HU192541B

HU192541B - Method and apparatus for separating into two phases sludge contains granules of various size

Info

Publication number: HU192541B
Application number: HU84800A
Authority: HU
Inventors: Jozsef Harsanyi; Zoltan Kiss; Ferenc Kukonya; Janos Pinter; Alajos Suri; Andras Toth
Original assignee: Magyar Aluminium; Magyarovari Timfoeld Es Muekor
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1984-02-28
Publication date: 1987-06-29
Also published as: AU3923485A; AU572752B2; FR2560070A1; GB2154904A; IT8547738A0; GB8505254D0; FR2560070B1; HUT39635A; DD231995A5; IT8547738A1; IN163986B; US4657668A; IT1181752B; DE3504430A1

Description

A találmány eljárás és berendezés különböző méretű szemcséket tartalmazó zagy két fázisra választására oly módon, hogy az egyik fázisba túlsúlyban adott, szemcseméretnél kisebb, a másik fázisba túlsúlyban az adott szemcseméretnél nagyobb szemcsék kerüljenek..

Az iparban gyakran előfordul, .hogy zagyot, mely különböző méretű, 5—150 pm nagyságú szilárd szemcsét tartalmaz, úgy kell két fázisra bontani, hogy áz egyik fázisba túlsúlyban adott szemcseméretnél, adott esetben 40 pm-nél kisebb, a másik fázisba túlsúlyban az adott szemcseméretnél nagyobb szemcsék kerüljenek. Ilyen követelmény van például a timföldiparban, ahol az úgynevezett kikevert aluminátlúgot úgynevezett hidroszeparátoron viszik át, ami azt a követelményeknek megfelelően két fázisra bontja. Á hidroszeparátor - angolul: primary tlűekener - függőleges tengelyű, hengeres, meredek kúposfenekű tartály, felső peremén túlfolyóval, az alsó végén zagyelvczető csonkkal és tengelyében koaxiális beömlő-csővel, melynek alsó vége mélyen a tartályban levő zagyba merül. Stacioner üzemi állapotban a tartály tele van zaggyal, a beömlő-csövön át állandóan.friss osztályozandó zagy kerül a tartályba, amely lefelé indul, de mivel a zagyelvezető csonk áteresztő képessége kisebb, mint a beömlő zagy-árama, annak egy része felfelé, a túlfolyó felé tart. így a tartályban egymástól jól megkülönböztethető három zóna keletkezik. Alul az úgynevezett ülepedési zóna, melyben á zagy-áram lassan, egyenletesen lefelé halad; a béömlőcső alsó nyílásának szintje felett az úgynevezett osztályozási zóna, melyben a zagyáram lassan, egyenletesén felfelé árairilik és a kettő között az úgynevezett átmeneti zóna, melyben a beömlőcsőből lefelé induló zagy egy része 180 ’-os irányváltozással felfelé tart)

Ismert tény, hogy adött folyadékban adott szilárdanyagból álló szemcsék süllyedési végsebessége a szemcsék nagyságának és alakjának a függvénye. Aszerint, hogy a végsebesség kisebb vagy nagyobb mint a felfelé áramló folyadék sebessége, a szemcse felfelé tart vagy sülyed. A felfelé tartó szemcse a túlfolyóba kerül, a lefelé tartó a kónusznak nevezett kúpos alsó részbe.

A hidroszeparátor annál jobban dolgozik, minél kevesebb úgynevezett 40 pim-nál kisebb szemcse kerül a kónuszba. (A 40 mm nem abszolút méret, de a timföldgyártásban általánosan elfogadott határméret.) Az ismert berendezések hátránya, hogy az átmeneti zónában az áramlás iránya nem egyértelmű, ott bonyolult áramlási viszonyok és holtterek alakulnak ki. A holtterek nem vesznek részt az osztályozásban, a zagy egy része közvetlenül az ülepedési zónába áramlik, méretüktől függetlenül magával víve a szilárd szemcséket, nagyobb része több-kevesebb örvénylés után az osztályzási zónába jut, ennél a frakciónál valóban megtörtépik az osztályozás.

