NL8201454A - Werkwijze voor het ontwateren van een suspensie. - Google Patents

Description

- i i - 1 -

K 6419 NET

WEEKWIJZE VOOR HET ONTWATEREN VAN EEN SUSPENSIE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ontwateren van een suspensie van slakdeeltjes in water.

Wanneer een asbevattende brandstof volledig wordt verbrand, wordt slak als bijprodukt verkregen. De verbranding vindt plaats 5 in een reaktor en de gevormde slak wordt in het algemeen opgevangen in een waterbad dat zich onder de reactor bevindt. Als slurrie is de slak betrekkelijk eenvoudig te transporteren.

Ook bij de partiële verbranding van een asbevattende brandstof zoals steenkool, bruinkool, turf e.d., wordt slak 10 gevormd. Ook hier wordt de gevormde slak gewoonlijk opgevangen in een waterbad, waardoor een waterige suspensie verkregen wordt. De waterige suspensie wordt vervolgens afgevoerd uit het waterbad. Omdat in de reactor bij voorkeur een verhoogde druk heerst, wordt een sluizensysteem gebruikt om de waterige sus-15 pensie af te voeren. Een geschikte werkwijze hiervoor is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.994.702.

Het is meestal niet mogelijk de waterige suspensie als zodanig te verwerken of te lozen, zodat ontwateren van de suspensie zeer wenselijk is. De slakdeeltjes kunnen daarna 20· worden opgewerkt en worden toegepast voor andere doeleinden, bijvoorbeeld de wegenbouw. Het geklaarde water kan worden geloosd zonder gevaar op te leveren voor het milieu.

Als het ontwateren van de suspensie gebeurt met behulp van zeefinstallaties worden kleine slakdeeltjes in de suspensie niet 25 tegengehouden door de zeefinstallaties, maar stromen ze met de waterfase mee. Daarentegen kunnen bij het gebruik van een filter de kleine slakdeeltjes verstoppingen in het filter veroorzaken.

Het is mogelijk de fijne deeltjes te laten samenklonteren tot 8201454 i' 'i - 2 - grotere deeltjes met behulp van een flocculant. Dan reageren echter ook de grotere deeltjes met de flocculant. Om alle kleine deeltjes te laten samenklonteren moet dus een betrekkelijk grote hoeveelheid flocculant aan de suspensie worden toegevoegd. Dat 5 is onvoordelig.

Daarom worden de slakdeeltjes in de werkwijze volgens de uitvinding gesplitst naar diametergrootte. De onderhavige uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze voor het ontwateren van een suspensie van slakdeeltjes in water, met het 10 kenmerk, dat de suspensie wordt gescheiden in verschillende fracties die resp. grove, middelgrove en fijne deeltjes bevatten, en de fracties afzonderlijk worden ontwaterd.

Door het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het mogelijk voor elke fractie de meest doelmatige manier 15 van ontwateren te kiezen. Een belangrijke invloed op deze keuze wordt immers uitgeoefend door de deeltjesgrootte. In de werkwijze volgens de uitvinding wordt bij voorkeur de scheiding tussen de grove en middelgrove deeltjes uitgevoerd bij een diametergrootte van 0,5 tot 2 mm, en met nog meer voorkeur bij 1 20 mm. De scheiding tussen de middelgrove en fijne deeltjes wordt bij voorkeur uitgevoerd bij een diametergrootte van 0,01 tot 0,1 mm, en met nog meer voorkeur bij 0,06 mm. Dat heeft tot gevolg dat de fractie met grove deeltjes bij voorkeur hoofdzakelijk deeltjes bevat met een diameter, groter dan 1 mm, de fractie met 25 middelgrove deeltjes bij voorkeur hoofdzakelijk deeltjes bevat met een diameter in het gebied van 0,06 tot 1 mm en de fractie met fijne deeltjes bij voorkeur hoofdzakelijk deeltjes bevat met een diameter kleiner dan 0,06 mm.

De volgorde waarin de suspensie in fracties wordt ge-30 scheiden, is niet van wezenlijk belang. Het is mogelijk eerst de fijne deeltjes af te scheiden van de grove en middelgrove, en vervolgens de resterende suspensie te scheiden in een fractie met grove deeltjes en een fractie met middelgrove deeltjes. Bij voorkeur echter worden eerst de grove deeltjes van de suspensie 35 afgescheiden.

