PL165746B1 - Separator - Google Patents

Abstract

Separator składający się z cylindrycznego płaszcza pionowoosiowego z promieniowo-stycznym wlotem 57) nadaw usjyuoowinjyn w ggmej czyści płaaszza i pro- imerdowo-styczrde uImesίa:zanycn iw^-c^-t^rn frakcjj hy- drofilowej, usytuowanym w dolnej części płaszcza, zaopatrzonego na części jego długości w nad- ciśnieniową komorę powietrzną, przyłączoną do źródła sprężonego powietrza technologicznego i mającą wewnętrzną ściankę przenikalną dla gazu, oraz mający w górnej części płaszcza usytuowany wylew użytecznej spienionej frakcji hydrofobowej, jak również zawierający osadzony w osi i umocowany do dna komory dolnej rdzeń stożkowy sedymentacyjny, znamienny tym, że dolotowy króciec (1) nadawy (WENA) wprowadzany jest stycznie-promieniowo w położeniu poziomym do głowicy górnej (2), której komora wewnętrzna jest ukształtowana w postać regularnej półkuli o promieniu (R), stanowiącym połowę średnicy nominalnej (Dnom) separatora, mającej w osi separatora usytuowany wylew (3) spienionej frakcji hydrofobowej (WYD) separowanej mieszaniny, mający dolną krawędź (4) ukształtowaną w postać dyszy Konta (5) i usytuowaną poniżej płaszczyzny symetrii (O-O) głowicy górnej (2) w odległości (h) od niej, natomiast pełniąca funkcję płaszcza nadciśnieniowa komora powietrzna (6), zaopatrzona w króciec (7) doprowadzenia gazu technologicznego (POW), zwłaszcza sprężonego powietrza, ma wewnętrzną-przenikalną dla gazu ściankę (8) ukształtowana wklęsłe do wnętrza separatora, na głębokość maksymalną odpowiadającą jej minimalnej średnicy (Dmin)...

Description

Przedmiotem wynalazku jest separator flotacyjny. Wynalazek dotyczy budowy urządzeń do separacji flotacyjnej cząstek stałych z zawiesiny wodnej.

Znane są liczne rozwiązania hydrocyklonów pionowo-osiowych, stosowanych w układach urządzeń separacyjnych, zwłaszcza w przemyśle wydobywczym i w gospodarce komunalnej do oczyszczania ścieków.

Znane i stosowane rozwiązania hydrocyklonów składają się zazwyczaj z cylindrycznej górnej komory wejściowej nadawy, mającej doprowadzenie nadawy w postaci stycznie-promieniowo usytuowanego króćca zasilającego poziomoosiowego, powodującego wprawianie nadawy w ruch wirowy we wnętrzu komory. W innych rozwiązaniach podobnego typu hydrocyklonów tak zwanych przeciwprądowych nadawa jest podawana centralnie przez króciec zasilający umieszczony w osi głowicy górnej. Nadawa jest w licznych rozwiązaniach hydrocyklonów wprowadzana wielowejściowo, co sprzyja elutriacji drobnych cząsteczek z produktu poddawanego separacji w zawiesinie wodnej. W znanych

165 746 rozwiązaniach hydrocyklonów górna zasilająca część cylindryczna, mająca najczęściej charakter głowicy, jest połączona z częścią cylindryczną centralną, mającą usytuowane na jej tworzącej liczne otwory małośrednicowe doprowadzające sprężone powietrze technologiczne lub też mającą część jej powierzchni cylindrycznej ukształtowaną w postać przepuszczalnej dla powietrza ścianki, ograniczającej przestrzeń otaczającej ją komory powietrznej dyspersyjnej.

Dolna część wylotowa znanych separatorów hydrocyklonowych jest ukształtowana w postać stożka o niewielkim kącie wierzchołkowym, w przedziale kątów ostrych lub też ma kształt pierścieniowej płaskiej promieniowej komory wylotowej i jest zakończona wylotowym króćcem frakcji hydrofilowej, usytuowanym promieniowo-stycznie do tworzącej walca lub usytuowanym poosiowo w stosunku do osi symetrii urządzenia. Komora zasilająca cylindryczna jest w znanych hydrocyklonach zaopatrzona w umieszczony w osi cylindryczny wylew lub też w wylew usytuowany poziomo promieniowo-stycznie do tworzącej walca. W rozwiązaniach z wylewem usytuowanym poosiowo ma on we wnętrzu komory przedłużenie w postaci separacyjnego pierścienia cylindrycznego, realizującego oddzielenie wewnętrznej strugi napowietrzonej zawiesiny poruszającej się w kierunku ku górze, od zewnętrznej przyściennej strugi zawiesiny cząstek stałych o większych wymiarach, poruszającej się ku dołowi. Stosowane w części partii środkowej znanych hydrocyklonów doprowadzenie warstwy dyspersyjnej powietrza pod zwiększonym ciśnieniem, jest zazwyczaj realizowane poprzez zastosowanie ścianki półprzepuszczalnej (mikroporowatej) o stałej na całej jej długości przenikalności dla gazu.

