DE2038153C3

DE2038153C3 - Vorrichtung zum Abtrennen von suspendierten Feststoffen aus einer wäßrigen Suspension

Info

Publication number: DE2038153C3
Application number: DE2038153A
Authority: DE
Inventors: Shigemasa Tanaka
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1969-08-06
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE2038153B2; CS163221B2; JPS542632B1; CA946750A; NL143431B; NL7009346A; DE2038153A1; FR2056585A5; GB1310695A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abtrennung von suspendierten Feststoffen, wie Tone, Metallmineralien. Metallhydroxyden oder organischen Stoffen, aus einer wäßrigen Suspension unter Zugabe von hochmolekularen Polyacrylverbindungen als Flob kungsmhiel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Als Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus Suspensionen werden die Ausfällung, die Flotation und die Filtration angewendet Diese Verfahren haben sich bewährt zum Trennen einer Suspension in reine Flüssigkeit und eine Aufschlämmung, die den Feststoff angereichert enthält. Bei den bekannten Verfahren sind jedoch zeitraubende und kostspielige Weiterbehandlungen erforderlich, um durch Konzentration und Entwässerung zum Feststoff zu gelangen. Zusätzliche Schwierigkeiten treten auf, wenn der Feststoff in feinen Teilchen suspendiert ist.

Diese bisher unvermeidlichen Ergebnisse verursachen bei der mechanischen Entwässerung der Aufschlämmung, z. B. mittels Druck- oder Vakuumtiitwässerungsvorrichtungen, hohen Arbeits- und Vorrichtungsaufwand. Verschiedene Entwässerungsvorrichtungen sind sehr kostspielig, und auch das Filtertuch hat eine kurze Lebensdauer. Ferner ist die Arbeitsüberwachung schwierig, und auch bezüglich Sicherheit und Gefährdung des Arbeitspersonals bestehen Probleme.

Nach einem bekannten Verfahren wird ein anorganisches Koaguliermittel oder eine hochmolekulare Verbindung (im folgenden kurz Polymerisat genannt) zugegeben und z. B. unter Rühren in die Suspension eingemischt, wodurch der suspendierte Feststoff koaguliert und sich in Form von großen Flocken von der Flüssigkeit trennt Es entstehen zwar große Flocken, aber die Adhäsion der Teilchen ist in diesen Flocken so schwach, daß sie äußerst leicht zerbrechlich sind.

Außerdem haben diese Flocken einen großen Wassergehalt, wodurch die Weiterbehandlung zur Entwässerung schwierig ist Wenn der abgetrennte Feststoff in Form von Flocken vorliegt kann er nicht durch Sieben entwässert werden. Durch ihren geringen Zusammenhalt ist es sehr schwierig, die Flocken von der Flüssigkeit zu trennen. Die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens ist daher gering. Selbst bei Verwendung eines Druckwa!- zenentwässerers erreicht man nicht den gewünschten Entwässerungsgrad, wenn man das flockenförmige Produkt unmittelbar aus dem Behandlungsbehälter auf einen flachen Boden fließen läßt, ergibt sich ein flüssiger Schlamm, der nicht aufgehäuft werden kann und schwer zu entwässern ist Auch bei Verwendung einer Vakuumoder Drucknitrieranlage wird der suspendierte Feststoff

•to nur flockig koaguliert und, obwohl die hOlymerisatzugabe an sich die Filtriergeschwindigkeit begünstigt, erhält man nicht den gewünschten Leistungsgrad. Die nach diesem bekannten Verfahren arbeitenden Vorrichtungen sind also unbefriedigend bezüglich Leistung, Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit, insbesondere wegen der komplizierten und beschwerlichen Nachbehandlung zur Entwässerung.

Aus der australischen Patentschrift 2 00 682 ist es bekanntgeworden. d>e bisher üblichen, aber wegen der großen Zusatzmengen nachteiligen anorganischen Flokkungsmittel durch hochpolymere Acrylverbindungen zu ersetzen. Nach dem in dieser Patentschrift beschriebenen Flockungsverfahren werden 0.045 bis 0,91 g pro kg Feststoffgehalt zugesetzt. Die Durchmischung soll

κ schnell erfolgen, worauf die behandelte Suspension in eine Ruhc/one überführt wird, um die Agglomerate zu entwickeln. Als Rührgeschwindigkeiten sind 100 und 300 U/min angegeben, wobei nach den Ausführungsbeispielen kein Unterschied bezüglich der Filtralionsmen ge bzw der F.ntwässerungseffektivität besteht.