* ^ - 3 -

Om de grove deeltjes van de suspensie te scheiden kan gebruik worden gemaakt van vele soorten afscheiders. Bij de bepaling van de soort afscheider speelt de eroderende of schurende werking van de slakdeeltjes een rol. Hydrocyclonen 5 bijvoorbeeld lopen gevaar ernstig beschadigd te worden. Daarom wordt de fractie met grove deeltjes bij voorkeur van de suspensie gescheiden ën ontwaterd met behulp van één of meer zeefinstallaties. Een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding maakt gebruik van een statische zeef om 10 tegelijk met het afscheiden van de grove deeltjes uit de suspensie de grootste hoeveelheid water af te scheiden, gevolgd door een trilzeef om het resterende water af te scheiden, zodat de fractie met grove deeltjes in voldoende mate wordt ontwaterd.

Deze afgescheiden grove deeltjes worden gezamenlijk weggevoerd 15 voor verdere verwerking.

De resterende suspensie met daarin de middelgrove en fijne deeltjes wordt hierna gescheiden in twee fracties. Daarvoor wordt hij naar één of meer classificatieapparaten getransporteerd. Verscheidene classificatieapparaten zijn geschikt. Een 20 classificeerschroef of een classificeerhark is toepasbaar. Ook een hydroclassificeerapparaat of een gewone classificeerconus kan worden gebruikt. Bij voorkeur echter wordt de scheiding tussen de middelgrove en fijne deeltjes uitgevoerd met behulp van één of meer hydrocyclonen. De eroderende of schurende 25 werking van de middelgrove en fijne deeltjes is aanzienlijk minder dan van de grove deeltjes. De kans op beschadiging van de hydrocyclonen is dus gering. Bovendien wordt de kans op beschadiging nog kleiner gemaakt door de binnenkant van de hydrocyclonen te voorzien van een geschikte beschermende 30 bekleding. De hydrocyclonen zijn zo voordelig omdat zij erg selektief scheiden. Dat wil zeggen dat relatief weinig fijne deeltjes in de fractie met middelgrove slakdeeltjes terechtkomen.

De fractie met middelgrove deeltjes wordt vervolgens 35 ontwaterd. Hiervoor is een aantal soorten afscheiders geschikt.

8201454 - 4 -

Geschikte systemen zijn ontwateringszeefinstallaties (de zgn. Fordertechnik-screen en Elliptex dewaterizer, zie L. Svarovsky, Solid-liquid separation, Butterworths, 1979, pagina 165-167).

Ook diverse filtratiesystemen en ontwateringsschroeven kunnen 5 worden toegepast. Bij voorkeur wordt de fractie met de middelgrove deeltjes ontwaterd met behulp van ëên of meer ontwateringsharken. Deze apparaten zijn het goedkoopst en het betrouwbaarst. Bovendien wordt er tijdens het ontwateren nog een scheiding tussen de meegekomen fijne deeltjes en de middelgrove 10 deeltjes teweeggebracht. De waterige fase die derhalve nog enige, voornamelijk fijne slakdeeltjes bevat wordt bij voorkeur gerecirculeerd naar de classificatieapparaten, in het bijzonder de hydrocyclonen. Op deze manier wordt voorkomen dat nog enigszins verontreinigd water in het milieu terechtkomt.

15 De fractie met fijne deeltjes die uit de classificatie apparaten wordt afgevoerd, wordt bij voorkeur naar êén of meer klaarbekkens gevoerd. Daar vindt een concentratie van de fijne slakdeeltjes plaats. Bij voorkeur wordt het concentraat naar één of meer filterpersen gevoerd, waar verdere ontwatering plaats-20 vindt.

De sedimentatiesnelheid van de fijne deeltjes in de klaarbekkens is laag, omdat de afmetingen van de deeltjes zo gering zijn. Deeltjes van colloïdale afmetingen zullen zelfs helemaal niet bezinken. Derhalve wordt bij voorkeur aan de fractie met 25 fijne deeltjes een flocculant toegevoegd. De toevoeging van flocculant kan geschieden in de klaarbekkens maar ook ervoor. Omdat reeds een aanzienlijke hoeveelheid slakdeeltjes uit de suspensie is afgescheiden, kan met een betrekkelijk kleine hoeveelheid flocculant worden volstaan. Geschikte flocculanten 30 zijn diverse kationische en/of anionische polymeren.

