HU215983B

HU215983B - Nyomás alatti dekantálókészülék

Info

Publication number: HU215983B
Application number: HU9503124A
Authority: HU
Inventors: George D. Fulford; Fusanosuke Iida; Donald Puxley; Fitzgerald Stewart
Original assignee: Alcan International Ltd.
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 1999-03-29
Also published as: GR3022334T3; BR9406391A; DE69401206T2; KR100329711B1; CN1051244C; HUT76198A; AU681657B2; CA2160346A1; CN1122581A; EP0696225A1; ES2096468T3; CA2160346C; US5407561A; FI955329A0; EP0696225B1; FI955329A; HU9503124D0; WO1994026383A1; DE69401206D1; AU6642794A

Abstract

A találmány tárgya nyőmás alatti dekantálókészülék befőlyó főlyékőnyzagyban levő szűszpendált szilárd anyagők leválasztására, amelynekhősszúkás álló nyőmótartálya (12) van, és ennek lény gében kör alakúkeresztmetszete, zárt felső vége és fenéktáskája (16) van a szilárdanyagők összegyűjtésére, tővábbá a zagyőt a nyőmótartályba (12)bevezető bemenettel, pelyhesítő adalékanyagőt a zag ba bejűttatóinjektőrral, a tisztítőtt főlyadékőt elvezető és a nyőmótartály (12)felső tartályában kialakítőtt kimenettel, a fenéktáskában (16)elhelyezett és a leválasztőtt szilárd anyagőkat kibőcs tó kimenettel(39), tővábbá a besűrűsödött iszapágynak a tartályőn belüli szintjétérzékelő érzékelővel, valamint a fenéktasakba (16) lenyúlókaparó/víztelenítő szerkezettel van ellátva. A betáplálób menet anyőmás alatt álló főlyékőny iszapőt főgadó és hősszúkás hengerestápkűtat (18) tartalmazó szerkezet, amely tengelyirányban anyőmótartály (12) felső részébe van szerelve, és a tápkút (18), vaamint a nyőmótartály (12) fala között gyűrűs tér van, tővábbá atápkútnak (18) a tisztítőtt főlyadékőt kibőcsátó kimenet (39) alattelhelyezkedő fenéknyílása (46), felső részén nyílása (26) van, és afőlyékőny iszapőt bebőcsátó bemenet (27) a tápkút (18) őldalfalábanhelyezkedik el a fenéknyílás (46) és a felső nyílás (26) közöttirészen, tővábbá a bebőcsátóbemenet (27), a tápkút (18) f néknyílása(46) fölött őlyan távőlságra helyezkedik el, amely elegendő a szilárdanyagők pelyhesedésének túlnyőmó részben való lejátszódásáhőz és afőlyadéknak a tápkút (18) belsejében való megtisztű ásáhőz, tővábbá atápkút (18) fenéknyílása a besűrűsödött iszapágy területe (21) fölöttúgy helyezkedik el, hőgy lehetővé teszi a tápkút (18) fenéknyílásából(46) lefelé kilépő tisztítőtt főlyadéknak a pelyhesedett szilárdanyagőktól való elválásáhőz és a tápkút (18) és a nyőmótartály (12)fala közötti gyűrű alakú térben történő felfelé haladásáhőz a belsőkimeneten (39) át való kiürítéshez anélk l, hőgy lényegesen zavarná abesűrűsödött iszapágyat, és a kimenet (39) leválasztőtt szilárdanyagők nyőmás alatt való eltávőlítására van kiképezve. ŕ

Description

A találmány tárgya nyomás alatti dekantálókészülék befolyó folyékony zagyban levő szuszpendált szilárd anyagok leválasztására, amelynek hosszúkás álló nyomótartálya (12) van, és ennek lényegében kör alakú keresztmetszete, zárt felső vége és fenéktáskája (16) van a szilárd anyagok összegyűjtésére, továbbá a zagyot a nyomótartályba (12) bevezető bemenettel, pelyhesítő adalékanyagot a zagyba bejuttató injektorral, a tisztított folyadékot elvezető és a nyomótartály (12) felső tartályában kialakított kimenettel, a fenéktáskában (16) elhelyezett és a leválasztott szilárd anyagokat kibocsátó kimenettel (39), továbbá a besűrűsödött íszapágynak a tartályon belüli szintjét érzékelő érzékelővel, valamint a fenéktasakba (16) lenyúló kaparó/víztelenítő szerkezettel van ellátva. A betáplálóbemenet a nyomás alatt álló folyékony iszapot fogadó és hosszúkás hengeres tápkutat (18) tartalmazó szerkezet, amely tengelyirányban a nyomótartály (12) felső részébe van szerelve, és a tápkút (18), valamint a nyomótartály (12) fala között gyűrűs tér van, továbbá a tápkútnak (18) a tisztított folyadékot kibocsátó kimenet (39) alatt elhelyezkedő fenéknyílása (46), felső részén nyílása (26) van, és a folyékony iszapot bebocsátó bemenet (27) a tápkút (18) oldalfalában helyezkedik el a fenéknyílás (46) és a felső nyílás (26) közötti részen, továbbá a bebocsátóbemenet (27), a tápkút (18) fenéknyílása (46)

HU 215 983 B

A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 2 lap ábra)

HU 215 983 Β fölött olyan távolságra helyezkedik el, amely elegendő a szilárd anyagok pelyhesedésének túlnyomó részben való lejátszódásához és a folyadéknak a tápkút (18) belsejében való megtisztulásához, továbbá a tápkút (18) fenéknyílása a besűrűsödött iszapágy területe (21) fölött úgy helyezkedik el, hogy lehetővé teszi a tápkút (18) fenéknyílásából (46) lefelé kilépő tisztított folyadéknak a pelyhesedett szilárd anyagoktól való elválásához és a tápkút (18) és a nyomótartály (12) fala közötti gyűrű alakú térben történő felfelé haladásához a belső kimeneten (39) át való kiürítéshez anélkül, hogy lényegesen zavarná a besűrűsödött iszapágyat, és a kimenet (39) leválasztott szilárd anyagok nyomás alatt való eltávolítására van kiképezve.

