KR100329711B1 - 가압된액체슬러리내의부유고체분리장치 - Google Patents

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후사노스케이이다
피츠랄드스튜어트
도날드폭슬리
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Abstract

본 발명은 가압되어 유입되는 액체 슬러리에서 부유된 고체를 분리하기 위한 장치 및 처리과정에 관한 것으로서, 고체를 웅집시키기 위해 밀폐된 상단부 및 섬프부와 긴 원통형의 용기 벽을 갖는 용기를 구비하며, 상기 용기는 상기 섬프부의 내부표면을 따라 회전하도록 장착된 교반기와 적어도 하나의 개구부를 포함하는 상기 섬프부 아래에 장착된 배출 스풀을 구비하며, 압력의 감소없이 분리된 고체를 방출하기 위한 저류 펌프를 구비하며, 침전한 고체를 교란시키지 않고 고체의 레벨을 검출하기 위한 수단을 더 포함하며, 유입되는 가압된 슬러리 스트림을 수용하며 침전된 고체의 레벨위에서 소정 거리로 떨어져 위치된 개구부를 갖는 피드웰을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

가압된 액체 슬러리내의 부유고체 분리장치
발명의 분야
본 발명은 압력하에서 유체로부터 고체를 분리하는 장치 및 그 처리방법에 관한 것으로서, 특히 슬러리를 감압하지 않고 베이어 처리 용액으로부터 붉은 진흙을 분리하는 가압 디캔터 시스템(decanter system)에 관한 것이다.
종래의 기술
100년 이상된 베이어 처리는 수산화 나트륨의 고온 용액과 분쇄되거나 또는 가루로된 보크사이트를 접촉시키는 것에 의해 보크사이트 광석으로부터 알루미나를 분리하는 것으로, NaOH의 농도는 알루미늄산염 나트륨이 포함된 수산화 알루미늄을 용해하기 위하여 보통 등가의 Na2CO3와 같이 표현된다. 높은 알루미늄산염 나트륨 농도를 가지는 용액은 부액(pregnant liquor)으로 불리워진다. 붉은 진흙과 같이 잘 알려진 용해되지 않고 잔존하는 불용성 잔재물은 여과 또는 침전 또는 두가지 모두를 사용하여 용액으로부터 분리된다.
일반적으로, 붉은 진흙은 분리를 방해하는 미세하게 분할된 고체를 다량 함유하고 있다. 따라서, 알루미나를 제조하기 위해서는 개선된 분리 시스템이 필요하며, 특히 효과적인 방법으로 다량의 슬러리를 신속하게 분리할 수 있어야 한다.
이와 관련하여, 슬러리에서 미세하게 분할된 고체를 정화시키기 위해 가압침전 장치를 사용한 몇몇의 실험이 있었다. 미국특허 제 2,107,919 호(Turner)에는 2개의 배출 탱크사이에 위치된 압력식 디제스터(digester)가 기술되어 있다. 미국특허 제 4,994,244 호(Fulford)에서는 분해된 슬러리에서 붉은 진흙의 분리를 슬러리 액상의 끓는점 온도 이하의 온도에서 실행할 수 있음을 기술하고 있다. 미국특허 제 5,080,803 호(Bagatto)에는 부유물의 대기상의 끊는점이나 끊는점 이상에서 부유물을 배출하는 처리방법 및 장치가 기술되어 있다. 장치는 대기압력에서 작동한다.
상술한 참조문헌들은 슬러리에서 미세하게 분할된 고체의 분리 효율을 증가시키지만, 알루미늄 산업에 있어서는 높은 압력과 온도에서 분리를 실행할 수 있는 향상된 시스템이 요구되고 있다.
제 1 도는 본 발명의 압력식 디캔터의 정면도;
제 2 도는 제 1 도의 2-2선을 따라 취한 제1도의 압력식 디캔터의 부분 절개 단면도;
제 3 도는 제 1 도의 3-3선을 따라 취한 제1도의 압력식 디캔터의 단면도;
제 4 도는 제 1 도의 압력식 디캔터에 사용하기 위해 장착되는 레벨 검출기의 개략도;
제 5 도는 디캔터 용기의 다른 형태의 개략도;
제 6 도는 디캔터 용기의 또 다른 형태의 개략도; 및
제 7 도는 제 1 도의 압력식 디캔터에 놓이는 레벨 검출기로 측정된 그래픽도이다.