Dieses Verfahren führte 1954 zwar zu einem Fortschritt bezüglich der Ausflockung und wohl auch einer besseren Konsistenz der Flocken, aber man erhielt doch nur die schwer filtrierbaren Flocken, zu deren Abtrennung aufwendige Vakuumfiltriergeräte erforderlich sind. Ein körniges Produkt, das auf einfachen Sieben oder gar als Haufwerk zu entwässern ist, wurde nicht erhalten. Bezeichnend für die Entwicklung ist, daß die

Inhaberin des australischen Patents einen weiteren technischen Fortschritt nicht in der Entwicklung vorrichtungstechnischer Maßnahmen suchte, sondern — wie aus einer sieben Jahre späteren Patentanmeldung (DE-AS 12 54 942) hervorgeht - eine Verbesserung auf chemischem Wege suchte, indem zuerst ein anionisches und anschließend ein kationisches Polymer zugemischt wird. Aber auch hier erreichte man nur eine Flockung und keine Granulierung, bei der ein körniges Produkt entsteht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Vorrichtung zur Abtrennung von in Flüssigkeiten suspendierten Feststoffen so auszubilden, daß man mit einfachen Mitteln den Feststoff in Form von gut entwässerbaren festen Körnern erhält

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhält man diesen körnigen Feststoff unmittelbar aus der zu behandelnden Flüssigkeit Eine Flockenbildung findet nicht statt Die Feststoffabtrennung wird kontinuierlich durchgeführt

Die Vorrichtung ist auch wirksam, wenn der Feststoff in sehr feinen Teilchen suspendiert ist. Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewonnenen festen Körner kann man zur Entwässerung gut aus der Flüssigkeit absieben oder auch hakenförmig aufschütten.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Behandlungsbehälter verwendet, dessen Innenkonstruktion dem Fluß der Suspension kein Hindernis bietet, wie etwa Prallbleche oder Umlenkbleche.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der suspendierte Feststoff in eine körnige Feststoffmasse umgewandelt die in hohem Maße entwässerbar ist, so daß im Vergleich mit dem Stand der Technik, gemäß dem flockige Massen entstehen, die Filtriergeschwindigkeit etwa verdreifacht wird und die Feststoffmasse leicht und wirksam durch Pressen, z. B. mittels einer Walzenpresse, entwässert werden kann.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltenen Körner sind in sich so fest, daß sie z. B. mit einer Pinzette im Behandlungsbehälier ergriffen werden können. Durch ihren geringen Wassergehalt wird die Nachbehandlung sehr vereinfacht.

Da man aus dem suspendierten Feststoff unmittelbar eine körnige Feststoffmasse mit verhältnismäßig geringem Wassergehalt bekommt, kann man diese auf einen flachen Boden ausfließen lassen und aufhäufen, wobei das Wasser sofort von innen herausfließt. Man erhält einen Feststoffhaufen, der gut zu verladen und zu transportieren ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sird in den Unteransprüchen beschrieben.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Behandlungsbehälter im Vertikalschnitt;

Fig,2 zeigt die prinzipielle Arbeitsweise der Vorrichtung;

Fig,3 zeigt im Diagramm die Verteilung der Korngröße des granulierten Feststoffes;

Fig,4 und 5 sind Prinzipskizzen weiterer Ausfuhr rungsformen;