A találmány tárgya eljárás és berendezés szilárd anyagoknak nyomás alatt álló folyadékból történő leválasztására, amely különösképpen jól használható Bayer-eljárás során. A reakcióelegyből a vörösiszap leválasztható anélkül, hogy közben nyomásmentesíteni kellene az iszapot.

A több, mint száz éve ismert Bayer-eljárás során az alumínium-oxidot a bauxitból vagy ércből úgy vonják ki, hogy az aprított vagy porított bauxitot forró nátronlúggal keverik, amelyben a nátrium-oxid koncentrációját, szokásosan Na₂CO₃ egyenértékét fejezik ki, és ezzel az alumínium-hidroxidot kioldják, és ezáltal nátriumalumináttá alakítják. Ezt a nagy koncentrációban nátrium-aluminátot tartalmazó oldatot elsődleges zagynak nevezik, amelyben oldatlan maradványok, nevezetesen vörösiszap van, és az oldatból ezt a vörösiszapot szokásosan szűréssel vagy ülepítéssel, vagy ezek kombinációjával választják le.

A vörösiszap általában véve nagy mennyiségben tartalmaz finom szemcsés és nehezen ülepíthető szilárd anyagot. A timföldgyártás során ennélfogva jó minőségű ülepítőrendszerekre van szükség, különösen olyanokra, amelyekkel nagy mennyiségű iszap ülepíthető gyorsan és hatékonyan.

Ezen igény kielégítésére korábban néhány kísérletet tettek, és ennek során nyomás alatti ülepítőkészülékeket, dekantálókészülékeket használtak, amelyekkel a finom szemcsés szilárd anyagokat kiülepítették az iszapokból. Az US 2107919 szabadalmi leírás egy olyan nyomás alatti feltárókészüléket ismertet, amely két nyomásmentesítő tartály között helyezkedik el. Az US 4994244 jelű szabadalmi leírás azt tanítja, hogy a vörösiszapnak a feltárt iszapból való elválasztása olyan hőmérsékleten hajtható végre, amely kisebb, mint az iszap folyékony részének forrási hőmérséklete légköri nyomáson. Az US 5080803 szabadalmi leírás eljárást és berendezést ismertet szuszpenziók dekantálásához, amely a szuszpenzió légköri nyomáshoz tartozó forráspontján vagy afölött működik. Ez a készülék légköri nyomáson üzemel.

Ezek a korábbról ismert eljárások olyan kísérleteket mutatnak be, amelyek arra irányultak, hogy javítsák az elválasztás hatékonyságát, amellyel a finom szemcsés szilárd anyagok kivonhatok iszapokból, azonban továbbra is szükség van különösen a timföldgyártásban olyan javított rendszerekre, amelyek segítségével az elválasztás nagy nyomáson és hőmérsékleten hajtható végre.

A fenti igény kielégítésére egyrészt berendezést, másrészt eljárást dolgoztunk ki, és ennek segítségével egy beérkező folyékony és nyomás alatt álló iszapban szuszpendált szilárd anyagok választhatók le.

A találmány szerinti berendezés hosszúkás, álló edényt tartalmaz, amelynek keresztmetszete lényegében véve kör alakú, felül le van zárva, és alján a szilárd anyagokat összegyűjtő fenéktáska van elhelyezve. Az edényben továbbá betáplálórendszer van beszerelve, amely fogadja a nyomás alatt álló folyékony iszapot.

A betáplálórendszer hosszúkás hengeres tápkutat tartalmaz, amely az edény felső részében axiálisan van beszerelve, és közötte, valamint az edény fala között gyűrű alakú tér van. A tápkútnak nyitott feneke van, és felső tartományában nyílás van kiképezve. A tápkút oldalfalá25 bán a folyékony iszapot betápláló beömlőcsonk van elhelyezve, mégpedig a fenék és a felső nyílás között.

A találmány szerinti tartály továbbá kimenettel van ellátva, amelyen kiadható a nyomás alatt álló tisztított folyadék, továbbá az alsó részén is van egy kimenet a fenéktáskában, ahonnét a nyomás alatt álló és leválasztott szilárd anyagok eltávolíthatók. Az edényre jellemző továbbá, hogy érzékelővel van ellátva, amely érzékeli az edényben leülepedő besűrűsödő iszapágy szintjét, továbbá az edényben az iszaphoz kaparó/vízmentesítő szerke35 zet van kiképezve, amely lenyúlik a fenéktáskába.

A tápkúton belül a beömlőnyílás távköznyire helyezkedik el a nyitott fenéktől, mégpedig olyan távolságra, amely lehetővé teszi a szilárd anyagok pelyhesedését és a folyadék kitisztulását még a tápkúton belül.

