, sometimes collide with one another and agglomerate into agglomerates. The solid particles adhering to the bodies collect on them over time and finally the bodies are also in an agglomerated state due to the mutual friction solved by them. The fine solid particles agglomerated into coarser grains now follow them exerted centrifugal force. They are, therefore, driven outward and coincide with those of nature from coarser solids through the cyclone tip. In this way an overflow is obtained, which is practically free of solid particles.

Die Körper, mit denen der Zyklon teilweise gefüllt ist, bestehen vorteilhaft aus Kugeln oder kurzen Zyiinderstücken mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 8 mm, und der Hydrozyklon ist zweckmäßig zu etwa 30 bis 60 % seines Volumens mit den Körpern gefüllt.The bodies with which the cyclone is partially filled advantageously consist of balls or short cylinder pieces with a diameter of about 3 to 8 mm, and the hydrocyclone is convenient to about 30 to 60% of its volume is filled with the bodies.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Sieb zum Zurückhalten der Körper als hohler Kegelstumpf ausgebildet ist und in Fortsetzung des Überlaufrohres in das Innere des Zyklons hineinragt. Hierdurch ist dafür gesorgt, daß der geklärten Flüssigkeit bei Durchgang durch das Sieb ein großer freier Querschnitt zur Verfügung steht und das Sieb demgemäß nur einen geringen Strömungswiderstand bietet.An advantageous embodiment of the invention is that the sieve to hold back the body Is designed as a hollow truncated cone and in continuation of the overflow pipe in the interior of the Cyclone protrudes. This ensures that the clarified liquid passes through the Sieve a large free cross-section is available and the sieve accordingly has only a low flow resistance offers.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigtIn the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely shows

F i g. 1 schematisch einen Hydrozyklon im mittleren Längsschnitt undF i g. 1 schematically shows a hydrocyclone in the middle longitudinal section and

609 580/254609 580/254

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie Π-ΙΙ in F i g. 1.F i g. 2 shows a section along the line Π-ΙΙ in F i g. 1.

Der Hydrozyklon weist ein zylindrisches Teil 1 mit der Decke 2 und dem tangential einmündenden Zulaufrohr 3 für die zu klärende Trübe auf. Das Zulaufrohr 3 besitzt vorteilhaft einen schmalen rechteckigen Querschnitt von etwa gleicher Höhe wie der zylindrische Teil 1. An diesem Teil schließt sich ein kegenger Abschnitt 4 an, dessen untere Spitze mit einem Ventil 5 versehen ist. In den Zyklon mündet von oben her ein zentrales Überlaufrohr 6. Dieses Rohr taucht zweckmäßig so weit in den Zyklon ein, daß sein unterer Rand etwa mit dem unteren Rand des zylindrischen Teiles 1 abschließt. Hier ist an das Rohr 6 ein in den kegeligen Abschnitt des Zyklons hineinragendes, als Hohlkegelstumpf ausgebildetes Sieb 7 angeschlossen. Das Innere des Zyklons ist teilweise mit kugeligen Körpern 9 gefüllt, die einen Durchmesser von etwa 3 bis 8 mm und ein geringeres spezifisches Gewicht als die flüssige Phase der zu klärenden Trübe besitzen. Der Füllungsgrad des Zyklons mit den Körpern hängt von der jeweils zu klärenden Trübe ab und beträgt etwa 30 bis 60 %>. Im Betrieb wird dem Zyklon die zu klärende Trübe, beispielsweise Abwasser einer Steinkohlenwäsche, das Feststoffteile (Kohle und Bergeabrieb) bis zu einer Korngröße von etwa 0,2 τη τη enthält, mit hohem Druck durch das Rohr 3 zugeführt. Hierdurch wird der Trübe in dem zylindrischen Teil 1 eine Rotationsbewegung von so großer Geschwindigkeit aufgezwungen, so daß sie in einem äußeren Wirbel 10 der Spitze des kegeligen Zyklonabschnittes 4 zuströmt. Im Bereich dieser Spitze kehrt sich die Bewegungsrichtung der Trübe um, um dann in einem zentralen Wirbel 11 von gleichem Drehsinn wie der Wirbel 10 nach oben zu steigen.The hydrocyclone has a cylindrical part 1 with the ceiling 2 and the tangentially opening inlet pipe 3 for the turbidity to be clarified. The inlet pipe 3 advantageously has a narrow rectangular one Cross-section of about the same height as the cylindrical part 1. A kegenger closes at this part Section 4, the lower tip of which is provided with a valve 5. The cyclone flows from above forth a central overflow pipe 6. This pipe expediently dips so far into the cyclone that its lower one Edge is approximately flush with the lower edge of the cylindrical part 1. Here is a 6 on the pipe In the conical section of the cyclone protruding, formed as a hollow truncated cone screen 7 connected. The interior of the cyclone is partially filled with spherical bodies 9 that have a diameter from about 3 to 8 mm and a lower specific weight than the liquid phase of the pulp to be clarified own. The degree of filling of the cyclone with the bodies depends on the respective turbidity to be clarified and is about 30 to 60%>. During operation, the cyclone receives the turbidity to be clarified, for example waste water a coal washing machine that removes solid particles (coal and debris) up to a grain size of approx 0.2 τη τη, fed through the pipe 3 at high pressure. This causes the turbidity in the cylindrical Part 1 imposed a rotational movement of such great speed, so that they in one outer vortex 10 of the tip of the conical cyclone section 4 flows towards it. In the area of this tip it returns the direction of movement of the pulp is reversed, then in a central vortex 11 of the same direction of rotation as the vertebra 10 rise to the top.

