DE69401206T2

DE69401206T2 - Druckdekantiervorrichtung

Info

Publication number: DE69401206T2
Application number: DE69401206T
Authority: DE
Inventors: George D. Kingston Ontario K7M 1L6 Fulford; Fusanosuke Shizuoka-Ken 424 Iida; Donald Jonquiere Quebec G7S 2N9 Puxley; Fitzgerald Mandeville Manchester Stewart
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2014-05-07
Also published as: CN1122581A; CN1051244C; ES2096468T3; CA2160346C; HU9503124D0; HUT76198A; CA2160346A1; BR9406391A; FI955329A0; US5407561A; DE69401206D1; EP0696225B1; AU681657B2; KR100329711B1; GR3022334T3; FI955329A; WO1994026383A1; EP0696225A1; HU215983B; AU6642794A

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absondern von Festkörpern aus unter Druck stehender Flüssigkeit und insbesondere ein Druckdekantiersystem zum Absondern von Rotschlamm aus einer beim Bayer-Verfahren verwendeten Laugenflüssigkeit ohne die Notwendigkeit, den Druck von dem Schlamm zu nehmen.

Technischer Hintergrund

Im Rahmen des Bayer-Verfahrens, das inzwischen mehr als 100 Jahre alt ist, wird Aluminiumoxid aus Bauxiterz abgeschieden, indem zerstoßenes oder pulverisiertes Bauxit mit einer heißen Lösung von Natronlauge, deren NaOH-Konzentration üblicherweise als Na&sub2;CO&sub3;-Äquivalent ausgedrückt wird, in Berührung gebracht wird, um die darin enthaltenen Aluminiumhydroxide als Natriumaluminat zu lösen. Diese Lösung mit einer hohen Natriumaluminatkonzentration wird als Frischlaugenflüssigkeit bezeichnet. Der verbleibende unbearbeitete, unlösliche Rest, der als Rotschlamn bekannt ist, wird von der Lösung üblicherweise durch Filtrierung oder Sedimentation oder beiden abgesondert.
Im Rotschlamm sind üblicherweise große Mengen von fein verteilten Festkörpern vorhanden, die einer Absonderung widerstehen. Die Herstellung von Alumina führt deshalb zu der Notwendigkeit von verbesserten Absondersystemen, insbesondere solchen, die schnell große Mengen von Schlamm auf wirksame Art und Weise absondern können.
In diesem Zusammenhang scheint es frühere Versuche gegeben zu haben, zum Klären von fein verteilten Festkörpern aus Schlämmen unter Druck stehende Setzvorrichtungen zu verwenden. Die US-A-2,107,919 von Turner scheint einen Druckkocher zu beschreiben, der zwischen zwei Ausblastanks angeordnet ist. In der US-A-4,994,244 von Fulford ist festgestellt, daß die Absonderung von Rotschlamm aus dem bearbeiteten Schlamm bei einer Temperatur ausgeführt werden kann, die unter der Siedetenperatur bei atmosphärischen Druck der flüssigen Phase des Schlamms liegt. In der US-A-5,080,803 von Bagatto ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dekantieren von Suspensionen an und oberhalb des atmosphärischen Siedepunkts der Suspension beschrieben. Die Vorrichtung arbeitet bei atmosphärischen Druck.
Während die genannten Druckschriften Versuche beschreiben, die Wirksamkeit der Absonderung von fein verteilten Festkörpern aus Schlämmen zu verbessern, besteht insbesondere in der Aluminiumindustrie immer noch der Bedarf nach verbesserten Systemen, um die Absonderung bei hohem Druck und bei einer hohen Temperatur durchzuführen.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absondern von Festkörpern, die in einem eintretenden, unter Druck stehenden flüssigen Schlamm suspendiert sind.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist ein längliches, aufrechtes Gefäß mit weitgehend kreisförmigen Querschnitt mit einen geschlossenen oberen Ende und einen unteren Sumpf zum Ansammeln der Festkörper auf. Es ist ein Einlaß für den Rohstoff zum Zuführen von flüssigem Schlamm in das Gefäß vorgesehen, und es ist eine Einspritzvorrichtung für Flockungsmittel zum Einspritzen von Flockungsmittel in den flüssigen Rohschlamm vorgesehen. Das Gefäß weist ferner einen Auslaß zum Abführen der gereinigten Flüssigkeit in einer oberen Region und einen Auslaß in dem unteren Sumpf zum Abziehen der abgesonderten Festkörper auf. Weitere Merkmale des Gefäßes sind Einrichtungen zum Erfassen des Niveaus der verdickten Schlammsohle in dem Gefäß und eine Rechen- /Entwässerungsvorrichtung für den Schlamm, die sich in den unteren Sumpf erstreckt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung der o.g. Art insbesondere für die Verwendung bei der Durchführung der Absonderung bei einem hohen Druck und einer hohen Temperatur ausgebildet. Dazu gehört ein Rohstoffeinlaßsysten zur Aufnahme von unter Druck stehendem, flüssigem Schlamm mit einer länglichen zylindrischen Zuführquelle, die axial in einen oberen Bereich des Gefäßes mit einem ringförmigen Raum zwischen der Zuführquelle und der Gefäßwand angebracht ist, wobei diese Zuführquelle einen offenen Boden, eine Öffnung in ihrem oberen Bereich und einen Zuführeinlaß für den flüssigen Schlamm aufweist, der in einer Seitenwand der Zuführquelle zwischen dem offenen Boden und der oberen Öffnung angeordnet ist.