A tápkút nyitott feneke a besűrűsödött iszapágy fölött helyezkedik el az edényben, mégpedig attól olyan távolságnyira, hogy lehetővé teszi a tápkút fenekéből lefelé irányulva kilépő tisztított folyadéknak a pelyhesedett szilárd anyagoktól való szétválását és a tápkút, va45 lamint az edény fala közötti gyűrűs térben való felfelé haladását annak érdekében, hogy a felső kimeneten át kiürülhessen anélkül, hogy eközben lényeges mértékben felzavamá a besűrűsödött iszapágyat.

A tápkúton kialakított belső nyílás előnyösen úgy van elhelyezve, hogy lehetővé teszi a tápkút körüli gyűrűs térben felfelé haladó tisztított folyadék egy részének a felső nyíláson át a tápkútba való belépését, mégpedig olyan módon, hogy ezáltal a tápkúton belül egy fordított kéményhatás lépjen fel. Ily módon a tisztított folya55 déknak a tápkút felső nyílásán belépő része a tápkúton belül lefelé halad, összekeveredve felhígítja a beérkező betáplált iszapot, és ezáltal elősegíti a pelyhesedést. A felső nyílás továbbá lehetővé teszi a felgyülemlő gázbuborékok eltávolítását, amelyek különben akadályoz60 nák a pelyhesedést és az ülepedést.

HU 215 983 Β

A készülékbe betáplált folyékony és nyomás alatt álló iszap általában véve pelyhesítőszert tartalmaz, és ezt a pelyhesítőadalékot tipikusan legalább egy injektorral juttatják be, amelyet a tápkút bemenetéhez csatlakozó beömlőcsőbe szerelnek. Tipikusan két injektort alkalmazunk, amelyek közül az első közvetlenül a tápkútba való betáplálónyílás szomszédságában van elhelyezve, és a második injektor az áramlás irányát tekintve az első injektor előtt helyezkedik el.

A találmány szerinti hosszúkás, álló, nyomás alatt álló edény tipikusan hengeres alakú és lényegében véve egyenletes keresztmetszetű. A találmány egy másik kiviteli alakja esetében olyan edény alakítható ki, amelynek alsó része nagyobb keresztmetszetű és felső, hengeres része kisebb keresztmetszetű. Természetes azonban, hogy a szétváló tisztított folyadéknak a felfelé irányuló átlagos sebessége azon tartományban, ahol a pelyhesedett szilárd anyagok különválnak és lefelé ülepednek a tápkút alsó végénél, a besűrűsödő iszapágy irányában, olyan alacsony legyen, amennyire arra szükség van, és ennélfogva a lehető legkisebb mértékben akadályozza meg a szilárd anyagok lefelé való haladását. Ennek érdekében az edénynek ezen függőleges irányú szakaszában viszonylag átmérőjűnek kell lennie. Másrészt az edény tápkút alsó vége fölötti részének nem kell kielégítenie ezen sebességre vonatkozó korlátozást, és meglepően úgy találtuk, hogy igen tiszta felülfolyó folyadék érhető el, amely akár 25 mg/1 szuszpendált szilárd anyagot tartalmaz még abban az esetben is, ha az átlagos felfelé áramlási sebessége az elválasztott folyadéknak a tápkút és az edény fala közötti gyűrű alakú térben 2025 m/h értékű vagy akár ennél nagyobb. Azokból kifolyólag a nyomás alatti tartály felső részének átmérője számottevően kisebb lehet, mint az edény alsó részének átmérője.

Ezen körülmény számottevő előnyökkel jár, mivel az edény anyagához használandó anyag költsége lényegesen kevesebb, de ezen túlmenően az edény fala és a tápkút közötti gyűrűs térben felfelé haladó folyadék viszonylag nagy sebessége számottevő mértékben lecsökkenti az edény felületének méreteit.

Az alulsó, nagyobb keresztmetszetű rész alakja lehet gömb jellegű, de lehet alacsony, viszonylag széles henger, amelyet alulról és felülről kúpos részek határolnak, de lehet poliéder is, vagy ezen alakok kombinációja. Az alulsó rész átmérője előnyösen legalább 1,75szöröse a kisebb felső rész átmérőjének.

Az edényben levő besűrűsödött iszapágy szintjét kimutató érzékelő előnyösen több nyomáskülönbségérzékelőt tartalmaz, amelyek az edény hengeres falába vannak beszerelve. Fontos megjegyezni azonban, hogy ezen érzékelőknek nem szabad zavarniuk a besűrűsödő iszapágy ülepedését, és ennélfogva a lehető legkisebb mértékben szabad csak kiállniuk befelé az edény falából.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:

az 1. ábra a találmány szerinti, nyomás alatti dekantálókészülék metszete, a 2. ábra az 1. ábra 2-2 vonala mentén vett keresztmetszet, a 3. ábra az 1. ábra 3-3 vonala mentén vett keresztmetszet, a 4. ábra az 1. ábra szerinti, dekantálókészülék szintérzékelőjének vázlatos képe, az 5. ábra a találmány szerinti, nyomás alatti dekantálókészülék egy másik változatának vázlatos metszete, a 6, ábra a találmány szerinti, nyomás alatti dekantálókészülék további kiviteli alakjának metszete, a 7. ábra az ülepedés folyamatának praktikus diagramja az 1. ábra szerinti, nyomás alatti dekantálókészülék szintérzékelőinek diagramja alapján.