발명의 바람직한 실시예
제 1 도 내지 제 4 도는 참조부호 "10"으로 표시된 본 발명의 압력식 디캔터의 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 압력식 디캔터(10)는 일반적으로 원통형의 압력 용기(12), 원뿔형의 하단부(14), 밀폐된 상단부(16), 가압된 슬러리를 수용하기 위한 피드웰(feedwell)(18) 및 상기 디캔터(10)로부터 압력하에서 고체를 용이하게 제거하기 위하여 원뿔형 하단부(14) 아래에 있는 섬프(sump)(20)로 구성되어 있다. 또한, 압력식 디캔터는 압력하에서 정화된 액체를 배출하기 위한 상부출구(39)를 구비한다. 또한, 압력식 디캔터는 침전된 고체의 레벨을 결정하기 위한 다수의 진흙 레벨 검출기(24)와 하단부(14) 내부에서 긁어모으고/탈수하는 장치(21)를 포함한다. 압력식 디캔터(10)는 제 1 도에 도시된 바와 같이 일반적으로 직립이며 지주대(28)로 지지되어 있다.
원통형의 압력 용기(12)는 부액의 수산화 용액에서 붉은 진흙의 가압된 슬러리와 같은 내용물의 압력, 온도 및 부식에 잘 견딜수 있는 충분한 강도와 두께를 가지는 긴 원통형의 용기 벽을 가진다. 용기 제조에 사용되는 재료로는 압력에 따라 약 1.5cm 또는 그 이상의 두께를 가지는 연강이 바람직하다. 예를들면, 베이어 처리에서 사용하는 일반적인 형태는 14m의 높이와 약 3m의 직경을 가진다.
원통형의 압력 용기(12)는 접시 형상의 밀폐된 상단부(16)와 작동하는 동안 용기(12)내에 축적되는 축적된 가스를 배출하기 위한 다수의 구멍(30)을 가진다. 상기 구멍(30)은 필요시에 손으로 작동되거나 타이밍 기구에 의해 자동으로 작동될 수 있다. 원통형의 압력 용기(12)는 제 1 도에 도시된 바와 같이 길게 연장되어 있고 길이와 직경의 비율은 2:1 내지 6:1 사이가 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서의 길이와 직경의 비율은 대략 4.5:1 이다. 요구되는 특정 적용에 따라 길이와 폭을 조정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 용기(12)는 또한 고체를 응집시키고 탈수하기 위한 원뿔형의 하단부(14)를 포함한다. 하단부(14)는 원뿔형으로 제조되는 것이 바람직하지만 반 구형이나 또는 원뿔형으로 제조될 수 있다. 바람직하게는 하단부(14)는 제 1 도에 도시된 바와 같이 경사진 측면을 가지며, 이들 경사진 측면은 수평으로부터 30-60° 사이의 각도로 만들어진다. 원뿔 형상의 각도는 약 45° 가 바람직한데, 이것은 원뿔 형상이 가장 쉽게 제조되고 수용가능한 높이 패널티를 취할 수 있고 동시에 용기(12)에서 고체의 양호한 흐름을 제공할 수 있기 때문이다. 대략적으로 45° 내지 수직 각은 배출 섬프(20)내의 하단부(14)를 따라 고체의 미끄럼짐을 향상시킨다.
하단부(14)의 바로 밑에 고정된 배출 섬프(20)는 원통형으로 하부가 하부 플레이트(34)에 의해 밀폐되어 있다. 섬프의 하부 플레이트는 긁어모으고/탈수하는 장치 샤프트의 하단부용 스터디 베어링에 고정되어 있다. 고체 배출 라인(38)은 섬프(20)에 연결되어 있고 배출 펌프(도시되지 않음)의 흡입구에 연결되어 있다. 두꺼워진 고체는 압력 강하를 최소화시키기 위해 약 1m/sec보다 낮은 흐름속도로 배출되는 것이 바람직하다.