A találmány célja az átmeneti zóna kiküszöbölése, hogy a teljes szemcsehalmaz bekerüljön a2 osztályozási zónába, és ezt akkor érjük el, ha a beömlőcsőből úgy áramoltatjuk ki az osztályozandó zagyot, hogy az induló zagyáramnak legyen függőlegesen felfelé irányuló komponense, a vízszintes komponens pedig hálózza be a tartály teljes keresztmetszetét.

A találmány tehát eljárás különböző méretű szemcséket tartalmazó zagy két fázisra választására oly módon, hogy az egyik fázisba túlsúlyban adott szem2 cseméretnél kisebb, a másik fázisba túlsúlyban az adott szemcseméretnél nagyobb szemcsék kerüljenek,, hengeres kúpos-fenekű, a zagy irterülő beömlöcsővél, túlfolyóval és alsó zagy, elvezető csonkkal rendelkező tartályban. “ .

A találmány lényege abban van, hogy a beömlőcsövön át betáplált zagyot úgy áramoltatjuk, hogy az induló zagyáramnak legyen függőleges felfelé irányuló komponense és a vízszintes kompopénseta hálózza be a tartály teljés keresztmetszetét.

A találmány szerint előnyöd, ha több beömlocsövet alkalmazunk, és azoknak a zagyba merúlő'végét azonos szinten választjuk.

Nagyobb szelektivitást biztosít, ha a találmány szerint a nagyobb szemcseméretű fázis égy részét felhígítva oiyan beömlőcsőbe vagy beömlőcsövekbe juttatjuk, melynek, vagy amelyeknek á zagyba merülő vége alacsonyabb szinten van, mint aZ eredeti zagyot beáramoltató béömlőcső vagy beömlöcsövek zagyba merülő vége.

Előnyös a találmány szerint 'az is, ha függőleges elválasztó lemezekkel több szektorra'osztott tartályban változó zagyáram esetén á túlfolyás irányába haladó zagyáram térfogatsebességénék optimálisan megfelelő számú szektorban levő beömlőcsőbe juttatunk be zagyot.

A találmány egyben berendezés különböző méretű szemcséket tartalmazó zagy két fázisra választására az 1-4. igénypontok szerinti eljárás foganatosítására, melynek hengeres, kúpos-fenekű, függőleges beömlőcsővel, túlfolyóval és alsó zagyelvevő csonkkal rendelkező tartálya van.

Itt a találmány lényege abban van, hogy a beömlőcső, adott esetben beömlőcsövek alatt fbrditókamra van elrendezve.

A találmány szerint előnyös, háf minden fordítókamra perdületkan.alakkal van ellátva.

Változó zagy mennyiség esetén élőnyös, ha a tartályban több függőleges elválasztólé'mez váh, amelyek felső éle a túlfolyócsatoriia szintje feletti'álsó éle á fordítókamrák szintje alatt van.

Végezetül előnyös az is, ha fordítókamráinak mindegyikébe zárószervvel ellátott öblítővezeték van bevezetve.

A találmány szerint tehát a beömlőcsövön átbetáplált zagyot a beömlőcső kilépési nyílása fölött széttereljük a tartály teljes keresztmetszetére; adott esetben több párhuzamos beömlőcsövet alkalmazunk, és azoknak a zagyba merülő vége azonos szinten van; úgy is eredményesen járunk el, hogy a nagyobb szemcseméretű fázis egy részét felhígítva olyan beöinlőcsőbe vagy beömlőcsövekbe juttatjuk, melynek vagy amelyeknek a zagyba merülő vége alacsonyabb szinten van, mint az eredeti osztályozandó zagyot beáramoltató béömlőcső vagy beömlőcsövek zagyba merülő vége; továbbá függőleges elválasztó lemezekkel több szektorra osztott tartályban változó zagyáram esetén a túlfolyó irányába haladó zagyáram térfogatsebességének optimálisan megfelelő számú szektorban levő beömlőcsőbe juttatunk be zagyot.