Der Einlaß für Rohmaterial in die Zuführquelle ist in einem Abstand oberhalb des offenen Bodens der Zuführquelle angeordnet, der ausreicht, um eine hinreichende Ausflockung der Festkörper und die Reinigung der Flüssigkeit innerhalb der Zuführquelle zu ermöglichen. Ebenso ist der offene Boden der Zuführquelle oberhalb der Oberfläche der verdickten Schlammsohle in dem Gefäß in einem Abstand angeordnet, der ausreicht, um zuzulassen, daß sich gereinigte Flüssigkeit, die aus dem Boden der Zuführquelle nach unten herauskommt, von den ausgeflockten Festkörpern absondert und sich in dem ringförmigen Raum zwischen der Zuführquelle und den Gefäßwänden nach oben zu bewegt, um durch den oberen Auslaß abzufließen, ohne die verdickte Schlammsohle wesentlich zu stören. Der Auslaß zum Abführen der gereinigten Flüssigkeit ist derart ausgebildet, daß er unter Druck betrieben werden kann, ebenso gilt dies für den Auslaß in dem Boden des Sumpfes.
Vorzugsweise ist die obere Öffnung in der Zuführquelle derart angeordnet, daß ermöglicht wird, daß ein Teil der gereinigten Flüssigkeit, der sich durch den ringförmigen Raum nach oben bewegt, in die Zuführquelle durch die Öffnung derart hereinkommt, daß für eine umgekehrte Kaminwirkung innerhalb der Zuführquelle gesorgt wird. Somit bewegt sich der Teil der gereinigten Flüssigkeit, der durch die obere Öffnung in die Zuführquelle eintritt, nach unten durch die Zuführquelle, wobei er sich mit dem eintretenden Rohschlamm vermischt und diesen verdünnt, was die Ausflockung unterstützt. Die obere Öffnung ermöglicht auch die Zerstreuung einer Ansammlung von Gasblasen, die andernfalls die Ausflocklung und das Setzen behindern würden.
Üblicherweise weist der unter Druck stehende flüssige Schlamm, der in die Vorrichtung zugeführt wird, ein diesem zugesetztes Flockungsmittel auf, und dieses Flockungsmittel wird typischerweise mittels wenigstens einer Einspritzvorrichtung zugesetzt, die in einem Einlaßrohr angebracht ist, das mit dem Zuführeinlaß der Zuführquelle verbunden ist. Typischerweise werden zwei Einspritzvorrichtungen verwendet, wobei die erste an den Zuführeinlaß der Zuführquelle benachbart angeordnet ist, und die zweite Einspritzvorrichtung stromaufwärts von der ersten Einspritzvorrichtung angeordnet ist.
Das längliche, aufrechte Druckgefäß der Erfindung ist typischerweise ein zylindrisches Gefäß mit im wesentlichen gleichmäßigem Querschnitt. Jedoch ist es gemäß einer alternativen Ausführungsforn dieser Erfindung möglich, ein Gefäß mit einen unteren Bereich mit einem größeren Querschnitt und einem zylindrischen oberen Bereich mit einem kleineren Querschnitt zu verwenden. Es ist natürlich erforderlich, eine so niedrige wie praktikable durchschnittliche Geschwindigkeit beim Fließen der absondernden gereinigten Flüssigkeit nach oben in dem Bereich zu haben, in dem die ausgeflockten Festkörper sich absondern und von dem unteren Ende der Zuführquelle in Richtung der Sohle aus verdicktem Schlamm hinabfallen, wodurch die Bewegung der Festkörper nach unten so wenig wie möglich behindert wird. Aus diesem Grund muß das Gefäß einen vergleichsweise großen Durchmesser in diesem Abschnitt ihrer Höhe aufweisen. Andererseits weist der Abschnitt des Gefäßes, der sich oberhalb des unteren Endes der Zuführquelle erstreckt, nicht diese Beschränkung für die Geschwindigkeit auf, und es hat sich recht überraschend herausgestellt, daß man sehr reine Überlaufflüssigkeiten mit in der geringen Größenordnung von 25 mg/l suspendierten Festkörpern auch in den Fällen erhalten kann, in denen die durchschnittliche Geschwindigkeit beim Fließen der abgesonderten Flüssigkeit nach oben in dem ringförmigen Raum zwischen der Zuführquelle und dem Gefäß 20 bis 25 m/h oder mehr beträgt. Aus diesem Grund kann der Durchmesser des oberen Abschnitts des Druckgefäßes beträchtlich kleiner sein als der des unteren Abschnitt des Gefäßes.