Az 1 -4. ábrák a találmány szerinti nyomás alatt üzemelő 10 dekantálókészülék előnyös kiviteli alakját mutatja. A 10 dekantálókészülék lényegében véve egy hengeres alakú és nyomásálló 12 edényt tartalmaz, amelynek előnyösen kúpos alakú 14 fenékrésze, zárt 16 felső vége, a beérkező nyomás alatt álló, iszapot betápláló, mélyre bemerülő 18 tápkútja és adott esetben a kúpos 14 fenékrész alatt elhelyezett 20 fenéktáskája van, amely megkönnyíti a 10 dekantálókészülékből a nyomás alatt álló szilárd anyagok eltávolítását. A 10 dekantálókészülék felső részén a tisztított és nyomás alatt álló folyadékot kiürítő 39 kimenet van kiképezve. A 14 fenékrészben kaparó/víztelenítő 21 készülék van elhelyezve, és a 10 dekantálókészülék a benne leülepedett szilárd anyagok szintjének meghatározására, vagyis az iszap szintjének meghatározására szolgáló 24 érzékelőkkel van ellátva. A 10 dekantálókészülék lényegében véve az 1. ábrán bemutatott álló helyzetben van telepítve, és ebben a helyzetben 28 lábak tartják meg.

A nyomásálló hengeres 12 edénynek hosszúkás, hengeres fala van, amelynek szilárdsága és vastagsága elegendő ahhoz, hogy kibírja a benne levő tartalom, például nyomás alatt álló és vörösiszapot tartalmazó kausztikus anyaoldat nyomását, hőmérsékletét és korrozitását. A 12 nyomótartály gyártásához előnyösen lágyacél használható fel nagyjából 1,5 cm vastagságban, vagy ennél vastagabb anyagból a kívánt üzemi nyomástól függően. így például a Bayer-eljáráshoz használatos kiviteli alak magassága nagyjából 14 m, átmérője nagyjából 3 m.

A hengeres alakú 12 nyomótartálynak tál alakú, zárt 16 felső vége van, és több 30 szeleppel van ellátva, amely lehetővé teszi a felgyülemlett gázok kieresztését, amely gázok a 12 nyomótartályban az üzemelés közben felhalmozódnak. A 30 szelepek szükség szerint kézzel működtethetők, de működtethetők automatikusan is, egy időzítőkészülék segítségével. A hengeres 12 nyomótartály hosszúkás alakú, amint azt az 1. ábra mutatja, és hosszúságának átmérőjéhez viszonyított aránya 2 és 6:1 között van. Egy előnyös kiviteli alak esetében a hosszúságnak az átmérőhöz viszonyított aránya körülbelül 4,5:1. Mind a hosszúság, mind az átmérő, illetve szélesség változtatható az aktuális felhasználási mód függvényében.

HU 215 983 Β

Amint fent említettük, a 12 nyomótartálynak továbbá 14 fenékrésze van a kiülepedő szilárd anyagok összegyűjtéséhez és víztelenítéséhez. A 14 fenékrész lehet félgömb alakú vagy kúpos, azonban a kúpos alakot előnyösnek tekintjük az egyszerűbb gyárthatóságra való tekintettel. A 14 fenékrésznek előnyösen ferde oldalai vannak az 1. ábrának megfelelően, és ezen ferde oldalak a vízszinteshez képest 30-60° szög alatt állnak. Előnyös a nagyjából 45° értékű szög, mert az ilyen alakú kút gyártható a legkönnyebben, elfogadható magasságnövekedéssel jár, és ugyanakkor kielégítően jó áramlást biztosít a szilárd anyagok kifolyása számára a 12 nyomótartályból. A megközelítőleg 45° értékű szög, a függőleges sík bezárólag elősegíti a szilárd anyagoknak a 14 fenékrész falán való elcsúszását az ürítő 20 fenéktasakba.

Az ürítésre szolgáló 20 fenéktasak a 14 fenékrész alá van szerelve és előnyösen hengeres alakú, és ennek alsó részét 34 fenéklap záija le. A 20 fenéktasak 34 fenéklapja álló csapággyal látható el a kaparó/víztelenítő 21 készülék alsó végének számára. A 20 fenéktasakhoz továbbá szilárd anyagokat leürítő 38 ürítővezeték csatlakozik, amely nem ábrázolt ürítőszivattyú bemenetéhez, illetve szívóoldalához csatlakozik. A besűrített, szilárd anyagok kiszívására előnyösen 1 m/s sebességnél kisebb sebesség választható annak érdekében, hogy a nyomásesés kicsi legyen.

A 12 nyomótartály felső részébe hosszúkás vagy mélyre merülő 18 tápkút van elhelyezve, amelynek külseje és a 12 nyomótartály oldalfala között gyűrűs 19 tér alakul ki. A 12 nyomótartályban a besűrűsödött iszapágy felszínét, illetve üzemi szintjét az ábrán S hivatkozási jel jelzi, míg az L hivatkozási jel mutatja a folyadék üzemi szintjét a 12 nyomótartályban. A 18 tápkútnak 46 fenéknyílása van, amely előre meghatározott távköznyire van a szilárd anyagok S szintje fölött. A 18 tápkútban iszap betáplálására szolgáló 27 tápnyílás van, amelyhez 44 beömlővezeték csatlakozik. Ennek a 44 beömlővezetéknek vízszintes 43 csatlakozórésze és 45 könyöke van. A 45 tápvezetékbe pelyhesítő adalékanyagot betápláló 48 injektor van beszerelve a 27 beömlőnyílás közvetlen közelségében, továbbá egy második pelyhesítőanyagot bejuttató 50 injektor van elhelyezve, áramlási irányt tekintve a 45 könyök szomszédságában.