Fig.6 zeigt ein weittres Ausführungsbeispiel des Behandlungsbehälters.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis 3 wird in den Behandlun^sbehälter A eine Suspension durch dar Zuführrohr 1 eingeleitet. Die Suspensionskonzentration wird auf über 10 g/I eingestellt Wahlweise wird Calciumhydroxid der Suspension zugegeben, wobei die Konzentration vorzugsweise bei etwa 0,05 bis 1,5 g/kg Suspensionsflüssigkeit liegt Im Behandlungsbehälter A wird aie Konzentration an suspendiertem Feststoff auf über 50 g/I gehalten, und es wird in der Suspension eine gleichmäßig kreisende Strömung mittels Rührflügeln 2 oder einer Strahlströmung erzeugt Gleichzeitig wird ein Polymerisat durch das Zuführrohr 3 eingegeben. Der suspendierte Feststoff wird koaguliert und infolge der kreisenden Strömung nach und nach granuliert und schließlich durch das Überlaufrohr 4 in Form einer gut zu entwässernden, feste Körner enthaltenden Aufschlämmung abgezogen. Diese Granulierung gestattet eine leichte Trennung der Suspension in Flüssigkeiten

2ΰ und Feststoffe und eine leichte Entwässerung.

Die Konzentration des suspendier η Feststoffes der zugeführten Sumension steht in enger be- iehung zu der Erzeugung von körnigem Feststoff. Wie gefunden wurde, wird die Erzeugung von körnigem Feststoff -im so mehr gefördert, je höher die Konzentration an Suspenr Onsfeststoff ist. Wenn allerdings die Konzentration 500 g/l übersteigt, wird es schwierig, die erforderliche kreisende Strömung im Behandlungsbehälter hervorzurufen. Hingegen erhält man bei einer

jo Konzentration unterhalb 10 g/l kaum dre gewünschten festen Körner. Deshalb muß die Feststoffkonzentration der Rohsuspension zwischen 10und 500 g/l liegen.

Ferner besteht auch eine enge Beziehung zwischen der Konzentration des suspendierten Feststoffes im

η BehandlungsbehältwT und der Erzeugung von festen Körnern. Wenn d'e im Behandlungsbehälter entstehende Feststoffkon7entration unterhalb 30 g/l ist, so kann man die gewünschten festen Körner kaum bekommen. Bei einer Konzentration von 50 g/l eniStehe.i die Körner leicht, und ganz ausgezeichnet erhält man granulierte Massen bei einer Konzentration oberhalb 70 g/l. Bei über 500 g/l ist es schwierig, die kreisende Strömung zu erzeugen Demzufolge muß die Suspensionskonzentration im Behandlungsbehälter zwischen 30 und 500 g/l liegen.

Die zuzugebenden Polymerisate sind in Übereinstimmung mit der Art der Suspension zu wählen. Beispielsweise sind anionische oder nichtionische Polymerisate wirksam bei Suspensionen, die Ton in großer Menge enthalten, während man für Suspensionen, die vorwiegend organische Substanzen enthalten, mit Erfolg kationische oder nichtionische Polymerisate verwendet. Besonders geeignet sind Polymerisate des Acry'-irr.ids, der Acrylsäure und des Vinyls. Es wurde gefunden, daß zwischen der Granulierwirksamkeit und dem Molekulargewicht der Polymerisate nin enger Zusammenhang besteht. Verwendet man z. B. ein Polyacrylamid v.->n zu niedrigem Molekulargewicht, erzielt man zwar eine Koagulierung. aber keine Granulierung. Eine Granulierwirkung setzt ein. wenn das Molekulargewicht oberhalb 5QQ QQQ liegt und steigert sich bei einem Molekulargewicht oberhalb 1 000 000, Die beste Wirkung erzielt fnsn bai Molekular' gewichten im Bereich Von 5 bis 6 Millionen. Das Polymerisat soll also ein Molekulargewicht oberhalb 1 000 000 haben.

Die je nach Art der Suspension und des Polymerisats zu wählende Zusatzmenge kann bei etwa 0,2 bis 2 g/kg

suspendiertem Feststoff liegen, wenn ein festes Polymerisat verwendet wird. Die für ein schnelles Ausfallen des suspendierten Feststoffes erforderliche Polymerisatmenge kann im Bereich von 0,05 bis 0,1 g/kg Feststoff liegen. Es ist darauf zu achten, daß das Polymerisat in einer zweckmäßigen Menge zugesetzt wird. Wenn man unterhalb des günstigen Bereiches bleibt, entstehen lediglich Flocken, und oberhalb des günstigen Bereiches entstehen sehr große Flocken mit hohem Wassergehalt.

