FI123419B - Sakeutinlaite ja sakeutusmenetelmä - Google Patents

Description

t SAKEUTINLAITE JA SAKEUTUSMENETELMÄ

Keksintö kohdistuu yleisesti kiintoaineen ja nesteen erottamiseen. Erityisesti se kohdistuu sakeutinlaitteeseen ja menetelmään mineraalilietteiden 5 sakeuttamiseksi.

Selkeytys- tai sakeutusprosessissa liete, joka sisältää nesteitä ja näissä nesteissä hiukkasia suspensiossa, syötetään sakeuttimeen tai laskeutusaltaaseen hiukkasten erottamiseksi nesteestä. Sakeuttimen perusosia 10 ovat silta ja säiliö, käyttölaite, syöttöputki, syöttökaivo, harat (käsittäen akselin ja kaapimet), alivuotokartio ja ylivuotokouru. Säiliössä partikkelit, jotka ovat suspensiossa, muodostavat sakeutunutta lietettä säiliön pohjalle. Sakeutunut materiaali laskeutuu sakeuttimen säiliön pohjalle, mistä se poistetaan ja johdetaan jatkokäsittelyyn, kun taas liuoskomponentti nousee sakeuttimen 15 yläosaan, virtaa sieltä ylivuotokouruun ja poistuu ylivuotoastiasta. Laitteeseen on järjestetty hara, jonka avulla sakeuttimen pohjalle laskeutunutta sakeutunutta kiintoainetta siirretään kohti sakeuttimen säiliön keskellä sijaitsevaa alivuotokartiota. Liete syötetään sakeuttimeen syöttöputken ja syöttökaivon kautta. Usein laskeutumisnopeutta lisätään käyttämällä 20 saostusaineita, joiden määrä ja tyyppi on optimoitu. Saostusaine lisätään syötteeseen, jotta lietteen suspensiossa olevat partikkelit saadaan agglomeroiduksi. Saostuksen tarkoituksena on sitoa kiintoainehiukkaset yhteen ja näin edistää painovoimaan perustuvaa erotusprosessia.

25 Syöttökaivoa käytetään usein lietteen syöttämiseksi sakeuttimen säiliöön syöttökaivon avoimen pohjan kautta, ja jotta liete saadaan saostetuksi ennen sen siirtymistä säiliöön. Lisäksi sakeuttimen syöttökaivon tehtävänä on sekoittaa syötettävä liete saostusaineeseen ja mahdollistaa saostuneiden kiintoaineiden laskeutuminen. Tyypillisesti syöttökaivo sijaitsee keskellä 30 sakeuttimen säiliötä, jotta laskeutuvat kiintoaineet pääsevät jakautumaan säiliössä tasaisesti. Saostusprosessin nopeuttamiseksi ja tehostamiseksi liete on yleensä laimennettava ylimääräisellä prosessinesteellä (vedellä). Tavallisesti 2 laimentaminen suoritetaan sakeuttimissa kierrättämällä osa laimennusnesteen ylivuodosta sakeuttimen säiliön yläosasta takaisin syöttökaivoon, jolloin se laimentaa sisään virtaavaa lietettä. Ylivuotoliuoksen kierrättämiseksi joudutaan joskus asentamaan pumppuja, nesteputkia ja venttiilejä.

5

Viitejulkaisussa US 5,147,556 kuvataan kiintoainesuspensioille ja -lietteille tarkoitettua sakeutinta erityisesti ylivuotoliuokseen kierrättämiseksi sakeuttimissa. Keksinnön mukaan säiliössä oleva laimennusneste kierrätetään edelleen syöttökaivoon joko syöttökaivon seinään tehdystä reiästä tai 10 syöttöputken kautta, kun nesteen pintataso on säiliössä noussut korkeammalle kuin syöttökaivossa. Syöteliete syötetään syöttökaivoon tangentiaalisesti, ja laimennusneste virtaa syöttökaivoon säteittäisesti lietteen laimentamiseksi. Tämän tuloksena osa sekoitusenergiasta menetetään, kun sisään virtaavan syötelietteen on käännettävä laimennusnesteen virtaussuunta syötelietteen 15 virtauksen suuntaiseksi, joten sekoituksen maksimitehoa ei saavuteta. Syöttökaivossa sekoitusvaikutuksen on oltava tehokas, jotta laimennusneste sekoittuisi syötelietteeseen, ja liete ja saostusaine laimentuisivat kunnolla.