A 18 tápkút felső részén 26 nyílás van kialakítva, amely arra szolgál, hogy az esetlegesen jelenlevő gázok kiürülését lehetővé tegye, továbbá egyúttal bukógátként is szolgál, amely lehetővé teszi, hogy a tisztított folyadék egy bizonyos része lefelé visszafolyjon a 18 tápkútba. A 26 nyílás a 30 szelep és a 39 kimenet között helyezkedik el.

A betáplált iszapot szállító 27 tápnyílás a készülék legjobb működéséhez nagyjából olyan távolságra helyezkedik el a 18 tápkút 46 fenéknyílása fölött, amely megfelel a 18 tápkút átmérője 3-5-szörösének, és a felső 26 nyílástól az átmérő 4-6-szorosának megfelelő távolságra van. A 18 tápkút úgy méretezendő, hogy 20 és 200 m/h tartományba eső ülepedést sebességű pelyheket feltételezve és egy tipikus kereskedelmi telepítést számítva a 18 tápkút átmérője nagyjából 700 mm, hosszúsága nagyjából 4 m, és 46 fenéknyílása legalább m távolságra van a szilárd anyagok S szintje fölött.

Más helyzetek is elképzelhetőek és előnyösek lehetnek egyes működési körülmények között.

Annak érdekében, hogy az összesűrűsödött iszapágy megfelelően összegyűjthető és kiüríthető legyen, a találmány szerinti dekantálókészülék kaparó 21 szerkezetet tartalmaz. Ez tengelyirányban elhelyezett 52 hajtótengelyhez van csatlakoztatva, amelyet a 12 nyomótartály fölött elhelyezett elektromos vagy hidraulikus motor hajt egy 65 áttétel vagy hajtómű 30 közvetítésével.

Az 52 hajtótengely alsó végéhez egymástól tengelyirányban távköznyire elhelyezkedő 22 és 23 keresztrudak csatlakoznak. Ezekhez a 22,23 keresztrudakhoz sorban kaparóelemek vannak hozzáerősítve, amelyeknek ferde 25 szélkaparói, felső 66 szélkaparói, alsó 68 szélkaparói és több függőleges helyzetű 56, 58, 60 és 62 keverőrúdjai vannak. Ez mind együtt forog az 52 hajtótengellyel és ezzel keveri az iszapot, vízmentesíti a leülepedett szilárd anyagot, továbbá a kapaija a falakat, és ezzel megkönnyíti azok kiürítését a 38 ürítővezetéken át.

A besűrűsödött iszap szintjét a 12 nyomótartály oldalfalához 24a, 24b és 24c csatlakozók közvetítésével hozzászerelt nyomásfigyelők érzékelik. Minden egyes érzékelőegységnek a 24a, 24b, illetve 24c csatlakozón át a 12 nyomótartály belsejébe belenyúló 72 csőrésze van. Ez a 72 cső elválasztó 75 szelepen például ülékes vagy golyós szelepen át egy további csőrészhez csatlakozik, amely 76 öblítőorsót tartalmaz, és ez öblítőfolyadékot szállító 74 öblítővezetékhez kapcsolódik. A teljes szerkezet 73 érzékelőhöz kapcsolódik, amely érzékeli a nyomást. Tipikusan használható érzékelő a Rosemount Inc., Minnesota cég által gyártott 1151DB/GP és 1144G típusú érzékelő.

Ezek az érzékelők mérik a rájuk ható nyomást a 12 nyomótartály azon pontjánál, ahol elhelyezkednek. Minél nagyobb itt a szilárdanyag-tartalom, annál nagyobb a kifejtett nyomás. Ennélfogva az érzékelő képes kimutatni a sűrítést, ennélfogva több szilárd anyagot tartalmazó folyadékot, amely sűrűbb, mint a sűrű anyag felett lévő tisztított folyadék.

Az érzékelés úgy történik, hogy a nyomás egy távolabb elhelyezkedő membránt elmozdít, amely a mért nyomást a rendszerbe töltött folyadék közvetítésével továbbítja a 73 érzékelőhöz. A közvetített nyomás elmozdítja az érzékelő membránját, és ezáltal egy kapacitásváltozást okoz az érzékelőmembrán és a kapacitás lemezei között. Ez a kapacitáskülönbséget elektromos jellé alakítja át, amely megfelelő műszerek segítségével mérhető, és ezáltal információt ad a nyomáskülönbségről, és működtet egy regisztrálót vagy más hasonló készüléket. A 12 nyomótartályhoz 4 érzékelő van felszerelve, amelyek közül a 24a csatlakozóhoz csatlakozó első érzékelő kis távolsággal afölött helyezkedik el, amennyi az 1. ábra szerinti dekantálókészülékben leülepedett szilárd anyagok S szintjének várható maximális szintje. A második érzékelőpár a 24b és 24c csatlakozókhoz van szerelve, amely a leülepedő szilárd anyagok S szintjének üzem közben várható előnyös értékének közelében van, nevezetesen ez az érték, illetve szint a felső és alsó érzékelők között van. A negyedik érzékelő a 24d csatlakozó4

HU 215 983 Β hoz van társítva, amely kis távolsággal azon szint alatt helyezkedik el, amely a leülepedő szilárd anyagok minimális S szintje alatt van. Ezen elrendezésnek köszönhetően a megfigyelésre továbbított jelek azt jelzik, hogy a 12 nyomótartályban a szilárd anyagok szintje a 24a és 24b csatlakozók között mint felső érzékelőnél, valamint a 24c és 24d csatlakozók között mint alsó érzékelőnél milyen különbségnyire van.