Het water dat de klaarbekkens verlaat, te weten de overloop, is helder en bevat minder dan 50 ppm slakdeeltjes in water. Zonder enig gevaar voor vervuiling van het milieu kan deze overloop worden geloosd in het oppervlaktewater. Het kan - 5 - ook, ten minste gedeeltelijk, worden teruggevoerd in het proces en gebruikt worden als waswater en/of transportmedium.

Het filtraat uit de filterpersen bevat nog een geringe hoeveelheid slakdeeltjes. Omdat ernaar gestreefd wordt ook deze 5 geringe hoeveelheid af te scheiden van de suspensie wordt het filtraat bij voorkeur gerecirculeerd naar de klaarbekkens.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de figuur waartoe de uitvinding overigens geenszins is beperkt. Compressoren, afsluiters, regelapparaüuur e.d. zijn niet weerge-10 geven in de schematische figuur.

Via een leiding 1 wordt een waterige suspensie van slakdeeltjes naar een statische zeef 2 gevoerd. Daar wordt een fractie met grove deeltjes afgescheiden en ontwaterd. De grove deeltjes worden via een goot 3 naar een trilzeef 5 gevoerd, waar 15 verdere ontwatering plaatsvindt. De ontwaterde grove slakdeeltjes worden met behulp van een goot 7 en een transportband 8 uit het systeem afgevoerd. Het afgescheiden water met daarin de middelgrove en fijne deeltjes wordt door een leiding 4 vanaf de statische zeef 2 en door een leiding 6 vanaf 20 de trilzeef 5 naar een leiding 9 gevoerd. Vandaar wordt het via een leiding 10 naar een hydrocycloon 11 gevoerd, waar de scheiding tussen de middelgrove en fijne deeltjes plaatsvindt. Een suspensie met voornamelijk middelgrove deeltjes verlaat de cycloon door een leiding 12, die de suspensie naar een 25 ontwateringshark 14 voert. In deze ontwateringsinstallatie worden de middelgrove deeltjes uit de suspensie afgescheiden en via een goot 15 en een transportband 16 uit het systeem verwijderd. De waterige suspensie met fijne deeltjes wordt via een leiding 17 in de leiding 9 gevoerd zodat de suspensie via de 30 leiding 10 in de hydrocycloon 11 wordt gerecirculeerd.

Een waterige suspensie met fijne slakdeeltjes verlaat de hydrocycloon 11 door een leiding 13. In de leiding 13 wordt vanuit een vat 25 via een leiding 26 een waterige oplossing van flocculant aan de suspensie toegevoegd. De waterige suspensie 35 met de flocculant wordt via een leiding 18 in een klaarbekken 19 8201454 - 6 - 4 geleid. Daar treedt een verdikking van de suspensie op. De verdikte suspensie wordt door de bodem van het klaarbekken 19 via een leiding 20 naar een filterpers 22 gevoerd. De daar ontwaterde slakdeeltjes worden via een leiding 23 uit het 5 systeem afgevoerd. Het filtraat van de filterpers 22 wordt via een leiding 24 gerecirculeerd naar de suspensie in de leiding 13.

De overloop van het klaarbekken 19 wordt via een leiding 21 afgevoerd. Een gedeelte van het geklaarde water wordt via een 10 leiding 27 naar de trilzeef 5 geleid waar het wordt gebruikt als waswater. Het resterende gedeelte van het geklaarde water wordt uit het systeem afgevoerd via een leiding 28.

Hoewel ze niet in de figuur zijn weergegeven kunnen in de werkwijze volgens de uitvinding enige buffervaten worden opge-15 nomen om fluctuaties in de voeding van continu werkende inrich- ' tingen tegen te gaan, of om als voorraadvaten te dienen voor ladingsgewijs werkende apparaten. Geschikte plaatsen voor een buffervat zijn voor de hydrocycloon, tussen de hydrocycloon en het klaarbekken, alsmede tussen het klaarbekken en de 20 filterpers.

VOORBEELD

In een inrichting zoals schematisch weergegeven in de figuur wordt de volgende proef uitgevoerd.