압력 용기(12)의 상부 영역에는 피드웰(18)과 상기 용기(12)의 측벽 사이에서 환형의 공간(19)을 제공하도록 위치되는 길게 연장된 피드웰(18)이 장착되어 있다. 문자"S"는 용기내에서 두꺼워진 슬러리 베드의 표면용 작용 레벨을 나타내며, 반면에 문자"L"은 용기내의 액체용 작용 레벨을 나타낸다. 상기 피드웰(18)은 고체 레벨"S" 위에서 충분한 거리로 떨어진 하부 개구부(46)를 가진다. 또한 피드웰(18)은 슬러리를 공급하기 위하여 수평 커넥터부(43)와 엘보우관(45)을 포함하는 입구 파이프(44)가 연결된 슬러리 공급하는 입구 개구부(27)를 가진다. 입구 파이프(44)내에 장착된 제 1 응집제 분사장치(48)는 입구 개구부(27) 가까이에서 위치되고 제 2 응집제 분사장치(50)는 엘보우관(45)에 인접한 상류측(슬러리 흐름에 대해)에 위치되어 있다.
피드웰(18)의 상부에서는 존재하는 어떤 가스를 방출하고 정화된 액체의 유동이 피드웰(18)을 통해 아래쪽으로 재이동되도록 배수로 둑의 형상으로 제공되는 개구부(26)를 포함한다. 상기 개구부는 구멍(30)과 상부 출구(39)사이에 위치 되어진다.
이 장치의 작동시에 슬러리를 공급하는 입구 개구부(27)의 최상의 형태는 하부 개구부(46) 위로 상기 피드웰(18) 직경의 약 3 내지 5배의 거리에 위치되거나 상부 개구부(26)로부터 상기 피드웰 직경의 약 2 내지 4배의 거리에 위치되는 것이다. 상기 피드웰은 약 20 내지 200m/hr의 범위내의 침전 속도를 제공하도록 설계되어지며, 일반적인 상업적 설치에서 상기 피드웰(18)은 약 700mm의 직경, 약 4m의 길이를 가지며 고체 레벨 "S"에서 적어도 2m위에 위치된 하부 개구부(46)를 가진다.
적절한 수집과 두꺼워진 슬러리 베드의 배출을 제공하기 위해 긁어모으는 장치(21)가 제공되어진다. 이것은 전동식 또는 유압 모터(63) 및 기어감속기(65)를 통해 용기(12)의 상부에서 구동되는 축 구동 샤프트(52)에 연결된다.
구동 샤프트(52)의 하단부에는 축에서 일정한 간격이 띄어진 크로스바(22,23)가 상기 축에 연결되어 있다. 이들 크로스바(22,23)에는 가장자리가 경사진 칼퀴(25), 상부 가장자리 칼퀴(66), 하부 가장자리 칼퀴(68) 및 일련의 수직 교반봉(56,58,60,62)를 구비하는 긁어모으는 부재가 고정되어 있다. 이들은 모두 슬러리를 혼합하고, 침전된 고체를 탈수하고, 배출라인(38)을 통하여 배출하기 쉽도록 벽에서 긁어모으도록 샤프트(52)와 함께 회전되어진다.
두꺼워진 슬러리의 레벨은 압력 용기(12)의 측벽의 커넥터(242, 24b, 24c)를 통해 부착되는 압력 모니터 수단에 의해 검출된다. 각 검출기 유닛은 압력 용기(12)의 내부로 커넥터(24a, 24b, 24c)를 통해 확장하는 튜브(72)를 구비하고 있다. 이 튜브(72)는 차단 밸브(75), 예를들어 게이트 또는 볼 밸브를 통해 세정 액체 라인(74)에 연결된 정제 스풀(76)을 포함하는 또 다른 튜브에 연결된다. 완성된 조립체는 압력을 측정하는 센서(73)에 연결된다. 전형적인 센서는 미네소타 에든 파라이리에의 로즈마운트사 제품의 모델 1151DP/GP 및 1144G 중의 하나이다.