Diese Maßnahme sorgt für wichtige Vorteile für eine beträchtliche Verringerung der Materialkosten für das Druckgefäß, und ferner verringert die vergleichsweise hohe Geschwindigkeit der Flüssigkeit bei der Bewegung nach oben durch den ringförmigen Raum zwischen der Gefäßwand und der Zuführquelle erheblich das Zundern der Oberflächen des Gefäßes.
Der untere Abschnitt mit einem größeren Querschnitt kann eine sphärische Form aufweisen, oder er kann in der Form eines niedrigen, vergleichsweise dicken Zylinders mit oberen und unteren konischen Abschnitten oder eines Polyhedrons oder einer Kombination dieser Formen ausgebildet sein. Vorzugsweise beträgt der größte Durchmesser des unteren Bereichs wenigstens 1,75 mal den Durchmesser des kleineren oberen Bereichs.
Die Einrichtungen zum Erfassen des Niveaus der verdickten Schlammsohle innerhalb des Gefäßes sind vorzugsweise in Form einer Serie von Druckunterschiedsdetektoren vorgesehen, die in der zylindrischen Wand des Gefäßes angebracht sind. Es ist wichtig, daß diese das Setzen der verdickten Schlammsohle nicht beeinflussen, und sie sollten deshalb so wenig wie möglich in das Innere des Gefäßes vorstehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittansicht von vorne der verbesserten Druckdekantiervorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine teilweise ausgebrochene Schnittansicht der verbesserten Druckdekantiervorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei der Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 genommen ist;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten verbesserten Druckdekantiervorrichtung, wobei der Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 genommen ist;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Anbringung eines Niveauanzeigers zur Verwendung in der in Fig. 1 gezeigten verbesserten Druckdekantiervorrichtung;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Form des Dekantiergefäßes;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung noch einer weiteren Form des Dekantiergefäßes, und
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung des durch die Niveaudetektoren gemessenen Setzens in der in Fig. 1 gezeigten verbesserten Druckdekantiervorrichtung.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

In den Fig. 1 bis 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Druckdekantiervorrichtung der vorliegenden Erfindung dargestellt, die allgemein mit der Referenznummer 10 bezeichnet ist. Die Druckdekantiervorrichtung 10 weist im allgemeinen ein zylindrisches Druckgefäß 12, einen vorzugsweise konischen Bodenbereich 14, ein geschlossenes oberes Ende 16, eine tiefe Zuführquelle 18 für eintretenden, unter Druck stehenden Schlamm und einen Sumpf 20 auf, der unterhalb des konischen Bodenbereichs 14 angeordnet ist, um die Entfernung von Festkörpern unter Druck aus der Dekantiervorrichtung 10 zu erleichtern. Sie weist ferner einen oberen Auslaß 39 zum Abführen von gereinigter, unter Druck stehender Flüssigkeit auf. Ferner weist sie eine Rechen-/Entwässerungsvorrichtung 21 innerhalb des Bodenbereichs 14 und mehrere Schlammniveaudetektoren 24 zum Bestimmen des Niveaus der abgesetzten Festkörper auf. Das Gefäß 10 steht in allgemeinen, wie gezeigt in Fig. 1, aufrecht und ist durch Beine 28 abgestützt.
Das zylindrische Druckgefäß 12 weist eine längliche, zylindrische Gefäßwand mit hinreichender Festigkeit und Dicke auf, um den Drücken, Temperaturen und der Schärfe der Inhalte, wie z.B. des unter Druck stehenden Breis des Rotschlamms der Frischlaugenlösung zu widerstehen. Das bevorzugte Material für die Herstellung des Gefäßes ist weicher unlegierter Stahl mit einer Dicke von etwa 1,5 cm oder mehr, was von dem Druck abhängt. Beispielsweise weist eine beispielhafte Ausführungsform für die Verwendung in dem Bayer-Verfahren eine Höhe und einen Durchmesser von 14 n bzw. etwa 3 m auf.
Das zylindrische Druckgefäß 12 weist ein schüsselförniges geschlossenes oberes Ende 16 und mehrere Lüftungslöcher 30 auf, um zu ermöglichen, daß angesammelte Gase, die sich an dem Gefäß 12 während des Betriebs ansammeln, entweichen. Die Lüftungslöcher 30 werden manuell betätigt, je nachdem, wie der Bedarf entsteht, oder sie können automatisch durch eine Zeitvorgabevorrichtung betätigt werden. Das zylindrische Druckgefäß 12 ist, wie gezeigt in Fig. 1, länglich und weist vorzugsweise ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser zwischen 2 und 6:1 auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsforn beträgt das Verhältnis von Länge zu Durchmesser etwa 4,5 : 1. In Abhängigkeit von der im einzelnen gewünschten Anwendung können an der Länge und der Breite Anpassungen vorgenommen werden.