A 7. ábra egy regisztrátumot mutat, amely mutatja a felső és az alsó érzékelők által szolgáltatott jeleket. A 7. ábrán az 1-6 hivatkozási jeleknek a következő a jelentése:

- az alsó iszapszint-érzékelő emelkedést mutat

- növekedő pelyhesítőanyag-adagolás az alsó iszapszint-érzékelő növekedést mutat

- a lefelé folyás sebessége csökken az alsó iszapszint-érzékelő növekedést mutat

- a felső iszapszint-érzékelő növekedést mutat (az iszap felhalmozódik)

- az iszapszint csökkentése érdekében növekszik a lefelé folyás sebessége a felső iszapszint-érzékelő csökkenést mutat

- az alsó iszapszint-érzékelő csökkenést mutat a találmánynak megfelelően az iszapszint csökken.

Nyilvánvaló, hogy a nyomáskülönbség mérésére másféle szerkezetek is használhatók, és az ilyen bele nem nyúló mérőérzékelők közé tartozhatnak az ultrahangos érzékelők, továbbá különböző sugárzással (például gammasugárral) működő érzékelők.

Az 5. és 6. ábrák a találmány szerinti dekantálókészülék két további kiviteli alakját mutatják, amelyeknek alsó része nagyobb átmérőjű és hengeres felső részüknek kisebb a keresztmetszete. Az 5. ábrát tekintve a találmány szerinti dekantálókészüléknek nagyméretű, gömb alakú 80 alsó része van, amelynek felső részéhez sokkal kisebb átmérőjű hengeres 81 rész csatlakozik. A 18 tápkút elsődlegesen, illetve főleg a kis átmérőjű hengeres 81 részben helyezkedik el, és alsó vége belenyúlik a nagyméretű gömbbe. A 18 tápkút felső végén 44 nyílás van, amely lehetővé teszi a gázok felfelé való távozását és a tisztított folyadék egy részének visszavezetését, amely a 18 tápkút és a hengeres 18 rész közötti gyűrű alakú 19 térben felfelé haladva fordul vissza a 18 tápkútba.

A gömb alakú alsó 80 rész elegendően nagy ahhoz, hogy lehetővé tegye a tisztított folyadéknak a pelyhesedő szilárd anyagoktól való elkülönülését, és a szilárd anyagok a 46 fenéknyíláson áramlanak ki oly módon, hogy a pelyhesedő szilárd anyagok továbbra is lefelé áramlanak és összegyűlnek az S szinten elhelyezkedő iszapágy fölött, miközben a tiszta folyadék felfelé áramlik a gyűrűs 19 téren át.

A 80 gömb alakú rész alsó végéhez hengeres 20 fenéktáska csatlakozik és ehhez a szilárd anyagokat eltávolító 38 ürítővezeték kapcsolódik. Itt 52 hajtótengely helyezkedik el, amelynek alsó végéhez forgó kaparóelem kapcsolódik, amelynek vízszintes 35 része, ferde 36 része és függőleges 37 része van, amely lefelé belenyúlik a 20 fenéktasakba.

A 6. ábra lényegében véve az 5. ábrához hasonló szerkezeti kialakítást mutat, az elsődleges különbség azonban ehhez képest annyi, hogy a 80 gömb helyett ebben az esetben egy viszonylag széles, hengeres alakú 82 rész van kiképezve, amelynek ferde 83 felső falai és ferde 84 alsó falai vannak. Itt is 20 fenéktasak kapcsolódik a ferde fenékrész 84 részéhez, és az 52 hajtótengely alsó végéhez kaparószerkezet csatlakozik. Ez a kaparószerkezet 40 vízszintes elemet, 41 függőleges elemeket és ferde 49 elemeket tartalmaz, továbbá egy függőleges 51 elemet, amely lefelé belenyúlik a 20 fenéktasakba.