이 센서장치는 센서가 위치된 용기내의 한 지점의 압력을 측정한다. 고체 함유량이 많으면 더 큰 압력을 가한다. 따라서, 센서는 조밀한 재료위에서 부유하는 깨끗한 액체에 반대되는 액체를 포함하는 조밀한 고체의 잔존물을 검출할 수 있다.
특히 상기 압력은 액체 보충 시스템을 통해 센서(73)에서 측정된 압력을 전달하는 원격 다이어프램을 작동시킨다. 전달된 압력은 감지 다이어프램과 콘덴서판 사이의 차동 전기용량을 일으키는 감지 다이어프램을 작동시킨다. 차동 전기 용량은 이동 플로터 또는 유사 장치를 작동시키기 위해 차별적인 압력 정보를 제공하는 적당한 기구에 의해 측정될 수 있는 전기적 신호로 변환된다.
4개의 센서가 설치되는데, 제 1 센서는 제 1 도에 도시된 바와 같이 침전된 고체 "S" 베드의 예상되는 최대 상부 레벨 위에서 약간의 거리로 떨어져 있는 "24a"에 장착된다. 한쌍의 제 2 센서는 침전된 고체의 레벨 "S"의 근방이고 상부 센서와 하부 센서 사이의 중간에 있는 레벨 "24b" 및 "24c"에 위치되어지며, 제 4 센서는 침전된 고체 "S"의 예상되는 상부 레벨아래에 약간의 거리로 떨어져 있는 레벨 "24d"에 위치되어진다. 이 배열에서 신호는 상부 검출기로서 센서 "24a"와 "24b" 사이의 차이점을 나타내며 하부 검출기로서 센서 "24c" 와 "24d" 사이의 차이점을 나타내는 용기(12)내의 고체 레벨을 모니터하기 위해 전달된다.
상부 검출기 및 하부 검출기의 이동 플로터로부터의 전형적인 판독은 제 7도에 도시되어 있다. 제 7 도의 참조번호 1∼6은 아래의 의미를 가진다.
1. 상승하는 하부 진흙 레벨 표시.
2. 응집제 분량의 증가.
→ 하강하는 하부 진흙 레벨 표시.
3. 하강 속도의 감소.
→ 상승하는 하부 진흙 레벨 표시.
4. 상승하는 상부 진흙 레벨 표시(진흙의 축적)
5. 진흙 레벨을 감소시키기 위해 하강 속도를 증가.
→ 상부 진흙 레벨의 하강.
6. 하강하는 하부 진흙 레벨.
→ 진흙 재고 감소.
다양한 다른 메카니즘은 이러한 차동 압력을 측정하는 것이 가능하고 또 다른 유형의 게이지는 초음파 소나(sonar) 또는 방사선형(감마 게이지)을 포함할 수 있다.
제 5 도 및 제 6 도는 큰 단면적의 하단부와 작은 단면적의 원통형 상단부를 갖는 본 발명의 장치의 두가지 실시예를 도시한다. 제 5 도는 매우 작은 직경의 원통형부(81)에 연결되어 있는 상단부에 큰 구형상의 하부(80)를 포함하고 있다. 피드웰(18)은 주로 작은 원통형부(81)내에 부착되고 피드웰(18)의 하단부는 큰 구형안으로 돌출되어진다. 피드웰(18)의 상단부는 가스를 위쪽으로 배출하는 개구부(47)와 피드웰(18)과 원통형부(81) 사이에서 환형의 공간(19)위로 이동되는 정화된 액체의 재흐름작용을 가진다.
하부의 구형상부(80)는 하부 개구부(46)에서 배출되는 응집된 고체로부터 정화된 액체의 분리작용을 허용하도록 충분히 크기 때문에, 응집된 고체는 고체 "S"의 표면상에 수집되도록 연속적으로 아래로 유입되는 반면 정화된 액체는 환형의공간(19)를 통하여 위쪽으로 이동할 수 있다.
원통형의 섬프(20)는 구형상부(80)의 하단부에 연결되어지며 고체 배출 라인(38)은 상기 섬프(20)에 연결되어진다. 회전하는 갈퀴부재는 구동 샤프트(52)의 하단부에 연결되어지며, 이것은 수평부(35), 경사진 부분(36) 및 상기 섬프(20)내의 아래쪽으로 연장하는 수직부(37)를 포함한다.