Wie oben erwähnt, weist das Gefäß 12 ferner einen Bodenbereich 14 zum Ansammeln und Entwässern von Festkörpern auf. Der Bodenbereich 14 kann entweder halbkugelförmig oder konisch sein, obwohl aus Gründen der Herstellungsvereinfachung eine konische Form bevorzugt wird. Vorzugsweise weist der Bodenbereich 14 geneigte Seiten, wie gezeigt in Fig. 1, auf, und diese geneigten Seiten sollten zur Horizontalen einen Winkel zwischen 30 und 60º bilden. Es wird ein Winkel von etwa 45º bevorzugt, weil eine derartige konische Form am einfachsten herzustellen ist, und für eine annehmbare Höhe sorgt, während für einen guten Fluß der Festkörper aus dem Gefäß 12 gesorgt wird. Der Winkel von etwa 45º zur Vertikalen fördert das Gleiten der Festkörper entlang der Wand 14 in den Auslaßsumpf 20.
Der unterhalb des Bodenbereichs 14 angebrachte Auslaßsumpf 20 ist vorzugsweise von zylindrischer Form, wobei der Boden durch eine Bodenplatte 34 geschlossen ist. Die Bodenplatte des Sumpfes kann ferner mit einem feststehenden Lager für das untere Ende der Welle der Rechen-/Entwässerungsvorrichtung versehen sein. Eine Festkörperablaßleitung 38 ist ferner mit dem Sumpf 20 verbunden, und diese Leitung 38 ist mit dem Einlaß einer (nicht gezeigten) Ablaßpumpe verbunden. Die verdickten Festkörper werden vorzugsweise mit einer Fließrate von weniger als etwa 1 m/sek entzogen, um Druckabfälle zu minimieren.
In einem oberen Bereich des Druckgefäßes 12 ist eine längliche oder tiefe Zuführquelle 18 angebracht, die derart angeordnet ist, daß für einen ringförmigen Raum 19 zwischen der Zuführquelle 18 und der Seitenwand des Gefäßes 12 gesorgt wird. Der Buchstabe 5 kennzeichnet ein Betriebsniveau für die Oberfläche der verdickten Schlammsohle innerhalb des Gefäßes, während der Buchstabe L ein typisches Betriebsniveau für die Flüssigkeit in dem Gefäß bezeichnet. Die Zuführquelle 18 weist eine untere Öffnung 46 auf, die mit einen vorbestimmten Abstand oberhalb dem Festkörperniveau 5 angeordnet ist. Die Zuführquelle 18 weist ferner eine Einlaßöffnung 27 zur Zuführung von Schlamm auf, mit der ein Einlaßrohr 44 verbunden ist, das einen horizontalen Verbindungsabschnitt 43 und ein Kniestück 45 aufweist. In dem Zuführrohr 45 sind eine erste Einspritzvorrichtung 48 für Flockungsmittel nahe der Einlaßöffnung 27 und eine zweite Einspritzvorrichtung 50 für Flockungsmittel angebracht, die (bezüglich des Schlammflusses) stromaufwärts an das Kniestück 45 anliegend angeordnet ist.
Der obere Abschnitt der Zuführquelle 18 weist eine Öffnung 26 auf, die dazu dient, jegliches Gas, das vorhanden sein kann, abzulassen, und die auch als eine Form eines Überlaufwehrs dienen kann, das einen gewissen Rückfluß von gereinigter Flüssigkeit nach unten durch die Zuführquelle 18 ermöglicht. Sie ist zwischen dem Lüftungsloch 30 und dem Überlauf 39 angeordnet.
Der Einlaß 27 für die Zuführung von Schlamm ist gemäß der besten Betriebsweise der Vorrichtung mit einen Abstand von etwa 3 bis 5 mal dem Durchmesser der Zuführquelle 18 oberhalb des offenen Bodens 46 und etwa 2 bis 4 mal dem Durchmesser von der oberen Öffnung 26 angeordnet. Die Zuführquelle sollte derart gestaltet sein, daß für eine Setzgeschwindigkeit der Flocken innerhalb eines Bereichs von etwa 2obis 200 m/h gesorgt wird, und gemäß einer typischen kommerziell genutzten Einrichtung weist die Zuführquelle 18 einen Durchmesser von etwa 700 mm, eine Länge von etwa 4 n und eine untere Öffnung 46 auf, die wenigstens 2 m oberhalb des Festkörperniveaus 5 angeordnet ist. Andere Stellen sind möglich und können unter bestimmten Bedingungen vorteilhaft sein.
Um für eine zweckmäßige Sammlung und ein zweckmäßiges Abführen der verdickten Schlammsohle zu sorgen, ist ein Rechenmechanismus 21 vorgesehen. Dieser ist mit einer axialen Antriebswelle 52 verbunden, die von der Oberseite des Gefäßes 12 her über einen elektrischen oder einen hydraulischen Motor 63 und ein Vorgelege 65 angetrieben wird.