Zur Erzeugung der kreisenden Strömung im Behändlungsbehälter A können verschiedene Mittel angewendet werden. Man kann ein mechanisches System, z. B. von Rührflügel 2, oder einem Strahlstrom, bei dem ein Wasser- oder Luftstrahl in den Behandlungsbehälter eingeleitet wird, anwenden.

Die gebräuchlichen Rührbehälter haben meistens an der Innenwandung Stauscheiben oder sie sind rechtek· kig, um die Durchmischung und Rührung zu erleichtern. Behälter mit Stauscheiben od. dgl. sind für die Durchführung der Erfindung nicht geeignet, da die kreisende Strömung der Flüssigkeit gestört und die Erzeugung von körnigem Feststoff beeinträchtigt wird. Insbesondere bei großen Stauscheiben wird zwar eine gute Durchmischung erzielt, jedoch werden keine ^festen Körner erhalten. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Behändlungsbehälter A werden paddeiförmige Rührflügel 2 verwendet, deren Durchmesser bei etwa 60 bis 90% des Behälterdurchmessers liegt. Zur Erzeugung der gewünschten kreisförmigen Strömung wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 bis 3 m/sec gearbeitet, Wenn die Umfangsgeschwindigkeit unterhalb 0,5 m/sec liegt, wird den Feststoffteilchen ihre Fähigkeit zur freien Bewegung in der Flüssigkeit genommen. Bei einer Umfangsgeschwindigkeit oberhalb 3 m/sec erhält man eine geringere Korngröße oder schließlich nur ein kleinfiockiges Produkt. Die Umfangsgeschwindigkeit kann entsprechend Form und Größe der Rührflügel geändert werden, aber um ein bezüglich Körnigkeit besseres Produkt zu erhalten, werden vorzugsweise die Fließbedingungen im Behälter so eingerichtet, daß die kreisende Strömung unter solchen Verhältnissen entsteht, daß die Bewegung bzw. Schwimmfähigkeit der 3U3f>ii~tuiil ictt t C-siliLnuclH-liCfl llclllC dt! HIICl GfCfIZC liegt.

Eine Siebklassierung im Wasser, die beim Stand der Technik nicht möglich ist. kann leicht durchgeführt werden.

Die scheinbare Verweilzeit der Suspension im Behandlungsbehäiter A ist je nach der Natur der Suspension verschieden. Zum Beispiel entsteht bei manchen Suspensionen in 1 bis 2 Minuten der körnige Feststoff, während bei anderen Suspensionen 20 bis 30 Minuten erforderlich sind. Im allgemeinen erhält man bei kurzer Verweilzeit wenig körnigen Feststoff, und es steigert sich die Granulierung mit der Ausdehnung der Verweilzeit bis zu einem gewissen Grad. Bei Oberschreiten der optimalen Verweilzeit verschlechtert sich nach und nach die Beschaffenheit der körnigen Feststoffteilchen, was schwer zu erklären ist Für die Erzielung von optimalen Ergebnissen soll daher der geeignete Bereich der Verweilzeit für jede Suspension vorher ermittelt werden.

Fig. 2 zeigt die prinzipielle Arbeitsweise der Vorrichtung, gemäß der die Konzentration des suspendierten Feststoffes oberhalb 10 g/I liegt. Die entständene Aufschlämmung von körnigem Feststoff fließt vom Behandlungsbehäiter A direkt auf einen ebenen, festen, z. B. aus Beton bestehenden Boden 5. wobei die Körner in einen hügclförmigcn Haufen aufgeschüttet werden. Der Haufen wird kurze Zeit liegen gelassen, wobei das an den Feststoffkörnern befindliche Wasser sofort und von selbst ausfließt und von dem Abzugskanal 6 abgeleitet wird, worauf die entwässerte körnige Masse durch irgendwelche Transportmittel weggeführt werden kann. Das Diagramm der Fig.3 zeigt die Verteilung der Korngrößen.
F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform für die Verarbei-

lung einer Suspension, bei der die ursprüngliche Konzentration des suspendierten Feststoffes unterhalb 10 g/l liegt Um die Konzentration auf über 10 g/l zu erhöhen, ist eine Konzentriervorrichtung, z. B. eine Ausfällungsvorrichtung 8, vorgesehen. Von dieser wird die auf die gewünschte Konzentration eingestellte Flüssigkeit in den Behandlungsbehäiter A geleitet, wo sich die kreisende Strömung bildet.