제 6 도는 제 5 도와 기본적으로 유사한 구조를 도시하며, 주요 차이점은 제 5 도의 구형상부(80)가 경사진 상부 벽(83)과 경사진 하부 벽(84)과 함께 중앙이 구형상부(82)를 갖는 상대적으로 폭이 넓은 구형상부재로 대체된 점이다. 섬프(20)는 경사진 하부(84)의 하단부에 연결되어 있고, 갈퀴부재는 구동 샤프트(52)의 하단부에 연결되어 있다. 이 갈퀴부재는 수평 부재(40), 수직 부재(41), 경사진 부재(49) 및 상기 섬프(20)내에 아래쪽으로 연장하는 수직 부재(51)를 포함한다.
상기에서 기술된 구조를 구비하는 장치는 분해 처리와 같이 대략 동일한 압력 및 온도에서 고온의 베이어 처리 부액으로부터 붉은 진흙 고체를 분리하는 베이어 처리 슬러리의 정화 작용을 할 수 있음을 알 수 있다. 제 1 도 내지 제 4 도를 참조하면, 붉은 진흙과 부액(도시되지 않음)이 포함되는 베이어 처리 슬러리의 가압된 흐름은 입구 파이프(44)를 통하여 유입되고, 이 입구 파이프는 두 단계의 응집제를 분사하도록 제 1 및 제 2 분사장치(48,50)를 포함한다. 음이온의 나트륨 폴리아크릴레이트에서 이용되는 응집제 또는 보크사이트에서 붉은 진흙을 침전시키는 유사한 응집제, 예를들면, 앨리이드 콜로이드 주식회사의 ALCAR600은 1.0중량% 보다 작은 농도로 희석시키는 것이 바람직하다. 응집된 전체 양의 작은 부분, 즉 0-50%, 바람직하게는 약 30%는 슬러리 입구 파이프(44)의 엘보우관(45) 근방에 위치되어 있는 제 2 분사장치(50)을 통하여 추가된다. 입구 파이프(44)의 이 위치에서는 최대 난류가 발생한다. 슬러리는 피드웰(18)쪽으로 최대 난류가 발생하는 이 영역을 통하여 경사진 입구 파이프(44)의 아래쪽으로 미끄러지고, 제 1 응집제 분사장치(48)를 통하여 응집제의 대부분, 즉 약 50%에서 약 100% 사이, 바람직하게는 약 70%의 응집제가 추가된다. 슬러리가 피드웰의 유입구애 인접하면 슬러리의 속도는 약 1m/sec보다 작아진다. 슬러리가 피드웰(18)에 유입되면, 슬러리는 하부 개구부(46)에 도달할 때까지 칼럼내에서 정화작용 및 분리작용을 일으키고 피드웰의 연장된 긴 칼럼을 통하여 아래쪽으로 낙하하게 된다. 이 지점에서 슬러리의 속도 및 운동에너지는 응집된 고체를 침전된 고체 "S"의 베드 표면상에 침전되도록 아래로 향하게 하고, 반면에 정화된 액체를 침전된 고체의 베드에 교란시키지 않고 환형의 공간(19을 통하여 위쪽으로 이동시킨다. 고체가 하단부(14)에서 침전되면, 액체 함유량은 더욱 감소되고 침전작용은 샤프트(52)에 의해 회전되는 갈퀴(21)에 의해 촉진된다. 고체는 섬프(20)에 도달하는 시간 동안 최대로 조밀해지고 배출 라인(38)을 통하여 배출된다. 액체로부터 고체의 최종 탈수는 갈퀴(21)를 회전시키는 샤프트(52)의 저속 회전에 의해 이루어진다.
제 5 도 및 제 6 도의 장치는 환형의 영역이 더 작고, 환형의 영역에서 위쪽으로 이동하는 정화된 액체의 흐름속도가 더 크게 된다는 것을 제외하고는 제 1도 내지 제 4도의 방법과 본질적으로 동일한 작용을 한다.