A találmány szerinti dekantálókészülék szerkezetének ismertetése után rátérünk annak működésére, amit a Bayer-eljárás kapcsán ismertetünk. A Bayer-eljárás során keletkező iszapból ki kell választani a vörösiszapot képező szilárd anyagokat, nevezetesen a friss és forró Bayer-anyaoldatból, amely még mindig megközelítőleg ugyanazon a nyomáson és hőmérsékleten van, mint a feltárás során. Az 1 -4. ábrákon bemutatott dekantálókészülék esetében a nyomás alatt álló és a Bayer-eljárás során kapott vörösiszapot tartalmazó elegy az anyaoldattal együtt (nincs ábrázolva) belelép a 44 bemenőcsőbe, ahol két injektoron át két lépésben pelyhesítő adalékanyagokat kap az első és második 48 és 50 injektorokon át. A pelyhesítőszer előnyösen anionos nátrium-poliakrilát vagy ehhez hasonló pelyhesítőszer, amely alkalmas a bauxit feltárása után nyert vörösiszap ülepítéséhez. Ilyen adalékanyag lehet például az Allied Colloids, Limited cég által ALCAR600 típusú adalékanyag, amelyet kisebb, mint 1 t% töménységűre kell felhígítani. A pelyhesítő adalékanyagnak a kisebb részét, előnyösen nagyjából 30%-át a második 50 injektoron át adagoltuk be, amely a 45 könyök közelében helyezkedik el a 44 tápvezetéken belül, mégpedig a vezetéknek az irányváltást követő legmagasabb pontjának közelében. Ennél a pontnál a 44 tápvezetékben maximális a turbulencia és keveredés, és ezután az iszap lefelé csúszik a ferde 44 bemenőcsőben, mégpedig a legjobban keveredő turbulens zónától a 18 tápkút irányába. A pelyhesítő adalékanyag túlnyomó részét, nevezetesen 50 és 100% közötti részét, előnyösen mintegy 70%-át az első 48 injektoron át kapja meg. Mikor az iszap már megközelíti a 18 tápkútba való belépési helyét, akkor az iszap sebessége nem nagyobb, mint nagyjából 1 m/s. Az iszap belép a 18 tápkútba, és ott lefelé irányulva végighalad a 18 tápkút oszlopában, miközben ebben a folyadékoszlopban lezajlik a pelyhesedés és az elválás mindaddig, amíg el nem éri az alsó 46 fenéknyílást. Ennél a pontnál az iszap sebessége és kinetikus energiája akkora, hogy a pelyhesedett szilárd anyagok folyamatosan lefelé haladnak és leülepszenek az S szinten levő iszapágyra, míg a tiszta folyadék felfelé halad a gyűrűs 19 térben, anélkül, hogy eközben lényegesen zavarná az éppen ülepedő szilárd anyagokból képződő ágy ülepedését. Miközben a szilárd anyagok ülepedve a 14 fenékrész irányába haladnak, a köztük levő folyadéktartalom egyre kisebb, és az ülepedést elősegíti az 52 hajtótengely által hajtott, illetve forgatott 21 kaparó. Amikor az iszap eléri a 20 fenéktasakot, ak5

HU 215 983 Β kor eléri legnagyobb sűrűségét, és ebben az állapotban leüríthető a 38 ürítővezetéken át. A folyékony iszap végső víztelenítését elősegíti az 52 hajtótengely által lassan forgatott 21 kaparó.

Az 5. és 6. ábrákon bemutatott dekantálókészülék lényegében véve ugyanúgy működik, mint az 1 -4. ábrákon bemutatott kiviteli alak, azzal a különbséggel, hogy az 5. és 6. ábrákon a gyűrűs tér sokkal keskenyebb, és ennek eredményeként benne az áramlási sebesség, amellyel a tisztított folyadék felfelé áramlik a gyűrűs tartományban, lényegesen nagyobb.

A találmány szerinti dekantálókészülék működését az alábbi példákkal szemléltetjük.

1. példa

A találmány szerinti továbbfejlesztett és az 1-4. ábrákon bemutatott dekantálókészüléket használtuk két hónapos időszakban. Ezalatt ausztrál bauxitból 180 g/1 koncentrációjú (Na₂CO₃ egyenértékben kifejezve) kausztikus oldattal való feltárása útján nyert, és vörösiszapot tartalmazó zagyot juttattunk a készülékbe 130-150 °C hőmérsékleten: A vörösiszapot tartalmazó zagy 50-90 g/1 szilárd anyagot tartalmazott. Az üzemeltetés időtartama alatt ezt a zagyot 225 m^{2 3}/óra tömegárammal tápláltuk be a dekantálókészülékbe, és ez a tömegáram 42 t/óra bauxit feltárását jelentette, és ez az alumíniumoxid-tartalomtól függött. A szintetikus pelyhesítő adalékanyag adagolási sebességét úgy állítottuk be, hogy az adagolási arány megcélzott értéke 11 bauxitra vonatkoztatva 120 g legyen. A tápkút és a nyomótartály fala közötti gyűrű alakú térben a folyadék áramlási sebessége nagyjából 21 m/óra volt, és a leülepedő iszap szilárdanyag-tartalma a dekantálókészülékből való kilépés között 40-50% értékű volt.

2. példa

A találmány szerinti nyomás alatti dekantálókészülék üzemi jellemzőit összehasonlítottuk a légköri nyomáson működő hagyományos ülepítők, továbbá mély kialakítású ülepítők jellemzőivel, amelyek az elválasztandó zagy légköri nyomáson vett forrási pontja fölötti hőmérsékleten működött, és amely kialakítására nézve hasonló volt az US 5080030 szabadalmi leírásban ismertetett megoldáséval.