Für den Fall, daß ein kleiner Teil des zugesetzten Polymerisats in der vom Feststoffhaufen 7 abfließenden Flüssigkeit verbleibt, wird gemäß Fig.5 diese zurückgeleitet und dem Rohwasser zugemischt. Hierbei kann die Ausfällungsgeschwindigkeit des suspendierten Feststoffes 100 mm/min oder auch höher sein, und man erzielt eine Konzentrierung der Suspension.

In den Figuren bedeuten:

9 ein Regelventil im Zuführrohr 1,
10 ein Antriebsmittel für die Rührflügelwelle 11,

12 ei; Ableitungsrohr für reines Wasser,

13 ein Zuführrohr für unbehandeltes Wasser,
^J0 14 ein Rückführrohr und

15 eine Pumpe.

Die gewonnenen Feststoffkörner haben hohe mechanische Festigkeit und Beständigkeit und können im Wasser ausgesiebt werden. Die Verteilung der Korngröße des ausgesiebten Feststoffes ist aus dem Diagramm der Fig.3 ersichtlich. Die Korngröße wird zwar beeinflußt durch die Art der Suspensionsflüssigkeit öder durch das angewendete Polymerisat oder durch die Arbeitsbedingungen. Dies hat jedoch nur geringen Einfluß auf die Entwässerbarkeit. Selbst wenn der Korndurchmesser z. B. unterhalb 0,5 mm liegt, kann man ^Ui ciiivr aasci ii, ud tiii liGiTitgCr ünxj Τ,ΐ*.,,» w,· nwiMgC* Feststoff vorliegt.

Eine mit der vorliegenden Vorrichtung gewonnene Probe hatte einen Wassergehalt von 50 bis 60 Gew.-%. Hingegen hatte eine nach dem Stand der Technik unter sonst gleichen Bedingungen gewonnene und langsam mittels eines feinmaschigen Siebes aus dem Wasser

so genommene, flockige Probe einen Wassergehalt von etwa 70 bis 75 Gew.-%.

Bei der Ausführungsform nach Fig.6 hat der Behandlungsbehäiter A. der eine zylindrische Form aufweist, nahe seinem Boden eine Einlaßöffnung 21, die mit dem Zuführrohr 20 für die Suspension verbunden ist. Eine weitere Einlaßöffnung 23 mit Zuführrohr 22 ist für die Zuführung des Polymerisats vorgesehen. Am oberen Teil des Behandlungsbehälters befindet sich die Auslaßöffnung 25 mit dem Abzugsrohr 24. Der Einlaß für das Polymerisat kann anstelle in der Behälterwand auch in dem für die Suspension vorgesehenen Zuführrohr 20 oder in der Einlaßöffnung 21 angeordnet sein, so daß das Polymerisat nicht unmittelbar in das Behälterinnere eingeführt wird.

Die erforderliche kreisende Strömung kann dadurch erzeugt werden, daß man den Behandlungsbehäiter so gestaltet, daß die in seinem unteren Teil einströmende Flüssigkeit bei ihrem Aufwärtsfließen spontan eine

kreisende Strömung ausbildet, Ein anderes Mittel ist die Anordnung einer rotierenden Rührflügelzusammenslellung 27, die durch die Antriebseinrichtung 26 so stärk betätigt wird, daß die kreisende Strömung entsteht. Die Rührflügelzusammenstellung kann aus einer Reihe von flachen Rührflügeln 27' bestehen, die in mehreren Etagen so übereinander angeordnet sind, daß sich din aufein?f*Jerfolgenden Rührflügel kreuzen. Man kann auch einün einzelnen, z. B. flachen, schaufeiförmigen oder Sonstwie geformten Rührflügel vörsehem Ferner kann man eine oder mehrere Einlaßöffnunga'i so in den Behandlungsbehälter münden lassen, daß mittels unter Druck eingespritzter Luft oder Flüssigkeit der Wirbelstrom erzeugt wird. Es muß darauf geachtet werden, daß die Einlaßöffnung 21 für die Suspension und die Einlaßöffnung 23 für das Polymerisat in der Weise geöffnet werden, wie es für die Erzeugung der kreisenden Strömung am günstigsten ist.