A találmány szerinti berendezésnél tehát minden eddigi hasonló ismert berendezéstől eltérően a beömlőcső, adott esetben minden beömlőcső alatt forditókamra van, a fordítókamra perdületknnalakkal van ellátva, minden fordílókamrába elzárószerelvénnyel

192 541 elzárható öblítővezeték van bevezetve, és adott esetben a tartályba több függőleges elválasztó lemez van, amelyek felső éle a túlfolyó szintje felett, alsó éle a fordítókamrák szintje alatt van.

A találmány szerinti eljárást és berendezést kiviteli példán rajz alapján ismertetjük, ahol az

1. ábra egy találmány szerinti zagyósztályozó berendezés függőleges metszete, á

2. ábra függőleges elválasztó lemezekkel ellátott berendezés függőleges metszete, a

3. ábra az ábrán ábrázolt berendezés III - III vonal menti vízszintes keresztmetszete, a

4. ábra kétfokozatú osztályozásra alkalmas berendezés, az

5. ábra perdületkanalakkal ellátott fordítókamra felülnézete, a

6. ábra perdületkanalakkal ellátott fordítókamra függőleges metszete, a

7. ábra szemcseeloszlási diagramot mutat be.

A találmány szerinti berendezés hengeres, alján kúpos 16 fenékkel kiképzett 1 tartály, felső pereménél egy vagy több 5 túlfolyó-csatornával van ellátva, amelyhez finomszemcsés-zagyot elvezető 9 csonk csatlakozik. Az 1 tartálybah több 2 beömlőcső van, melyek felül osztályozandó zagy 6 bevezetéséhez csatlakoznak és alul 3 fordítókamrával vannak ellátva, melyek minegyikében előnyösen három 4 perdületkanál van elrendezve. A 2 beömlőcsövek mindegyikében velük koaxiális 21 öblítővezeték van, amelyek mindegyike öblítőfólyadékot betápláló 8 szelepen át egy öblítőfolyadékot szállító 7 vezetékhez van kötve. Az öblítőfolyadékot bevezető 21 csövek alsó vége magasabban van, miüt a 2 beömlőcsövek alsó vége. A 2. és '3. ábrák szerinti 1 tartályban példaképpen három de lehet kettő vagy több - függőleges 11 elválasztólemez és hatom 2 beömlőcső van, melyek mindegyike 22 elzárószerelvényen át az osztályozandó zagy 6 bevezetéséhez van kötve. A 11 elválasztőlemezek felső éle 5 túlfolyócsatorna be-beömlő pereme felett, alsó éle a 3 fordítókamrák szintje alatt van. Az 1 tartály kúpos 16 fenékrészének alján 19 elzáró szervvel ellátott zagy elvitelt biztosító 10 csonk Van elrendezve.

A 4. ábra szerinti 1 tartály az egy vagy több 2 beömlőcsövön kívül további 12 beömlőcsöveket tartalmaz, melyek alul-felül hosszabbak az előbbi 2, alul 3 fordítókamrával vannak ellátva, felül rácsatlakoznak higított-durvaszemcsés-zagyot szállító 23 vezetékre. Ennél a berendezésnél a durvaszemcsés-zagyelvételt biztosító 10 csonk kétfelé ágazik, mindkét ágon 24 elzárószerelvény van, az egyik egy 25 tartályba vezet, mely a további feldolgozásra szánt durvaszemcsés zagyot hívatott befogadni, a másik egy 26 tartályba vezet, amelybe hígítófolyadékot szállító 13 vezeték is vezet, a 26 tartályt alján 14 szivattyú csapolja meg, amelynek nyomóoldalával a higitótt-durvaszemcsészagyot szállító 23 vezetékre van kötve.