Nyt esillä olevan keksinnön tavoitteena on sakeutin, jossa on välineet 20 laimennusnesteen syöttämiseksi syöttökaivoon ja syöttökaivossa olevan nesteen laimentamiseksi, jotta syöttökaivossa saavutetaan mahdollisimman edullinen sekoitusteho.

Mainittu tavoite saavutetaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa kuvatun laitteen 25 ja menetelmän avulla. Keksinnön muita edullisia suoritusmuotoja on kuvattu epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Hiukkasia suspensiossa sisältäville nesteille, kuten mineraaleja sisältäville lietteille, tarkoitettu sakeutinlaite käsittää säiliön, johon kiintoaineet laskeutuvat, 30 jolloin suuremman suhteellisen tiheyden omaava liete laskeutuu säiliön pohjaan ja syrjäyttää pienemmän suhteellisen tiheyden omaavan laimennusnesteen säiliön yläosaan, jossa laimennusneste muodostaa säiliöön nestepinnan; 3 syöttökaivon, jossa on kammio ja siinä syöttöaukko sisään viilaavalle lietteelle ja poistoaukko nesteyhteydessä säiliöön sekä välineet materiaalin levittämiseksi säiliöön; ainakin yhden lietteen syöttämiseen tarkoitetun yhteen, jolla syöteliete syötetään tangentiaalisesti syöttökaivoon, johon syöteliete 5 muodostaa syöttökaivoa ympäröivän säiliön nestepintaa alemman nestepinnan. Sakeutinlaitteelle on tunnusomaista se, että ainakin yksi syötelieteyhteestä erillinen laimennusnesteyhde ja ainakin yksi sisääntuloaukko on järjestetty syöttökaivon seinään toisistaan erillisiksi ja tangentiaalisesti suhteessa syöttökaivoon siten, että säiliön nestepinnan ja syöttökaivon nestepinnan 10 korkeusero saa laimennusnesteen virtaamaan säiliön yläosasta syöttökaivoon mainitun ainakin yhden laimennusnesteyhteen tai sisääntuloaukon kautta. Tällä tavoin laitteen virtausenergia kohdistuu samaan suuntaan kuin lietteen syöttö, ja syöttökaivon sisällä saavutetaan maksimaalinen sekoitus- ja saostusteho. Lisäksi keksinnön mukaisella laitteella saavutetaan se etu, että 15 laimennusnesteen virtaus parantaa syötettävän lietevirtauksen sekoittumistehoa. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan laimennusnesteen yhde on järjestetty olennaisesti samansuuntaiseksi kuin syötelietteen yhde.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan laimennusnesteyhde 20 ympäröi syötelietteen yhdettä ainakin osittain, ainakin siinä kohden, missä yhteet liittyvät syöttökaivoon. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan laimennusnesteyhde ja syötelietteen yhde on järjestetty rinnakkain. Molempien virtausten tapahtuessa samaan suuntaan saavutetaan maksimiteho sekä mainituille virtauksille että mahdollisille muille prosessiin tuoduille 25 virtauskomponenteille. Erään nyt esillä olevan keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan laimennusnesteyhde ja syötelietteen yhde on järjestetty välimatkan päähän toisistaan. Käytettäessä keksinnön mukaista laitetta laimennusneste syötetään samasta kohdasta kuin laimentamaton liete. Sen jälkeen syöteliete laimennetaan nopeasti syöttökaivossa, mikä edelleen 30 parantaa prosessin yleistä tehokkuutta.