Auf Grund der Rotationsbewegung der Trübe werden die in dem Zyklon befindlichen Körper, die wie gesagt ein geringeres spezifisches Gewicht als der flüssige Anteil der Trübe besitzen, nach innen gedrängt und sammeln sich als ein im gleichen Drehsinn wie die Trübe rotierendes Paraboloid um das in den Zyklon eintauchende Überlaufrohr 6 und das Sieb 7 an.Due to the rotational movement of the slurry, the bodies in the cyclone that are like said to have a lower specific weight than the liquid portion of the sludge, pushed inwards and collect as a paraboloid rotating in the same direction as the turbidity around the in the cyclone immersing overflow pipe 6 and the sieve 7 on.

Unter der Einwirkung der Fliehkraft, die infolge der Rotationsbewegung der Trübe auf die darin suspendierten Feststoffteile ausgeübt wird, werden die gröberen Feststoffteile nach außen getrieben. Sie rutschen dann auf der Innenwand des Zyklons ab und verlassen diesen durch das an der unteren Zyklonspitze angeordnete Ventil 5. Dabei ist dieses so weit geöffnet, daß die Feststoffteile mit einer so großen Trübemenge ausgetragen werden, daß keine Verstopfung des Ventils eintreten kann. Die sehr feinen Feststoffteile, die unter der Einwirkung der Fliehkraft nicht nach außen gelangen, sondern zu dem inneren Wirbel 11 hin gedrängt werden, treten zusammen mit der dem Sieb 7 zufließenden Trübe in die Lücken zwischen den einzelnen Kugeln ein. Auf dem Wege durch diese Lücken wird die Trübe in eine Vielzahl feiner Ströme aufgeteilt, und diese Ströme erfahren eine häufige Umlenkung mit der oben beschriebenen Wirkung, daß die noch in der Trübe enthaltenen feinen Feststoffteile zu Agglomeraten zusammenballen. Die so zu gröberen Körnern agglomerierten feinen Feststoffe folgen nun der auf sie durch die Rotationsbewegung ausgeübten Fliehkraft und werden daher an die Innenwand des Zyklons getrieben. Auf ihr rutschen sie nach unten und verlassen den Zyklon zusammen mit den von Natur aus gröberen Feststoffteilen durch das Ventil 5. Auf diese Weise wird ein Überlauf gewonnen, der im wesentlichen frei von Feststoffteilen ist.
Als Ausgangsmaterial für die Körper eignen sichUnder the action of the centrifugal force, which is exerted on the solid parts suspended in it as a result of the rotational movement of the sludge, the coarser solid parts are driven outwards. They then slide off the inner wall of the cyclone and leave it through the valve 5 located at the lower tip of the cyclone. This is so open that the solid particles are discharged with such a large amount of turbidity that the valve cannot clog. The very fine solid particles, which do not reach the outside under the action of centrifugal force, but are pushed towards the inner vortex 11, enter the gaps between the individual balls together with the sludge flowing to the sieve 7. On the way through these gaps, the sludge is divided into a multitude of fine streams, and these streams are frequently deflected with the effect described above that the fine solid particles still contained in the sludge agglomerate to form agglomerates. The fine solids agglomerated into coarser grains now follow the centrifugal force exerted on them by the rotational movement and are therefore driven against the inner wall of the cyclone. They slide down on it and leave the cyclone together with the naturally coarser solid matter through the valve 5. In this way, an overflow is obtained which is essentially free of solid matter.
As a starting material for the body are suitable

z. B. Kunststoffe, deren spezifisches Gewicht geringer als die Wichte der flüssigen Trübephase ist und die durch die Trübe nicht angegriffen werden. Die Körper können jedoch auch hohl ausgebildet sein und dann aus einem Material, beispielsweise Metall, bestehen, dessen spezifisches Gewicht größer als das der Flüssigkeit ist.z. B. plastics whose specific weight is less than the weight of the liquid cloud phase and which are not attacked by the turbidity. However, the bodies can also be hollow and then consist of a material, for example metal, the specific weight of which is greater than that of the Liquid is.

Damit die Körper 9 beim Stillsetzen des Hydrozyklons nicht durch das Ventil 5 austreten, ist dieses vorteilhaft mit einer Steuereinrichtung versehen, die bewirkt, daß das Ventil beim Abschalten des Trübezuflusses zu dem Zyklon automatisch geschlossen wird.So that the body 9 does not exit through the valve 5 when the hydrocyclone is stopped, this is advantageously provided with a control device which causes the valve to automatically close when the flow of sludge to the cyclone is switched off will.

Claims

Patent claims:

1. Hydrocyclone for clarifying pulp with a sieve surface on a discharge nozzle, thereby characterized in that the sieve surface (7) is arranged in front of the overflow pipe (6) and the clear width of the sieve openings is so designed is that entered into the hydrocyclone buoyant molded body (9) retained will.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sieve (7) for retention the body (9) is designed as a hollow truncated cone and as a continuation of the overflow pipe protrudes into the interior of the hydrocyclone.

3. A method for clarifying pulp using a hydrocyclone according to claim 1 and 2, characterized in that the shaped bodies introduced into the hydrocyclone from balls or short cylinder pieces with a diameter of about 3 to 8 mm exist.

4. The method according to claim 3, characterized in that the hydrocyclone to about 30 up to 60% of its volume is filled with the moldings.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1053 472;
Belgian patent specification No. 515 859.

1 sheet of drawings