Znane i opisane rozwiązania hydrocyklonów do separacji flotacyjnej cząstek stałych o niejednakowych wielkościach z zawiesiny wodnej, w tym również z zawiesiny zawierającej dodatkowo wprowadzone do niej środki powierzchniowo czynne poprawiające współczynnik hydrofobowości cząstek drobnych, mimo że powszechnie stosowane w przemyśle wydobywczym, chemicznym i gospodarce komunalnej, wykazują jednak liczne wady i niedogodności, przede wszystkim eksploatacyjne.

Zastosowanie w znanych hydrocyklonach w środkowej partii ich części cylindrycznej przepuszczalnej dla powietrza ścianki dyspersyjnej o stałym współczynniku przenikalności dla gazu, mimo że znacząco poprawia wyniki sedymentacji, jest jednak przyczynkiem do dość znacznych strat wydajności rozdziału, wynikających z odkładania się w trakcie dłuższej eksploatacji urządzenia na jego krańcach, złogów cząstek o większych wymiarach, wymieszanych z uwięzionymi pomiędzy nimi cząstkami małymi hydrofobowymi. Również zastosowanie w części górnej wypływu cylindrycznego współosiowego, połączonego z separacyjnym wewnętrznym pierścieniem oddzielacza strug centralnej od wewnętrznej, jest powodem spadku wydajności hydrocyklonu, w przypadku zmiany para metrów nadawy lub w przypadku najmniejszych nawet błędów w narządzaniu (nastawie średnic-odległości-ciśnień-wielkości przepływów i tym podobnych). Sama zmiana ciśnienia wprowadzanej promieniowo i zawirowywanej nadawy, jak również zmiana ciśnienia powietrza podawanego do dyspersji, w znanych hydrocyklonach o opisanej budowie nie daje zadawalających rezultatów w przypadku znaczących zmian parametrów zawiesiny podawanej jako nadawa. Zastosowanie w znanych hydrocyklonach wylotowego dolnego króćca jest w praktyce przyczyną odkładania się na jego wewnętrznych powierzchniach złogów wielkowymiarowych ziaren substancji separowanych, mających znaczący wpływ na spadek wydajności urządzenia.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie opracowania nowej konstrukcji separatora eliminującego wskazane wady znanych konstrukcji hydrocyklonów i pozwalającego na łatwe przystosowanie urządzenia do zmiennych w szerokim zakresie parametrów wprowadzanej nadawy. Wynalazek rozwiązuje nadto zagadnienie poprawy wskaźników energetycznych eksploatacji systemów flotacyjnych, z zastosowaniem dodawanych do nadawy środków powierzchniowo czynnych, w przypadku gdy nadawa zawiera frakcje separowanych cząstek hydrofobowych i hydrofilowych nieznacznie różniące się od siebie, zarówno wymiarami jak i ciężarem właściwym.

Separator składający się z cylindrycznego płaszcza pionowoosiowego w promieniowo-stycznym wlotem nadawy usytuowanym w górnej części płaszcza i promieniowo-stycznie umieszczonym wylotem frakcji hydrofilowej usytuowanym w dolnej części płaszcza, zaopatrzonego na części jego długości w nadciśnieniową komorę powietrzną, przyłączoną do źródła sprężonego powietrza technologicznego i mającą wewnętrzną ściankę przenikalną dla gazu oraz mający w górnej części płaszcza usytuowany wylew użytecznej spienionej frakcji hydrofobowej, jak również zawierający osadzony w osi i umocowany do dna komory dolnej rdzeń stożkowy sedymentacyjny charakterystyczny tym