4

Keksinnön mukaan syöttökaivon seinässä on joukko sisääntuloaukkoja, joiden kautta laimennusneste pääsee kiertämään säiliöstä syöttökaivoon. Keksinnön mukaisen menetelmän mukaan laimennusneste syötetään tangentiaalisesti syöttökaivoon ainakin yhden erillisen laimennusnesteyhteen kautta tai ainakin 5 yhden syöttökaivon seinään järjestetyn sisääntuloaukon kautta syötelietteen laimentamiseksi. Laimennusneste virtaa syöttökaivoon samansuuntaisesti kuin syöteliete. Erään keksinnön mukaisen esimerkin mukaan laimennusneste virtaa syöttökaivossa siten, että virtaus ainakin osittain ympäröi syötelietteen virtaa, ainakin kohdassa jossa virtaukset yhdistyvät syöttökaivoon. Eräässä keksinnön 10 mukaisessa esimerkissä laimennusnestevirta ja syötelietevirta etenevät syöttökaivoon rinnakkain. Eräässä keksinnön mukaisessa esimerkissä laimennusnestevirta ja syötelietevirta etenevät syöttökaivoon välimatkan päässä toisistaan. Eräässä keksinnön mukaisessa esimerkissä laimennusneste ja syöteliete sekoittuvat sen jälkeen, kun ne on syötetty syöttökaivoon. Näin 15 ollen syötemateriaalin, eli syötelietteen, laimennusnesteen ja saostusaineen sekoittuminen tapahtuu syöttökaivon sisällä.

Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirroksiin.

20 Kuvio 1 on kaaviokuva keksinnön mukaisesta sakeutinlaitteesta.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 laitetta ylhäältä nähtynä.

Kuvio 3 esittää erästä toista keksinnön mukaista suoritusmuotoa ylhäältä nähtynä.

5

Kuten kuviosta 1 nähdään, eräässä keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisessa sakeutinlaitteessa on sakeutin 1 ja siinä pyöreä säiliö 2, jossa on nestemäistä lietettä 3. Säiliön keskelle on järjestetty syöttökaivo 4, ja siihen kuuluu syötelietteen yhde 5 lietemateriaalin 9 syöttämiseksi syöttökaivoon 4, 5 joka syötelietteen yhde 5 on järjestetty olennaisen tangentiaalisesti suhteessa syöttökaivoon 4. Tämä esimerkin mukaan syöttökaivossa on supistettu pohja-aukko 6 nesteyhteydessä säiliöön 2, jonka kautta nestemäinen liete pääsee virtaamaan syöttökaivosta säiliöön. Syöttökaivon pohjaosassa on edullisesti alaspäin kartiomaisesti supistuva sivuseinämä 7, jolloin nesteen virtausalue on 10 pohjaosassa pienempi kuin yläosassa, ja näin nesteen virtausta säiliön 2 ja syöttökaivon 4 välillä voidaan rajoittaa. Tässä esimerkissä syöttökaivon seinämän alaosan alapuolelle on sijoitettu alaspäin levenevä ohjauskartioelementti 8, jonka tarkoituksena on jakaa syötemateriaali tasaisesti säiliöön 2. Saostusaine sekoitetaan lietteeseen, ja yleensä se tapahtuu 15 syöttökaivossa samalla kun liete syötetään säiliöön. Saostusaine edistää mineraalilietteen laskeutumista säiliön pohjalle ja alivirtauskartioon. Tavallisesti kiintoaineiden laskeutuminen tapahtuu sakeuttimen säiliössä, jolloin sakeutunut lietepatja 3 laskeutuu syrjäyttäen ylimmän kerroksen suhteellisen laimeaa nestettä 10 säiliön yläosaan. Sakeuttimen säiliötä ympäröi ylivuotokouru 11, 20 joka kanavoi ylimääräisen ylivuotoliuoksen poistoputkeen. Tiivistynyt liete poistetaan alivuotokartiosta poistoputken 12 kautta.

Tällaisessa järjestelyssä syötelietteen suhteellinen tiheys syöttökaivossa on suurempi kuin nesteen suhteellinen tiheys syöttökaivon ulkopuolella, ja näin 25 ollen syöttökaivon nesteen pintataso 13 on alhaisempi kuin ulkopuolisen nesteen pintataso 14. Keksinnön mukaan syöttökaivon seinässä on sisääntuloaukkoja 15, esimerkiksi yhteitä, joiden kautta säiliöstä tuleva laimennusneste kierrätetään takaisin syöttökaivoon syötelietteen laimentamiseksi syöttökaivossa autogeenisesti aina, kun pintataso syöttökaivon 30 ulkopuolella on korkeampi. Sisääntuloaukot sijaitsevat syöttökaivon pohja-aukon 6 yläpuolella, ja ne on järjestetty tangentiaalisesti suhteessa syöttökaivon seinään, jolloin sekoitusvaikutus virtaukseen tehostuu 6 huomattavasti. Syöttökaivossa on myös välineet sisääntuloaukkojen sulkemiseksi ja välineet nestevirran säätämiseksi aukkojen avulla esimerkiksi siinä tapauksessa, että syöttökaivoon tuleva neste on suhteellisen laimeaa. Aukkojen lukumäärä riippuu syöttökaivon mallista.