An dem unteren Ende der Antriebswelle 52 sind zwei axial voneinander beabstandete Querbalken 22 und 23 mit dieser verbunden. An diesen Querbalken 22 und 23 sind mehrere Rechenelemente mit schrägen Randrechen 25, oberen Randrechen 66, unteren Randrechen 68 und mehreren vertikalen Rührstäben 56, 58, 60 und 62 angebracht. All diese Elemente drehen sich mit der Welle 52, wodurch für eine Vermischung des Schlamms, eine Entwässerung der abgesetzten Festkörper und einem Kratzen der Wände gesorgt wird, um das Ablassen durch die Ablaßleitung 38 zu erleichtern.
Das Niveau des verdickten Schlamms wird mittels Drucküberwachungseinrichtungen erfaßt, die über Verbindungsstücke 24a, 24b und 24c in einer Seitenwand des Druckgefäßes 12 angebracht sind. Jede Erfassereinheit weist einen Röhrenabschnitt 72 auf, der sich durch die Verbindungsstücke 24a, 24b, 24c in das Innere des Druckgefäßes 12 erstreckt. Diese Röhre 72 ist über ein Isolierventil 75, z.B. einen Schieber oder ein Kugelventil, mit einem weiteren Röhrenabschnitt mit einer Entleerspule 76 verbunden, die mit einer Spülflüssigkeitsleitung 74 verbunden ist. Die gesamte Anordnung ist mit einem Sensor 73 verbunden, der den Druck bestimmt. Ein typischer Sensor wird von Rosemount, Inc. in Eden Praine, Minnesota, als Modell 1151DP/GP und 1144G verkauft.
Diese Sensoren messen den auf sie ausgeübten Druck an der Stelle in dem Gefäß, an der sie angeordnet sind. Je höher der Festkörpergehalt, desto größer der ausgeübte Druck. Deshalb kann der Sensor die Anwesenheit von dichterer, Festkörper enthaltender Flüssigkeit gegenüber einer reinen Flüssigkeit, die über dem dichteren Stoff schwimmt, erfassen.
Insbesondere verdrängt der Druck eine entfernte Membran, die den gemesssenen Druck über ein flüssigkeitsgefülltes System zu dem Sensor 73 überträgt. Der übertragene Druck verdrängt eine Sensornembran, die eine Differenz in der kapazitiven Reaktanz zwischen der Sensorrnembran und den Kondensatorplatten erzeugt. Diese Differenz in der kapazitiven Reaktanz wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, das durch ein geeignetes Instrument gemessen werden kann, um einen beweglichen Plotter oder ähnliches mit der Information zu den Druckunterschieden für den Betrieb zu versorgen.
Es sind vier Sensoren eingebaut, wobei der erste Sensor an der Stelle 24a mit einigem Abstand oberhalb des erwarteten höchsten oberen Niveaus der Sohle der sich absetzenden Festkörper 5, wie gezeigt in Fig. 1, angebracht ist. Ein zweites Paar von Sensoren ist an dem Niveau 24b bzw. 24c angebracht, das in der Umgebung des während des Betriebs bevorzugten Niveaus 5 der sich absetzenden Festkörper und auf halber Strecke zwischen dem oberen und dem unteren Sensor ist, während der vierte Sensor an dem Niveau 24d mit einigem Abstand unterhalb des erwarteten Niveaus der Oberseite der sich absetzenden Festkörper 5 angeordnet ist. Mit dieser Anordnung stellen die Signale, die übertragen werden, um das Festkörperniveau in dem Gefäß 12 zu überwachen, den Unterschied zwischen den Sensoren an den Stellen 24a und 24b, welche die obere Erfassungseinrichtung bilden, und zwischen den Sensoren an den Stellen 24c und 24d, welche die untere Erfassungseinrichtung bilden, dar.
Ein typischer Ausdruck aus einem beweglichen Plotter ist in Fig. 7 für die obere Erfassungseinrichtung und die untere Erfassungseinrichtung gezeigt. Die Ziffern 1 bis 6 in Fig. 7 haben die folgenden Bedeutungen:
1. Die Anzeige für das untere Schlammniveau geht hinauf.
2. Vergrößerung der Flockungsmitteldosierung.
T Die Anzeige für das untere Schlammniveau geht runter.
3. Verringerung der Niederschlagsrate.
T Die Anzeige für das untere Schlammniveau geht hinauf.
4. Die Anzeige für das obere Schlammniveau geht hinauf (Ansammlung von Schlamm)
5. Vergrößerung der Niederschlagsrate, um das Schlammniveau zu senken.
T Das obere Schlammniveau geht runter.
6. Das untere Schlammniveau geht runter.
T Der Schlammbestand verringert sich.