Weitere Teile der Ausführungsform nach F i g. 6 sind die Rührerwelle 28 und der Behälterdeckel 29.

Durch das Zuführrohr 20 wird die zu behandelnde Suspension nahe am Behälterboden durch die Einlaßöffnung 21 in den Behandlungsbehälter A eingespeist. Gleichzeitig wird durch das Zuführrohr 22 und die Einlaßöffnung 23 die entsprechende Menge Polymerisat eingebracht. Die im Behandlungsbehälter befindliche Flüssigkeit wird durch die Rotation der Rühreinrichtung in eine kreisende Strömung versetzt, bei der der suspendierte Feststoff fortschreitend körnig wird und in der Strömung mit der Flüssigkeit nach oben steigt. Es entsteh eine Aufschlämmung, in der der Feststoff äußerst weitgehend granuliert ist, und die dann durch den Auslaß 25 und das Abzugsrohr 24 aus dem Behandlungsbehälter abläuft. Der körnige Feststoff der Aufschlämmung hat einen niedrigen Wassergehalt und eine so hohe mechanische Festigkeit, daß er mit einer Pinzette aus der Flüssigkeit ergriffen werden kann. Eine sehr hohe Entwässerung erfolgt beim Aufhäufen auf einen Boden, wobei das Wasser von selbst ausfließt. Auch eine Filtrierung kann mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden.

Rp i « η i ρ 1 1

Eine tonhaltige Suspension mit einer Feststoffkonzentration von 100 g/l wurde mit Polyacrylamid (Molekulargewicht etwa 5 000 000) in einer Menge von 0,5 g/kg suspendiertem Feststoff versetzt und in einen zylindrischen Behandlungsbehälter von 100 mm Durchmesser und 150 mm Höhe eingeleitet. Der paddeiförmige Rührer hatte eine Länge von 75 mm und eine Breite von 40 mm. Die Umfangsgeschwindigkeit des Rührers wurde auf 1,0 m/sec eingestellt Die scheinbare Verweilzeit betrug 3 Minuten. Die Feststoffkonzentration in der Kornerzeugungszone betrug 150 g/l. Man erhielt einen körnigen Feststoff mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 33 mm (maximal 6 mm). Die entstandenen Feststoffteilchen wurden mit einer Pinzette aus der Flüssigkeit entnommen. Die Bestimmung ihres Wassergehaltes ergab 53%.

Die vom Behandiungsbehälter überlaufende Feststoffaufschlämmung wurde auf eine Stelle eines ebenen, festen, z. B. aus Beton bestehenden Bodens geleitet und dort aufgehäuft. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, entstand ein hügelförmiger Haufen 7. Aus diesem Haufen floß von selbst das Wasser aus.

5 Minuten nach Unterbrechung des Aufschüttens wurde der Gipfel des Haufens, wo die Aufschlämmung genau 5 Minuten vorher aufgeflossen war. auf den

Wassergehalt des dort befindlichen körnigen Peststoffes geprüft. Der Wassergehalt betrug 51%. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 hatte der Haufen 7 einen Bodendüfchmesser I von 300 mm und eine Höhe h von 250 mm.

Bei einem anderen Versuch wurde die Feststoffaufschlämmung direkt aus dem Behandlungsbehälier auf eine Platte geleitet und dort zu einer Dicke von etwa 20 mm aufgeschichtet. Nach Abquetschen mit einer

ίο Walze hatte der Festsloffkuehen einen Wassergehalt von 43%.

Bei einem weiteren Versuch wurde die aus dem Behandlungsbehälter kommende körnige Feststoffaufschlämmung (etwa 100 g/l) unter festgesetzten Bedingungen unter vermindertem Druck entwässert, um die Filtrierleistung festzustellen. Es ergaben sich etwa 240 kg/m2 h.