5

Syötelietteen yhde 5 on järjestetty tangentiaalisesti suhteessa syöttökaivoon 4, jotta syötettävä liete sekoittuu homogeenisesti syöttökaivossa. Keksinnön mukaan laimennusnesteyhde 16 laimennusnesteen 17 syöttämiseksi on yhdensuuntainen syötelietteen yhteen 5 kanssa, jolloin myös laimennusneste 10 17 syötetään tangentiaalisesti syöttökaivoon 4. Laimennusnesteyhde 16 on syötelietteen yhteestä 5 erillinen yhde, ja laimennusneste 17 sekoitetaan lietteeseen 9 vasta syöttökaivon sisällä. Kuvioiden 1 ja 2 esimerkeissä laimennusnesteyhde 16 ympäröi syötelietteen yhdettä 5 ainakin osittain kohdassa 18, jossa ne yhdistyvät syöttökaivoon 4. Laimennusnesteyhde on 15 järjestetty siten, että sen sisääntulopää ulottuu syöttökaivoa ympäröivässä säiliössä olevaan laimennusnesteeseen, jotta lähellä sakeuttimen pintaa sijaitseva laimennusneste pääsee virtaamaan laimennusnesteyhteeseen 16, jonka kautta laimennusnestevirta 17 etenee syöttökaivoon, missä se laimentaa syötelietettä 9. Kun laimennusnesteen 17 virtaussuunta on sama kuin 20 syötenesteen 9 virtaussuunta, sekoittuminen kahden virtauksen välisellä virtausakselilla tehostuu. Kuvatussa järjestelyssä laimennusnesteen virtaukseen vaikuttaa nestepinnan tasoero säiliön ja syöttökaivon välillä. Materiaalin 22 sekoittuminen syöttökaivossa paranee huomattavasti. Laimennusnesteyhteiden 16 ja 19 sisääntuloaukko 20 on järjestetty ulottumaan 25 säiliössä 2 olevaan laimennusnesteeseen 10, jotta laimennusneste ohjautuu syöttökaivoon syötettävän lietteen laimentamiseksi. Laimennusnesteyhteiden 16 ja 19 poistoaukko 21 on järjestetty ulottumaan syöttökaivon sisään laimennusnesteen ohjaamiseksi kohtaan, jossa se kohtaa syötettävän lietteen ja sekoittuu siihen.

Eräässä keksinnön toisessa suoritusmuodossa, jota on kuvattu kuviossa 3, laimennusnesteyhde 19 ja syötelietteen yhde 5 on järjestetty rinnakkain 30 7 kohdassa 18, jossa ne yhdistyvät syöttökaivoon. Tämän suoritusmuodon mukaan sekä laimennusneste että liete syötetään syöttökaivoon tangentiaalisesti.

5 Edellä keksintöä on selostettu viittaamalla sen edullisiin suoritusmuotoihin, mutta alan ammattimiehelle on selvää, että monet muunnokset ja variaatiot ovat mahdollisia. Mainittujen muunnosten ja variaatioiden tulee kuitenkin sijoittua oheisten patenttivaatimusten puitteisiin.