Es ist natürlich zu erkennen, daß verschiedene andere Mechanismen zum Messen dieser Druckunterschiede verwendet werden können, und daß andere Arten von nicht eindringenden Meßgeräten diejenigen einschließen, die mit Ultraschall oder Strahlung (Gammastrahlen-Meßgerät) arbeiten.
Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einem unteren Bereich mit größerem Querschnitt und einen zylindrischen oberen Bereich mit kleinerem Querschnitt. Wie ein Blick auf die Fig. 5 zeigt, weist die Vorrichtung einen großen, sphärischen unteren Abschnitt 80 auf, mit dessen oberem Ende ein zylindrischer Abschnitt 81 mit viel kleinerern Durchmesser verbunden ist. Die Zuführquelle 18 ist hauptsächlich innerhalb des kleinen zylindrischen Abschnitts 81 angebracht, wobei das untere Ende der Zuführquelle 18 in die große Kugel vorsteht. Das obere Ende der Zuführquelle 18 weist eine Öffnung 47 auf, die zuläßt, daß Gase nach oben abfließen, und daß ein Teil der gereinigten Flüssigkeit, die durch den ringförmigen Raum 19 zwischen der Zuführquelle 18 und dem zylindrischen Element 81 nach oben strömt, zurückfließt.
Das untere sphärische Element 80 ist hinreichend groß, um zu ermöglichen, daß gereinigte Flüssigkeit von ausgeflockten Festkörpern als Ablaß von dem unteren Auslaß 46 derart abgesondert wird, daß die ausgeflockten Festkörper sich nach unten weiterbewegen und sich an der Oberfläche der Festkörper S sammeln, während sich die gereinigte Flüssigkeit nach oben durch den ringförmigen Raum 19 bewegt.
Ein zylindrischer Sumpf 20 ist mit dem unteren Ende der Kugel 80 verbunden, und die Ablaßleitung 38 für Festkörper ist mit dem Sumpf 20 verbunden. Ein sich drehendes Rechenelenent ist mit dem unteren Ende der Antriebswelle 52 verbunden, und dieses weist einen horizontalen Abschnitt 35, geneigte Abschnitte 36 und vertikale Abschnitte 37 auf, die sich nach unten in den Sumpf 20 erstrecken.
Fig. 6 zeigt eine Gestaltung, die im wesenlichen ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten ist, wobei der wesentliche Unterschied darin besteht, daß die Kugel 80 von Fig. 5 durch ein vergleichsweise dickes sphärisches Element ersetzt wurde, das einen mittleren sphärischen Abschnitt 82 mit geneigten oberen Wänden 83 und geneigten unteren Wänden 84 aufweist. Wiederum ist ein Sumpf 20 mit dem unteren Ende des unteren geneigten Abschnitts 84 verbunden, und ein Rechenelement ist mit dem unteren Ende einer Antriebswelle 52 verbunden. Dieses Rechenelement weist ein horizontales Element 40, vertikale Elemente 41, geneigte Elemente 49 und vertikale Elemente 51 auf, die sich nach unten in den Sumpf 20 erstrecken.
Nachdem die Gestalt der Vorrichtung beschrieben wurde, kann nun seine Betriebsweise unter Bezugnahme auf die Reinigung von Schlamm gemäß dem Bayer-Verfahren mit der Absonderung von Rotschlammfestkörpern aus heißer, frischer Frischlaugenflüssigkeit aus dem Bayer-Verfahren bei immer noch etwa dem gleichen Druck und der gleichen Temperatur wie bei dem Extraktionsverfahren verstanden werden. Wie aus den Fig. 1 bis 4 hervorgeht, tritt ein unter Druck stehender Strom von Schlamm aus dem Bayer-Verfahren mit Rotschlamm und der (nicht gezeigten) Frischlaugenflüssigkeit durch das Einlaßrohr 44 ein, wo in zwei Stufen Flockungsmittel aus einer ersten und einer zweiten Einspritzvorrichtung 48, 50 eingespritzt wird. Das verwendete Flockungsmittel ist vorzugsweise ein anionischer Natriumpolyacrylsäureester oder ein ähnliches Flockungsmittel, das sich für das Setzen des aus Bauxit gewonnenen Rotschlamms eignet, wie z.B. das Flockungsmittel, das von Allied Colloids, Lirnited unter der Marke ALCAR 60º erhältlich ist, das bis zu einer Konzentration von weniger als etwa 1,0 Gew.