Um einen Vergleich mit den nach dem Stand der Technik entstehenden Produkten zu bekommen, wurden in einen normalen zylindrischen Rührbfhälter 4 Stauscheiben von 10 mm Breite und 100 mm Höhe eingebaut. Sonst wurde unter den oben angegebenen Bedingungen gearbeitet. Hierbei wurde der suspendierte Feststoff nicht in eine körnige, sondern in eine flockige Masse übergeführt. Wenn man die Aufschlämmung von Flocken auf einen festen Boden leitet, entsteht kein geformter Haufen, sondern die Aufschüttung fließt auseinander wie dünner Schlamm. Es war nicht möglich, die Flocken im Wasser mit einer Pinzette aufzugreifen oder sie mit einer Druckwalze zu entwässern. Beim Versuch zur Vakuumentwässerung war die Filtrierleistung 70 kg/m^J · h. also nur etwa '/) der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichten Filtrierleistung. Zur Bestimmung des Wassergehaltes wurden die Flocken mit einem 0.3-mm-Maschen-Sieb aus der Aufschlämmung abgetrennt. Der Wassergehalt betrug 70%.

Beispiel 2

Eine tonhaltige Suspension mit einem Feststoffgehalt von 20 g/l wurde mit Polyacrylamid (Molekulargewicht etwa 5 000 000) in einer Menge von 0,7 g/kg Feststoff versetzt und wie in Bcupici ι verarbeitet. Die Umfangsgeschwindigkeit des Rührers betrug 0.7 m/sec.

Man erhielt körnigen Feststoff mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 2 mm und einem Wassergehalt von 54%. Mit der entstandenen Aufschlämmung konnte ein hügelförmiger Haufen aufgeschüttet werden. Die Feststoffkonzentration im Behandlungsbehälter

so stieg auf 140 g/I. 100 cm³ der vom Feststoff abgetrennten Flüssigkeit wurden zu 300 cm³ Rohwasser zugefügt, und in einem zylindrischen Gefäß wurde eine Ausfällung bewirkt. Das mit mehr als 100 mm/min ausfallende Sustiensoid verstärkte erheblich die Konzentration des

^Rohwassers.

Für einen weiteren Versuch wurde die Gestalt der Rührflügel so abgeändert, daß die Anreicherung des suspendierten Feststoffes im Behandiungsbehälter gehindert wurde. Hierdurch wurde die Feststoffkonzentration auf 30 g/l gesenkt Als Ergebnis erhielt man flockige Massen, die beim Aufschütten auf den Boden schlammig auseinanderflossen.

Beispiel 3

Eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von 50 g/l, enthaltend Kaolin, Aluminiumhydroxid und organische SubstanA wurde in der in Beispiel 1 beschriebene« Vorrichtung behandelt Die Umfangsgeschwindigkeit

des Rührers betrug 0,8 m/sec und die Verweilzeit 3 Minuten. Natriumpolyacrylal (Molekulargewicht etwa

2 000 000) wurde in einer Menge von 0,75 g/kg zugesetzt. Die Feststoffkonzentration im Behandlungsbehälter betrug 100 bis 120 g/l. Man erhielt körnigen Feststoff mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von etwa 3 mm.

Die Aufschüttung ergab einen hügeligen Haufen mit eiriem Bodendurchrviesser /von 300 mm und einer Höhe h Von 200 trim. Der Wassergehalt beifug etwa 60%.

Beispiel 4

Eine tonhaltige Suspension mit einem Feststoffgehalt Von 150 g/l Wurde mit Polyacrylamid in einer Menge von 0,5 g/kg suspendiertem Feststoff versetzt und in einen Behandlungsbehälter von 60 cm Durchmesser und SO cm Höhe eingespeist. Der paddeiförmige Rührflügel hatte öine Länge von 54 cm und eine Breite von 8 cm. Die Umfangsgeschwindigkeit des Rührers wurde auf 1,4 m/sec eingesteiit. Die scheinbare Vefweüzeit betrug

3 Minuten. Im Behandlungsbehälter stieg die Feststoffkonzentration auf 350 g/l. Man erhielt körnigen Feststoff mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 2,3 mm und einem Wassergehalt von 58%.

Beim Aufschütten der überfließenden Aufschlämmung auf einen ebenen Boden 5 entstand, wie in der Zeichnung dargestellt, ein hügelförmiger Haufen 7, aus dem das Wasser ausfloß. Genau 5 Minuten nach Beendigung des Aüfschütterts wurde der Gipfel des Haufens auf seinen Wassergehalt geprüft, und es würden 51% gefunden.