A találmány szerinti nyomás alatti dekantálókészülék az üzemeltetés során bebizonyította, hogy jóval nagyobb mennyiségű zagy kezelésére alkalmas, és a növekedés mintegy egy nagyságrendet tesz ki másféle ülepítőkhöz viszonyítva, és egy olyan felülúszó tisztított folyadékot eredményez, amelynek tisztasága kétszeresen vagy ennél jobban meghaladja a hagyományos ülepítőkből nyert tisztított folyadék tisztaságát. A találmány szerinti dekantálókészülékkel előállított tisztított folyadék szilárdanyag-tartalma átlagosan 20-25 mg/1 volt, ami lényegesen jobb, mint a hagyományos ülepítőkkel elérhető 200 mg/1 tisztaság. A találmány szerinti dekantálókészülékben a leülepedő iszap szilárdanyag-tartalma mintegy 42%, összehasonlítva a hagyományos berendezésekkel elérhető 30-32% szilárdanyag-tartalommal.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims

talommal.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Nyomás alatti dekantálókészülék befolyó folyékony zagyban levő, szuszpendált szilárd anyagok leválasztására, amelynek hosszúkás, álló nyomótartálya van, és ennek lényegében kör alakú keresztmetszete, zárt felső vége és fenéktáskája van a szilárd anyagok összegyűjtésére, továbbá a zagyot a nyomótartályba bevezető bemenettel, pelyhesítő adalékanyagot a zagyba bejuttató injektorral, a tisztított folyadékot elvezető és a nyomótartály felső tartályában kialakított kimenettel, a fenéktáskában elhelyezett és a leválasztott szilárd anyagokat kibocsátó kimenettel, továbbá a besűrűsödött iszapágynak a tartályon belüli szintjét érzékelő érzékelővel, valamint a fenéktasakba lenyúló kaparó/víztelenítő szerkezettel van ellátva, azzal jellemezve, hogy a betáplálóbemenet a nyomás alatt álló, folyékony iszapot fogadó és hosszúkás hengeres tápkutat (18) tartalmazó szerkezet, amely tengely irányban a nyomótartály (12) felső részébe van szerelve, és a tápkút (18), valamint a nyomótartály (12) fala között gyűrűs tér van, továbbá a tápkútnak (18) a tisztított folyadékot kibocsátó kimenet (39) alatt elhelyezkedő fenéknyílása (46), felső részén nyílása (26) van, és a folyékony iszapot bebocsátó bemenet (27) a tápkút (18) oldalfalában helyezkedik el a fenéknyílás (46) és a felső nyílás (26) közötti részen, továbbá a bebocsátóbemenet (27) a tápkút (18) fenéknyílása (46) fölött olyan távolságra helyezkedik el, amely elegendő a szilárd anyagok pelyhesedésének túlnyomó részben való lejátszódásához és a folyadéknak a tápkút (18) belsejében való megtisztulásához, továbbá a tápkút (18) fenéknyílása a besűrűsödött iszapágy területe (21) fölött úgy helyezkedik el, hogy lehetővé teszi a tápkút (18) fenéknyílásából (46) lefelé kilépő tisztított folyadéknak a pelyhesedett szilárd anyagoktól való elválásához és a tápkút (18) és a nyomótartály (12) fala közötti gyűrű alakú térben történő felfelé haladásához a belső kimeneten (39) át való kiürítéshez anélkül, hogy lényegesen zavarná a besűrűsödött iszapágyat, és a kimenet (38) leválasztott szilárd anyagok nyomás alatt való eltávolítására van kiképezve.
2. Az 1. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy a tápkút (18) felső nyílása úgy van elhelyezve, hogy a gyűrűs térben felfelé haladó tisztított folyadék egy részének a tápkútba (18) a nyíláson (26) át való visszaáramlását lehetővé teszi, és ezáltal fordított kéményhatást hoz létre a tápkúton (18) belül.
3. Az 1. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy a nyomótartály (12) hengeres alakú és keresztmetszete lényegében véve azonos.
4. Az 1. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy a nyomótartálynak (12) nagyobb átmérőjű alsó része (80, 82) és kisebb keresztmetszetű, hengeres felső része (81) van.
5. A 4. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy a tápkút (18) fenéknyílása (46) a nagyobb méretű alsó részben (80, 82) helyezkedik el.
6. Az 5. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy a nagyobb keresztmetszetű alsó rész (80) gömb alakú.

HU 215 983 Β
7. Az 5. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy a nagyobb keresztmetszetű alsó rész (82) lényegében véve hengeres.
8. Az 1. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy a fenéktasak (20) lefelé kiálló és lényegében véve hengeres alakú, amelynek keresztmetszete lényegesen kisebb, mint a nyomótartály alsó részének keresztmetszete.
9. A 4. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy az alsó rész (80, 82) átmérője legalább 1,75-szöröse a felső rész (81) átmérőjének.
10. Az 1. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy a szintérzékelő készülék nyomáskülönbség-érzékelők (24a, 24b, 24c, 24d), amelyek a nyomótartály (12) hengeres falára vannak szerelve.
11. Az 1. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy a betáplálórendszer bemenővezetéket

5 (44) foglal magában, amely a bemenőnyíláshoz csatlakozik, és a bemenővezeték (44) legalább egy pelyhesítő adalékanyagot bejuttató injektort (48, 50) tartalmaz.
12. Az 1. igénypont szerinti dekantálókészülék, azzal jellemezve, hogy két pelyhesítőanyagot bejuttató in10 jektort (48, 50) tartalmaz, amelyek közül az első injektor (48) a bemenőnyílás szomszédságában helyezkedik el, és a második injektor (50) az áramlási irányt tekintve az első injektor (48) előtt helyezkedik el.

HU 215 983 Β Int. Cl.⁶: B01 D 21/00