-% verdünnt ist. Der geringere Anteil, 0 bis 50%, vorzugsweise etwa 30% der gesamten Menge des Flockungsmittels, wird durch den zweiten Einspritzpunkt 50 zugeführt, der in der Nähe des Kniestücks 45 in dem Einlaßrohr 44 für den Schlamm angeordnet ist, und zwar in der Nähe des höchsten Punkts unmittelbar nach dem Richtungswechsel. An diesem Punkt tritt in dem Einlaßrohr 44 die größte Turbulenz auf. Der Schlamm gleitet in dem geneigten Einlaßrohr 44 durch diese Zone größer Turbulenz in Richtung der Zuführquelle 18 nach unten, und nimmt durch das Einspritzen den Hauptteil des Flockungsmittels, zwischen etwa 50 bis etwa 100%, vorzugsweise etwa 70%, durch die erste Einspritzvorrichtung 48 für Flockungsmittel auf. Wenn der Schlamm an den Eintritt zu der Zuführquelle anliegt, beträgt die Geschwindigkeit des Schlamms nicht mehr als etwa 1 m/sek. Der Schlamm tritt in die Zuführquelle 18 ein, wo er durch die ausgedehnte, längliche Säule der Zuführquelle nach unten geleitet wird, wobei innerhalb der Säule Ausflockung und Absonderung auftritt, bis er die Auslaßöffnung 46 erreicht. An dieser Stelle ist die Geschwindigkeit und die kinetische Energie derart, daß sich die ausgeflockten Festkörper weiterhin nach unten bewegen, um sich an der Oberfläche der Sohle der sich absetzenden Festkörper 5 absetzen, während sich die gereinigte Flüssigkeit nach oben durch den ringförmigen Raum 19 bewegt, ohne daß die Sohle der sich absetzenden Festkörper gestört. wird. Mit dem Absetzen der Festkörper in Richtung des unteren Bereichs 14, verlieren diese zunehmend ihren Flüssigkeitsanteil, und die Ablagerung wird durch den Rechen 21 unterstützt, der durch die Welle 52 gedreht wird. Zu dem Zeitpunkt, zu dem sie den Sumpf 20 erreichen, weisen sie die höchste Dichte auf, und können durch die Ablaßleitung 38 entzogen werden. Die letztendliche Entwässerung der Festkörper aus der Flüssigkeit wird durch die langsame Drehung der Welle 52 zum Drehen des Rechens 21 unterstützt.
Die in den Fig. 5 und 6 gezeigten Vorrichtungen arbeiten im wesentlichen auf die gleiche Weise wie diejenige, die in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß in den in Fig. 5 und 6 gezeigten Vorrichtungen die ringförmige Zone wesentlich kleiner ist, was dazu führt, daß eine wesentlich größere Fließrate von gereinigter Flüssigkeit nach oben in der ringförmigen Zone auftritt.
Die folgenden Beispiele sollen die Arbeitsweise der Erfindung verdeutlichen, und es ist nicht beabsichtigt, den Schutzbereich hierdurch einzuschränken.

Beispiel 1

Eine verbesserte Druckdekantiervorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 wurde für eine Zeitdauer von 1 bis 2 Monaten verwendet, Der Rohschlamm von rotem Schlamm wurde durch Extraktion von australischen Bauxit in Laugenflüssigkeit mit 180 g/l, ausgedrückt als Na&sub2;CO&sub3;, bei 130 bis 150º, erhalten. Der entstehende Schlamm aus Rotschlamm enthielt zwischen 50 und 90 g/l Festkörper Während der Versuchsdauer floß der Schlamm in die Dekantiervorrichtung mit einer Rate von bis zu 225 Kubikmeter pro Stunde, was einer Verarbeitung von bis zu 42 Tonnen Bauxit pro Stunde entspricht, und von dem Alurninagehalt abhängt. Die Rate der Zufügung von synthetischem Flockungsmittel wurde um das Zielniveau von 120 g/t Bauxit variiert. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit beim Fließen nach oben in dem Ringraum zwischen der Zuführquelle und der äußeren Wand des Gefäßes betrug etwa 21 m/h, und der Festkörpergehalt des Niederschlags, der aus der Dekantiervorrichtung austrat, betrug zwischen 40 und 50%.

Beispiel 2

Die Leistung der Druckdekantiervorrichtung gemäß der Erfindung wurde mit derjenigen von herkömmlichen Setzvorrichtungen verglichen, die bei atmosphärischen Druck arbeiten, und sie wurde auch mit einer tiefen Setzvorrichtung verglichen, die bei einer Temperatur ein wenig oberhalb des Siedepunkts bei atmosphärischen Druck der abgesonderten Flüssigkeit arbeitet, die zu derjenigen ähnlich ist, die in der US-A-5,080,030 beschrieben ist.
Es stellte sich heraus, daß die Druckdekantiervorrichtung gemäß der Erfindung, verglichen mit anderen Setzvorrichtungen, eine um eine Größenordnung größere Schlammladung handhaben konnte, und daß für eine Überlaufreinheit (O'F) gesorgt wurde, die um einen Faktor 2 oder mehr besser war. Die suspendierten Festkörper betrugen im Durchschnitt 20 bis 25 mg/l, verglichen mit 200 mg/l für die herkömmlichen Setzvorrichtungen. Die Erfindung sorgte für einen höheren Gehalt von Festkörpern in dem Niederschlag (U/F) bei 42% verglichen mit 30 bis 32% bei den herkömmlichen Geräten.