Via de leiding 1 wordt 34,886 kg/s water met 1,438 kg/s slak-25 deeltjes aangevoerd. Ha afscheiding op de statische zeef 2 worden de grove slakdeeltjes op de trilzeef gewassen met 5,94 kg/s water uit de leiding 27. Dit resulteert in een stroom grove slakdeeltjes van 0,708 kg/s met 0,236 kg/s water die via de goot 7 en transportband 8 ter verdere bewerking wordt 30 afgevoerd.

De suspensies uit de leidingen 4 en 6 worden samengevoegd in de leiding 9 waardoor per seconde 40,59 kg water en 0,73 kg slakdeeltjes stromen. Via de leiding 17 wordt 3,76 kg/s water met 0,188 kg/s slakdeeltjes bij de stroom in de leiding 9 35 gevoegd. Na scheiding in de hydrocycloon 11 worden via de 8201454 - 7 - leiding 12 3,87 kg/s water en 0,430 kg/s slak naar de ontwateringshark 14 gevoerd, waar 0,242 kg/s middelgrove slakdeeltjes met 0,110 kg/s water wordt afgescheiden.

Via de stroom in de leiding 13 van 40,48 kg/s water en 5 0,488 kg/s fijne slakdeeltjes waarbij via de leiding 24 4,06 kg/s water en 0,027 kg/s slak wordt gevoegd, alsmede via de leiding 26 0,01 kg/s water en 0,0002 kg/s flocculant, wordt via de leiding 18 44,55 kg/s water en 0,515 kg/s slak en 0,0002 kg/s flocculant toegevoerd aan het klaarbekken 19. Via de leiding 20 10 wordt 4,39 kg/s water met 0,515 kg/s slak en 0,0002 kg/s flocculant naar de filterpers 22 gevoerd. Daar wordt 0,4882 kg/s vaste stof met 0,330 kg/s water afgescheiden. Het filtraat wordt gerecirculeerd via de leiding 24.

Uit het klaarbekken 19 wordt 40,16 kg/s helder water via de 15 leiding 21 afgevoerd. Daarvan wordt 5,94 kg/s· via de leiding 27 naar de trilzeef 5 geleid, zodat via de leiding 28 34,22 kg/s water uit het systeem wordt afgevoerd.

8201454

Claims (14)

1. Werkwijze voor het ontwateren van een suspensie van slak-deeltjes in water, met het kenmerk , dat de suspensie wordt gescheiden in verschillende fracties die resp. grove, middel-grove en fijne deeltjes bevatten, en de fracties afzonderlijk 5 worden ontwaterd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de fractie met grove deeltjes hoofdzakelijk deeltjes bevat met een diameter groter dan 1 mm.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 10 fractie met middelgrove deeltjes hoofdzakelijk deeltjes bevat met een diameter in het gebied van 0,06 tot 1 mm.

4. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de fractie met fijne deeltjes hoofdzakelijk deeltjes bevat met een diameter kleiner dan 0,06 mm.

5. Werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de fractie met grove deeltjes wordt gescheiden van de suspensie en ontwaterd met behulp van ëên of meer zeefinstallaties.

6. Werkwijze volgens éën of meer der voorgaande conclusies, 20 met het kenmerk, dat de fractie met grove deeltjes wordt gescheiden van de suspensie en ontwaterd met achtereenvolgens een statische zeef en een trilzeef.

7. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de scheiding tussen de middelgrove en fijne 25 deeltjes wordt uitgevoerd met behulp van een of meer hydro-cyclonen.

8·. Werkwijze volgens ëén of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de fractie met middelgrove deeltjes wordt ontwaterd met behulp van ëën of meer ontwateringsharken. 8201454 % - 9 -

9. Werkwijze volgens conclusies 7 en 8, met het kenmerk, dat de waterige fase van de ontwateringsharken wordt gerecirculeerd naar de hydrocyclonen.

10. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, 5 met het kenmerk, dat de fractie met fijne deeltjes wordt geconcentreerd in één of meer klaarbekkens en ontwaterd in één of meer filterpersen.

11. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de fractie met fijne deeltjes een 10 flocculant wordt toegevoegd.

12. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het filtraat van de filterpersen wordt gerecirculeerd naar de klaarbekkens.

13. Werkwijze volgens conclusie 1, zoals hiervoor beschreven, 15 onder speciale verwijzing naar de figuur.

14. Werkwijze volgens conclusie 1, zoals hiervoor beschreven, onder speciale verwijzing naar het Voorbeeld. 8201454