Zum Vergleich mit gebräuchlichen Verfahren wurden in den gleichen Bs halter G paddeiförmige Rührflügel von 35 cm Länge und 8 cm Breite und 4 Stauscheiben von 90 cm Länge und 8 cm Breite eingebaut, sonst aber unter den gleichen Bedingungen gearbeitet. Man erhielt keinerlei körnige Feststoffe, auch nicht, wenn die Zusatzmenge an Polymerisat und Calciumhydroxid nach oben oder unten variiert wurde. Es entstanden lediglich Flocken. Beim Aufschütten der Flockenaufschlämmung

ίο auf einen Boden war es nicht möglich, diese aufzuhäufen. Nach Entwässerung mittels eines feinmaschigen Siebes betrug der Wassergehalt 70%.

Beispiel 5

Eine tonhaltige Suspension mit einem Feststoffgehalt von 240 bis 470 g/l wurde mit Calciumhydroxid und Polyacrylamid in einer Menge von 0,4 g/kg Feststoff versetzt und kontinuierlich in einen zylindrischen Behandlungsbehälter von_ 150 cm Durchmesser und

i2ö 220 cm Höhe eingespeist. Der Benandiungsbehliter war mit 10 paddilförmigen Rührflügeln von 130 cm Länge und 15 cm Breite ausgerüstet. Zur Erzeugung der kreisenden Strömung wurde die Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel auf 1,6 m/sec eingestellt. Man erhielt körnigen Feststoff in verfestigtem Zustand.

Die körnige Feststoffaufschlämmung wurde einer kontinuierlichen Schwerkraftentwässerung unterworfen. Hierzu ließ man ein zylindrisches rotierendes Sieb von 0,5 mm Maschen weite so arbeiten, daß die effektive Entwässerungszeit 20 see betrug. Es entstand ein

Feststoffkuchen mit 55 bis 58% Wassergehalt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Abtrennung von suspendierten Feststoffen, wie Tone, Metallmineralien, Metallhydroxyden oder organischen Stoffen, aus einer wäßrigen Suspension unter Zugabe von hochmolekularen Polyacrylverbindungen als Flockungsmittel, bestehend aus einem Behandlungsbehälter, Zuführungen für die zu behandelnde Suspension und das Flockungsmittel, einem Abzug für die gereinigte Flüssigkeit und den ausgefällten Feststoff und einer Rühreinrichtung zum Erzeugen einer turbulenzarmen Strömung im Behandlungsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Zuführung (I₁ 20) für die Suspension im unteren und der Abzug (4,24) für die gereinigte Flüssigkeit und den ausgefällten Feststoff im oberen Teil des Behandlungsbehälters (A) angeordnet sind,

b) der Beii^ndlungsbehälter (A) zylindrisch sowie an seiner Innenfläche glattwandig und die Rühreinrichtung (2, 27) so ausgebildet ist, daß eine kreisende Flüssigkeitsbewegung mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 bis 3 m/sec entsteht und

c) eine Konzentriervorrichtung (8) vorgesehen ist, mit deren Hilfe der Feststoffgehalt der dem Behandlungsbehälter (A) zugeführten Suspension auf Werte zwischen 10 und 500 g/l eingestellt ist, während der Feststoffgehalt der Suspension im Behandlungsbehälter (A) im Bereich zwischen 30 und 5uJ g/I gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Ar.spaich 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rühreinrichtm z, Einlaßöffnungen (21, 23) für unter Druck eingespritzte Luft oder Flüssigkeit in der Wand des Behandlungsbehälters (>U umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rühreinrichtung aus einer Rührflügeleinrichtung (2,27) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügeleinrichtung (2, 27) mehrere in Etagen übereinander angeordnete Rührflügel (27') umfaßt, wobei aufeinanderfolgende Rührflügel (27') sich kreuzend angebracht sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Rührflügel (27') etwa 60 bis 90% des Behälterdurchmessers beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom gewonnenen körnigen Feststoff abgetrennte Flüssigkeit der Rohsuspension zumischbar ist.