본 발명의 특징의 요점은 아래의 실시예로서 기술되지만 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예1
제 1 도 내지 제 4 도에 따른 개선된 압력식 디캔터는 2개월 동안 사용되어진다. 붉은 진흙의 공급 슬러리는 오스트레일리아산 보크사이트를 130 - 150℃에서 180g/l의 가성소다(Na2CO3)에서 추출하는 것에 의해 얻어진다. 얻어진 붉은 진흙의 슬러리는 50-90g/l의 고체를 포함한다. 실험기간 동안, 슬러리는 알루미나 함유량에 따라, 시간당 42톤의 보크사이트를 처리하는 것과 대응하는 시간당 225 입방미터의 속도로 디캔터 안으로 유동한다. 합성 응집제의 속도는 120g/ton의 보크사이트 목표 레벨에서 변화되어진다. 용기의 외부벽과 피드웰 주위사이에 환형부에서 액체의 상승 속도는 약 21m/hr이었으며, 디캔터로부터 아래쪽으로 빠져나가는 고체량은 40-50%였다.
실시예2
본 발명의 압력식 디캔터의 성능은 대기에서 작용하는 종래의 침전기와 비교하였으며, 또한 미국특허 제 5,080,030 호에 기술된 것과 유사하게 대기압에서 액체가 분리되기 시작하는 끊는점보다 약간 위의 온도에서 작용하는 침전기와 비교하였다.
본 발명의 압력식 디캔터는 다른 침전기보다 큰 규모에 의해 진흙의 양을 더 많이 처리할 수 있으며, 2개 또는 그 이상의 요소에 의해 한층 더 깨끗한 상부 유동(0'F)를 제공한다. 부유된 고체량은 종래의 침전기의 200mg/ℓ 와 비교하여 평균20-25mg/ℓ 이었다. 본 발명은 하부 유동(U/F)에서 종래 장치의 30-32%와 비교하여 42%의 고체량을 얻을 수 있다.
본 발명은 유입되는 가압 액체 슬러리에서 부유되는 고체를 분리하기 위한 장치 및 처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 장치는 고체를 축적시키는 하부 섬프와 밀폐된 상단부를 구비하고 길게 연장된 원형 단면의 직립 용기를 포함한다. 공급 재료 입구 파이프는 상기 용기안으로 액체 슬러리를 공급하기 위해 제공되어지며, 응집제 분사장치는 상기 액체 슬러리 공급 재료안으로 응집제를 주입하도록 제공되어진다. 또한 상기 용기는 용기의 상부 영역에서 정화된 액체를 배출하기 위한 출구와 상기 하부 섬프(sump)에서 분리된 고체를 제거하기 위한 출구를 포함하고 있다. 상기 용기의 다른 특징은 상기 용기안에서 두꺼워진 슬러리 베드의 레벨을 검출하기 위한 수단과 상기 하부 섬프안으로 확장하는 긁어모으고/탈수(raking/dewatering)하는 장치를 구비하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 유형의 장치는 높은 압력과 온도에서 분리를 실행하는데 있어 특히 적합하다. 이러한 장치는 가압된 액체 슬러리를 수용하면서 상기 피드웰과 용기 벽사이에서 환형의 공간을 가지는 상기 용기의 상부 영역에서 축 방향으로 부착되고 연장된 원통형 피드웰을 포함하는 공급 재료 입구 시스템을 포함하고, 이 피드웰은 하부 개구부, 피드웰의 상부 영역에서 존재하는 상부 개구부 및 상기 하부 개구부와 상부 개구부사이의 피드웰의 측면벽에서 위치하는 공급 재료 입구 개구부를 구비한다.
상기 피드웰내의 공급 재료 입구 개구부는 고체의 응집과 피드웰내의 액체정화를 허용하기 위해서 피드웰의 하부 개구부 위에서 충분한 거리로 위치되어진다. 또한 상기 피드웰의 하부 개구부는 정화된 액체를 상기 피드웰의 하부 개구부로부터 아래쪽으로 빠져나오도록 하여 응집된 고체로부터 분리하고, 상기 피드웰의 용기벽사이의 환형의 공간 위쪽으로 이동시켜 상기 두꺼운 슬러리 베드를 교란시키지 않고 상기 상부 출구를 통하여 배출되도록 두꺼운 슬러리 베드의 표면위에서 충분한 거리로 떨어져 위치되어진다. 정화된 액체를 배출하는 출구는 섬프 하부에 존재하는 출구처럼, 압력하에서 적합하게 적용될 수 있다.