Claims

1. Vorrichtung zum Absondern von in einem eintretenden flüssigen Rohschlamm suspendierten Festkörpern mit einem länglichen, aufrechten Gefäß mit im allgemeinen kreisförmigen Querschnitt (12) mit einem geschlossenen oberen Ende (16) und einem unteren Sumpf (20) zum Ansammeln der Festkörper; einem Einlaß (44) für Rohmaterial zum Zuführen von flüssigem Schlamm in das Gefäß; einer Einspritzvorrichtung für Flockungsmittel, zum Einspritzen von Flockungsmittel in den flüssigen Rohschlamm; einem Auslaß (39) zum Ablassen von gereinigter Flüssigkeit in einem oberen Bereich des Gefäßes (12); einem Auslaß (38) in dem unteren Sumpf (20) zum Entfernen von abgesonderten Festkörpern; Einrichtungen (24) zum Erfassen des Niveaus einer verdickten Schlammsohle in dem Gefäß, und einer Rechen/Entwässerungsvorrichtung (21), die sich in den unteren Sumpf (20) erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Rohmaterialeinlaß ein System zur Aufnahme von unter Druck stehendem flüssigen Schlamm mit einer länglichen zylindrischen Zuführquelle (18) ist, die axial in einem oberen Bereich des Gefäßes (12) mit einem ringförmigen Raum zwischen der Zuführquelle (18) und der Gefäßwand (12) angebracht ist, wobei die Zuführquelle (18) einen offenen Boden (46), der unterhalb des Auslasses (39) für gereinigte Flüssigkeit angeordnet ist, eine Öffnung (26) in einem oberen Bereich und einen Rohmaterialeinlaß (27) für den flüssigen Rohschlamm aufweist, der in einer Seitenwand der Zuführquelle (18) zwischen dem offenen Boden (46) und der oberen Öffnung (26) angeordnet ist, wobei der Rohmaterialeinlaß (27) in einen Abstand oberhalb des offenen Bodens (46) der Zuführquelle (18) angeordnet ist, der hinreichend ist, um eine ausreichende Ausflockung von Festkörpern und eine Reinigung der Flüssigkeit innerhalb der Zuführquelle (18) zu ermöglichen, und wobei der offene Boden (46) der Zuführquelle (18) oberhalb der Oberfläche (21) einer verdickten Schlammsohle in einem Abstand angeordnet ist, der hinreichend ist, um zu ermöglichen, daß sich nach unten von dem Boden (46) der Zuführquelle (18) austretende gereinigte Flüssigkeit von ausgeflockten Festkörpern absondert und sich in dem ringförmigen Raum zwischen der Zuführquelle (18) und den Gefäßwänden (12) nach oben bewegt, um durch den oberen Auslaß (39) auszutreten, ohne daß die verdickte Schlammsohle erheblich gestört wird, und wobei der Auslaß (38) derart ausgebildet ist, daß abgesonderte Festkörper unter Druck entfernt werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Öffnung (26) in der Zuführquelle (18) derart angeordnet ist, daß ein Teil der sich durch den ringförmigen Raum nach oben bewegenden gereinigten Flüssigkeit in die Zuführquelle durch die Öffnung derart eintreten kann, daß für einen umgekehrten Kamineffekt innerhalb der Zuführquelle gesorgt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (12) ein zylindrisches Gefäß mit in wesentlichen gleichmäßigem Querschnitt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß einen unteren Abschnitt mit größerem Querschnitt (80, 32) und einen zylindrischen oberen Bereich mit kleinerem Querschnitt (81) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Boden (46) der Zuführquelle (18) in den größeren unteren Bereich (80, 82) erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der größere untere Bereich (80) sphärisch geformt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der größere untere Bereich (82) im wesentlichen zylindrisch geformt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf (20) ein nach unten vorstehender, in wesentlichen zylindrischer Bereich mit einem Querschnitt ist, der in wesentlichen kleiner ist als derjenige des unteren Bereichs (80, 82) des Gefäßes.

9: Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des unteren Bereichs (80, 82) wenigstens 1,75 mal dem Durchmesser des oberen Bereichs (81) beträgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erfassen des Niveaus Druckunterschiedsdetektoren (24a, 24b, 24c, 24d) sind, die in der zylindrischen Wand des Gefäßes (12) angebracht sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmaterialeinlaßsystem ein Einlaßrohr (44) aufweist, das mit dem Zuführeinlaß verbunden ist, wobei das Rohr die wenigstens eine, darin angebrachte Einspritzvorrichtung (48, 50) für Flockungsmittel aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Einspritzvorrichtungen für Flockungsmittel aufweist, wobei die erste Einspritzvorrichtung (48) an den Zuführeinlaß benachbart angeordnet ist, und die zweite Einspritzvorrichtung (52) stromaufwärts von der ersten Einspritzvorrichtung angeordnet ist.