10

Claims (11)

1. Sakeutinlaite (1), joka on tarkoitettu hiukkasia suspensiossa sisältäville nesteille, kuten mineraaleja sisältäville lietteille, johon 5 sakeutinlaitteeseen kuuluu: - säiliö (2) jossa kiintoaineet laskeutuvat, jolloin suuremman suhteellisen tiheyden omaava liete (3) laskeutuu säiliön pohjaan, ja pienemmän suhteellisen tiheyden omaava laimennusneste (10) syrjäytyy sen tieltä säiliön yläosaan muodostaen säiliöön nestepinnan (14); 10. syöttökaivo (4), jossa on kammio ja siinä sisääntuloaukko syötelietteen (9) vastaanottamiseksi ja poistoaukko nesteyhteydessä säiliöön sekä välineet materiaalin levittämiseksi säiliöön, joka syöteliete (9) muodostaa syöttökaivoon (4) syöttökaivoa ympäröivän säiliön (2) nestepintaa (14) alemman nestepinnan (13); 15. ainakin yksi erillinen syötelieteyhde (5) syötelietteen (9) tangentiaaliseksi purkamiseksi syöttökaivoon, tunnettu siitä, että ainakin yksi syötelieteyhteestä (5) erillinen laimennusnesteyhde (16, 19) ja ainakin yksi sisääntuloaukko (15) on järjestetty syöttökaivon (4) seinään toisistaan erillisiksi ja tangentiaalisesti suhteessa syöttökaivoon 20 (4) siten, että säiliön nestepinnan (14) ja syöttökaivon nestepinnan (13) korkeusero saa laimennusnesteen (10) virtaamaan säiliön yläosasta syöttökaivoon mainitun ainakin yhden laimennusnesteyhteen tai sisääntuloaukon kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laimennusnesteyhde (16, 19) on järjestetty olennaisen samansuuntaiseksi kuin syötelietteen yhde (5).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että 30 laimennusnesteyhde (16) ainakin osittain ympäröi syötelietteen yhdettä (5), ainakin kohdassa (18), jossa yhteet yhdistyvät syöttökaivoon.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että laimennusnesteyhde (19) ja syötelietteen yhde (5) on järjestetty rinnakkain.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että laimennusnesteyhde (16, 19) ja syötelietteen yhde (5) on järjestetty välimatkan päähän toisistaan.

6. Menetelmä hiukkasia suspensiossa sisältävien nesteiden, kuten 10 mineraaleja sisältävien lietteiden sakeuttamiseksi, jossa menetelmässä kiintoaineet laskeutuvat sakeuttimen säiliöön (2) ja pienemmän suhteellisen tiheyden omaava laimennusneste (10) syrjäytyy sen tieltä säiliön yläosaan muodostaen säiliöön nestepinnan (14), kun syötelietettä (9) syötetään ainakin yhden erillisen syötelieteyhteen (5) kautta 15 tangentiaalisesti syöttökaivoon (4), jossa on kammio ja siinä sisääntuloaukko syötelietteen tangentiaaliseksi vastaanottamiseksi ja poistoaukko (6) nesteyhteydessä säiliöön, joka syöteliete muodostaa syöttökaivoon syöttökaivoa ympäröivän säiliön nestepintaa alemman nestepinnan (13), tunnettu siitä, että ainakin yksi syötelieteyhteestä (5) 20 erillinen laimennusnesteyhde (16, 19) ja ainakin yksi sisääntuloaukko (15) on järjestetty syöttökaivon (4) seinään toisistaan erillisiksi ja tangentiaalisesti suhteessa syöttökaivoon (4) siten, että säiliön nestepinnan (14) ja syöttökaivon nestepinnan (13) korkeusero saa laimennusnesteen (10) virtaamaan säiliön yläosasta syöttökaivoon 25 mainitun ainakin yhden laimennusnesteyhteen tai sisääntuloaukon kautta laimentamaan syötelietettä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennusneste virtaa syöttökaivoon (4) samansuuntaisena kuin 30 syöteliete.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennusneste virtaa syöttökaivoon siten, että laimennusnesteen virtaus ainakin osittain ympäröi syötelietteen virtausta, ainakin kohdassa (18), jossa ne työntyvät syöttökaivoon. 5

9. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennusnesteen virtaus ja syötelietteen virtaus työntyvät syöttökaivoon rinnakkain.

10. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennusnesteen virtaus ja syötelietteen virtaus työntyvät syöttökaivoon välimatkan päässä toisistaan. Ujonkin patenttivaatimuksen 6-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että laimennusneste (17) ja syöteliete (9) sekoittuvat sen jälkeen, kun ne on syötetty syöttökaivoon (4).