바람직하게는 상기 피드웰의 상부 개구부는 상기 피드웰내에서 역 굴뚝효과를 제공하기 위해 환형의 공간을 통해 이동하는 정화된 액체의 일부를 상기 개구부를 통해 피드웰에 유입되도록 위치되어진다. 따라서, 피드웰의 상부 개구부에 유입되는 정화된 액체의 일부는 피드웰을 통해 아래쪽으로 이동되고, 응집제가 첨가된 공급 슬러리와 혼합되고 희석되어진다. 또한 상부 개구부는 침전작용 및 정화작용을 방해하게 되는 가스 거품의 축적을 막는다.
장치안으로 공급되어지는 가압 액체 슬러리는 슬러리와 결합되어지는 응집제를 구비하고, 이 응집제는 일반적으로 피드웰의 공급 재료 입구 개구부에 연결된 입구 파이프안에 부착된 하나 이상의 분사장치에 의해 첨가되어진다. 일반적으로, 2개의 분사장치가 사용되며, 제 1 분사장치는 피드웰의 공급 재료 입구 개구부에 인접하여 위치되어 있고, 제 2 분사장치는 제 1 분사장치의 상류측에 위치되어 있다.
본 발명의 길게 연장된 직립 압력 용기는 일반적으로 일정한 단면적을 갖는 원통형 용기이다. 그러나, 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 큰 단면적을 가진 하단부와 작은 단면적을 가진 원통형 상단부를 가지는 용기를 사용할 수 있다. 물론, 이러한 용기에서는 응집된 고체가 피드웰의 하단부에서 두꺼워진 슬러리의 베드를 향해 아래쪽으로 떨어지고 분리되는 영역에서 분리되는 정화된 액체의 평균 상승류 속도를 감소시키는 것이 필요하며, 이것에 의해 고체의 아래쪽으로의 통과를 방해하는 것이 적어진다. 이러한 이유로, 상기 용기는 하부가 비교적 큰 직경을 가져야만 한다. 또 한편으로는, 피드웰의 하단부 위에서 연장하는 용기의 일부는 이러한 속도를 제한하지 않는데, 이것은 피드웰과 용기사이의 환형의 공간에서 분리된 액체의 평균 상승류 속도가 20 내지 25m/h 또는 그 이상인 경우에 25mg/ℓ보다 적게 부유된 고체를 포함하는 매우 깨끗한 과잉 액체를 얻을 수 있기 때문이다.이 때문에, 압력식 용기의 상부 부분의 직경은 용기의 하부 부분의 직경보다 상대적으로 작게할 수 있다.
이것은 압력식 용기용 재질의 가격을 낮추는 중요한 이점을 제공하며, 또한 용기 벽과 피드웰 사이의 환형의 공간을 통하여 위쪽으로 이동하는 액체의 비교적 높은 속도는 용기의 표면의 스케일링을 현저하게 감소시킨다.
큰 단면적의 하부는 형상을 구형으로 할 수 있고, 또는 상부 및 하부 원뿔형 부분을 가지는 상대적으로 폭이 넓은 원통형 또는 다면체 또는 이러한 형상의 결합으로 할 수 있다. 용기 하단부의 최대 직경은 작은 상단부 직경의 1.75배 또는 1.75배 이상인 것이 바람직하다.
용기내에서 두꺼워진 슬러리 베드의 레벨을 검출하기 위한 수단은 용기의 원통형 벽에 장착된 일련의 압력차 검출기가 바람직하다. 이것들이 두꺼워진 슬러리 베드의 침전을 방해하지 않도록 용기의 내부에 가능한한 작게 돌출하는 것이 중요하다.