Az eljárás stacioner üzemben á következő: az 1 tartály tele van zaggyal. Az üzemeltetés során a 6 bevezetésen friss osztályozandó zagy folyik be a 2 beömlőcsövekbe. A 2 beömlőcsövek alsó végén lévő fordítókamrákban, továbbá az azokban elrendezett perdületkanalakkal megkevert friss osztályozandó zagy felfelé mutató függőleges, valamint vízszintes áramlási komponensekkel áramljk az 1 tartályban lévő zagyba olymódon, hogy a kiáramlástól felfelé az tartály teljes keresztmetszetét kitölti, kizárva a zagy közvetlen lefelé való áramlását. Az 1 tartály alsó kú·: pos része felé tehát márcsak osztályozott zagy áramlik, annak is csak a durvaszemcsés fázisa. A friss osztályozandó zagy betáplálásának és a durva szemcsés fázis elvételének arányával ismert módon szabályozni lehet az 1 tartály 15 áramlási zónájában felfelé áramló mind finomabb átlagszemcsés zagynak a sebességét, valamint a 17 ülepítőzónába kerülő finomszemcsék hányadát. A felfelé áramló zagy sebességét úgy kell beállítani, hogy az 5 túlfolyócsatorna szintjén 40 μιη-nál nagyobb szemcsék alig legyenek. A találmány szerinti berendezéssel, illetve eljárással elérhető, hogy a 17 űlepítőzónában minimális legyen a 40 pmnál kisebb szemcsék aránya.

Ez utóbbi arány mégjobban csökkenthető a 4. ábra szerinti berendezés alkalmazásával. Itt az elsődlegesen nyert durvaszemcsés zagy egy részét a 24 elzárószerelvéuy nyitásával a 26 tartályba engedjük, ottan a 13 vezetéken át higitófolyadékot keverünk hozzá, majd a 14 szivattyúval a 23 vezetéken át bevezetjük a hígított durvaszemcsés zagy elosztására szolgáló 18 elosztóba, onnan pedig a hígított durvaszemcsés zagyot szállító 12 beömlőcsövekbe, amelyek a zagyot szétterítik az 1 tartály teljes keresztmetszetére. A hígított durvaszemcsés zagy kevesebb finomszemcsét tartalmaz, mint az eredeti osztályozandó zagy és ezzel az’ eljárással még ennek a finomszemcse mennyiségnek egy része is elindul az 5 túlfolyócsatorna felé, tehát fokozódik az osztályozás.

A 15 áramlási zónában felfelé áramló zagy sebessége egyértelműen meghatározza a felfelé áramló szemcsék méretét. Ez a sebesség függvénye az osztályozandó zagyot betápláló 6 bevezetésben és a durvaszemcsés zagy elvételét biztosító 10 csonkban uralkodó térfogat sebességeknek. Az 1 tartály keresztmetszetét általában ezen térfoga (sebességek optimumára méretezik, azonban az üzemekben gyakorlatilag nem lehet állandóan optimális térfogatsebességeket tartani, ami azutáin zavart jelent az osztályozás minőségében. Ezt a hátrányt küszöböli ki a 2. és 3. ábra szerinti berendezés, amelynél az 1 tartály a 11 elválasztólemezekkel több - az ábrák szerinti esetben 3 - függőleges térre van osztva. Ha a termelés hozzávetőlegesen kétharmadára csökken, lezárunk egy 22 elzárószerelvényt, ha pedig egyharmadára csökken két 22 elzárószerelvényt. Ilyen arányban zárjuk a durvaszemcse zagy elvételt bitosító 10 csonk 19 elzárószerelvényét is. Az üzemben maradó harmadik, vagy második és harmadik tér éppen olyan minőségű osztályozást fog.végezni, mint amit a teljes terheléskor nyújtott a berendezés.

Az öblítőfolyadékot bevezető 21 öblítő vezetéken át stacioner üzemben a zagy tulajdonságainak függvényében naponta, vagy több naponként az öblítqfoíyadékot betápláló 8 szelep liyitásával néhány perc alatti megtisztítjuk a 3 forditókamrákat áz esetlég leülé^ pedett iszaptól.

A találmány előnyeit a hagyományos eljáráshoz és' berendezéshez képest táblázat, és annak felhasználásával készült diagram (7. ábra) szemlélteti. Ezekén kimutattuk egy timföldgyárban végzett üzemi szintű kísérlet adatait, illetve eredményeit. Mértük á szémcseméret szerinti százalékos elosztást a betáplált, tehát osztályozandó zagyban, és a 10 csonkon távozó

-3192 541 zagyban mind a hagyományos, mind á találmány szerinti eljárásnál. A betáplált zagyban 22 %-öt tett ki a 40 pm-nál kisebb szemcsék aránya. A 10 csonkon kilépő alsó elvételnél a hagyományos eljárás ezt 15,6 %-ra, a találmány szerinti eljárás pedig 8 %-ra csökkentetté. A 7. ábra szerinti diagramon B az osztályozandó zagy, C a hagyományos alsó elvétel, D a találmány szerinti alsó elvétel. Az üzemi kísérletnél 420 g/1 szilárdanyag tartalmú zaggyal dolgoztunk. Nagyobb - 5-600 g/1 - szilárdanyag tartalmú zagy esetén tovább nő a 10 csonkot elhagyó fázisban a 40 pm feletti szemcsék aránya, míg hagyományos eljárással ez az arány romlana.

Táblázat

Szemcseméret pm	Betáplálás %	Hagyomá- nyos alsó elvétel %	A találmány szerinti alsó elvétel %
0-12	1,0	0,8	0,4
12-20	2,0	1,8	1,2
20-32	6,0	4,0	2,4
32-40	13,0	9,0	4,0
40-50	20,0	15,0	6,0
50-63	40,0	41,0	46,0
63-80	7,0	10,5	15,0
80-100	4,0	7,4	13,0
100	7,0	10,5	12,0

összesítve

40	22,0	15,6	8,0
40	78,0	84,4	92,0

Claims

1. Eljárás különböző méretű szemcséket tartalmazó zagy két fázisra választására oly módon, hogy az egyik fázisba túlsúlyban adott szemcseméretnél kisebb, a másik fázisba túlsúlyban az adott szemcseméretnél nagyobb szemcsék kerüljenek, hengeres, kúposfenekű, a zagyba merülő beömlőcsővcl, túlfolyóval és alsó zagyelvezető csonkkal rendelkező tartályban, azzal jellemezve, hogy a beömlőcsövön át betáplált zagyot úgy áramoltatjuk, hogy az induló zagyáramnak legyen függőleges felfelé irányuló komponense és a vízszintes komponense hálózza be a tártály teljes keresztmetszetét.

2. Áz 1. igénypont szerinti cljáiás ázzal jeliemezve, hogy több beömlőcsövét alkalmaztok, és azoknak a zagyba merülő végét azonos szinten választjuk.

3. Az 1. vagy 2. igénypoút szerinti eljárás ázzál jellemezve, hogy a nagyobb· szemcsemérétü fázis égy részét felhígítva olyan bcömlöcsőbc vagy · bcömlőcsövckbc juttatjuk, melynek, vagy amelyeknek a zagyba merülő vége alacsonyabb szinten van, mint az eredeti zagyot beáramoltató beömlőejő vagy beömlőcsövek zagyba merülő vége.

4. A 2. igénypont szerinti eljárás ázzál jellemezve, hogy függőleges elválasztó lemezekkel·több szektorra osztott tartályban változó zagyáram esetén a túlfolyás irányába haladó zagyáram térfogátsebességének optimálisan megfelelő számú szektorban levő. béömlőcsőbe juttatunk be zagyot.

5. Berendezés különböző méretű szemcséket tartalmazó zagy két fázisra választására az 1 - 4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, melynek hengeres, kúpos fenekű, függőleges beömlőcsővel, túlfolyóval és alsó zagyelvevőCsonkkal rendelkező tartálya van, azzal jellemezve, hogy beömlőcső (2), adott esetben beömlőcsövek (2,12) alatt fordítókamra (3) van elrendezve.

6. Az 5. igénypont szerinti berendezés azzal jellemezve, hogy minden· fordítókamra. (3) perdületkanalakkal (4) ván ellátva.

7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti berendezés azzal jellemezve, hogy a tartályban (1) több függőleges elválasztólemez (11) van, amelyek felső éle a túlfolyócsatorna (5) szintje felett, alsó éle a fordítókamrák (3) szintje alatt van.

8. Az 5-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés azzal jellemezve, hogy fordítókamráinak (3), mindegyikébe zárószervvel előnyösen szeleppel (8) ellátott öblítővezeték (21) van bevezetve.

7 db rajz

-4192 541

Nemzetközi osztályozás B 03 B 5/62