Claims (12)

  1. 고체를 축적시키는 하부 섬프(20)와 밀폐된 상단부(16)를 구비하고 길게 연장된 원형 단면의 직립 용기(12);
    상기 용기안으로 액체 슬러리를 공급하기 위한 공급 재료 입구 파이프(44);
    상기 액체 슬러리 공급 재료안으로 응집제를 주입하기 위한 응집제 분사장치;
    상기 용기(12)의 상부 영역에서 정화된 액체를 배출하기 위한 출구(39);
    상기 하부 섬프(20)에서 분리된 고체를 제거하기 위한 출구(38);
    상기 용기안에서 두꺼워진 슬러리 베드의 레벨을 검출하기 위한 수단(24); 및
    상기 하부 섬프(20)안으로 확장하는 긁어모으고/탈수하는 장치(21)를 구비하여 유입되는 액체 슬러리 공급재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치에 있어서,
    상기 공급 재료 입구 파이프는 가압된 액체 슬러리를 수용하면서, 상기 피드웰(18)과 용기 벽(12)사이의 환형의 공간을 가지는 상기 용기(12)의 상부 영역에서 축방향으로 부착되고 연장된 원통형 피드웰(18)을 포함하는 시스템이고,
    상기 피드웰(18)은 정화된 액체를 배출시키는 출구(39) 아래에 위치한 하부 개구부(46), 피드웰의 상부 영역에서 존재하는 상부 개구부(26) 및 상기 하부 개구부(46)와 상부 개구부(26)사이의 피드웰(18)의 측면벽에서 위치되는 액체 슬러리 공급 재료용 공급 재료 입구 개구부(27)를 구비하고,
    상기 공급 재료 입구 개구부(27)는 고체의 응집과 피드웰(18)내의 액체 정화를 허용하기 위해서 피드웰(18)의 하부 개구부(46)위에서 충분한 거리로 위치되어지며, 상기 피드웰(18)의 상기 하부 개구부(46)는 정화된 액체를 상기 피드웰(18)의 하부 개구부(46)로부터 아래쪽으로 빠져나오도록 하여 응집된 고체로부터 분리하고 상기 피드웰(18)과 용기벽(12)사이의 환형의 공간 위쪽으로 이동시켜 상기 두꺼운 슬러리 베드를 교란시키지 않고 상기 상부 출구(39)를 통하여 배출되도록 두꺼운 슬러리 베드의 표면위에서 충분한 거리로 떨어져 위치되어지고, 상기 출구(38)는 압력하에서 분리된 고체를 제거하는 것이 적합한 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드웰의 상부 개구부(26)는 상기 피드웰(18)내에서 역 굴뚝 효과를 제공하기 위해 환형의 공간을 통해 이동하는 정화된 액체의 일부를 상기 개구부를 통해 피드웰에 유입시키도록 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기(12)는 일정한 횡단면을 갖는 원통형 용기인 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기는 큰 단면적을 가진 하단부(80, 82)와 작은 단면적을 가진 원통형의 상단부(81)로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 피드웰의 하부 개구부(46)는 큰 단면적을 가진 상기 하단부(80, 82)안으로 연장되는 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 큰 단면적을 가진 하단부(80)는 구형상인 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 큰 단면적을 가진 하단부(82)는 원통형인 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬프(20)는 상기 용기의 상기 큰 단면적을 가진 하단부(80, 82)보다 작은 단면적을 갖는 아래쪽으로 돌출된 원통형인 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 하단부(80, 82)의 직경은 상기 상단부(81)의 직경의 1.75배 또는 1.75배 이상인 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 레벨 검출수단은 상기 용기(12)의 상기 원통형의 벽에 장착된 압력차 검출기(24a, 24b, 24c, 24d)인 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 재료 입구 시스템은 상기 입구 개구부에 연결된 입구 파이프(44)를 포함하고, 상기 입구 파이프는 그안에 하나 이상의 응집제 분사 장치(48, 50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입구 파이프는 제 1 및 제 2 응집제 분사 장치를 포함하고, 상기 제 1 응집제 분사 장치(48)는 상기 입구 개구부에 인접하여 위치되고, 상기 제 2 응집제 분사 장치는 상기 제 1 응집제 분사장치(48)의 상류측에서 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 슬러리 공급 재료에서 부유된 고체를 분리하는 장치.
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