165 746 według wynalazku, że dolotowy króciec nadawy wprowadzony jest stycznie-promieniowo w położeniu poziomym do głowicy górnej, której komora wewnętrzna jest ukształtowana w postać regularnej półkuli o promieniu stanowiącym połowę średnicy nominalnej separatora. Głowica górna ma w osi separatora usytuowany wylew spienionej frakcji hydrofobowej separowanej mieszaniny, mający dolną krawędź ukształtowaną w postać dyszy Korta i usytuowaną poniżej płaszczyzny symetrii głowicy górnej w charakterystycznej od niej odległości. Pełniąca funkcję znanego płaszcza komora powietrzna nadciśnieniowa zaopatrzona w króciec doprowadzenia gazu technologicznego, zwłaszcza sprężonego powietrza, ma wewnętrzną przenikalną dla gazu ściankę ukształtowaną wklęśle do wnętrza separatora, na głębokość maksymalną odpowiadającą jej minimalnej średnicy, równej nie więcej jak 0,9 średnicy nominalnej separatora, ścianka przenikalna ma zarys zbliżony do regularnej epicykloidy obrotowej. Wymieniona cylindryczna komora powietrzna jest przyłączona od dołu za pośrednictwem pierścienia spływowego dolnego i jego złącza, najlepiej kołnierzowego, do dolnej komory spustowej, zaopatrzonej w wyprowadzony z niej promieniowo-stycznie poziomy króciec wylewowy frakcji hydrofilowej separowanej mieszaniny. Dolna komora ma zmienną pojemność, realizowaną przez ruchomy segment pierścieniowy, mający wklęsły zarys jego przekroju poprzecznego. Segment ten jest sprzężony poprzez gazo i wodoszczelny przepust z mechanizmem zmiany jego położenia w komorze spustowej. Komora ta nadto ma w osi separatora osadzony zespół ruchomego w osi i obrotowego wokół osi stożkowego rdzenia sedymentacyjnego, osadzonego na wewnętrznym zespole łożyskującym i sprzężonego za pośrednictwem podobnego gazo i wodoszczelnego przepustu z mechanizmem zmiany jego położenia poosiowego odpowiadającego charakterystycznemu skokowi i mającego na wierzchołku osadzony przenikliwy dla gazu technologicznego grzybek o zarysie kulistym jego łba, z dołączonym do niego rurowym przyłączem gazu technologicznego.

Dzięki zastosowaniu w rozwiązaniu separatora według wynalazku kulistego regularnego zarysu komory jego głowicy górnej, poprawiono laminarność i uspokojenie napływu strug cieczy poddawanej sedymentacji pianowej, a zaopatrzenie wlotu piany na zewnątrz przelewem w specjalnej budowy dyszę Korta, poprawiło warunki odpływu, przedłużając korzystnie trwałość usuwanej piany hydrofobowej, składającej się z agregatów pęcherzyk powietrza-cząsteczka hydrofobowa. Specjalne wklęsłe ukształtowanie ścianki półprzepuszczalnej komory powietrznej, mającej zarys zbliżony do regularnej epicykloidy, poprawiło warunki tworzenia i propagacji mikropęcherzyków gazu technologicznego wprowadzanego do mieszaniny, a zaopatrzenie dolnej komory spustowej w ruchomy segment dna, umożliwiło płynne regulowanie jej pojemności roboczej, mającej zasadniczy wpływ na laminarność odprowadzanych strug frakcji hydrofilowej. Podobnemu celowi służy również charakterystyczne zaopatrzenie znanego rdzenia stożkowego w wierzchołkowy grzybek półprzepuszczalny dla gazu oraz umożliwienie rdzeniowi swobodnego obrotu i ewentualnego opuszczania się lub podnoszenia się we wnętrzu komory stosownie do warunków sedymentacji pianowej w niej panujących i stosownie do parametrów fizycznych wprowadzanej nadawy.

Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładzie jego wykonania i zobrazowany na rysunku przedstawiającym schematyczny przekrój podłużny urządzenia.

jak pokazano w przykładzie wykonania, na rysunku separator składa się z cylindrycznego pionowoosiowego, z promieniowo-stycznym wlotem nadawy płaszcza. W górnej części płaszcza jest usytuowany wlot nadawy, natomiast w dolnej części płaszcza jest umieszczony promieniowo-stycznie wylot frakcji hydrofilowej. Jest on również zaopatrzony w nadciśnieniową komorę powietrzną Istotnym jest, że dolotowy króciec 1 nadawy WENA wprowadzony jest stycznie-promieniowo w położeniu poziomym do głowicy górnej 2, której komora wewnętrzna o szczególnie wysokim stopniu gładkości jej powierzchni, jest ukształtowana w postać regularnej półkuli o promieniu R, stanowiącym połowę średnicy nominalnej Dn_0|n separatora. Głowica górna 2 ma w osi separatora usytuowany wylew 3 spienionej frakcji hydrofobowej WYD separowanej mieszaniny. Jego dolna krawędź 4 jest ukształtowana w postać dyszy Korta 5 i usytuowana poniżej płaszczyzny symetrii 0-0 głowicy górnej 2 w odległości h, charakterystycznej dla każdego wykonania separatora. Pełniąca funkcję znanego płaszcza nadciśnieniowa komora powietrzna 6, zaopatrzona jest w co najmniej jeden króciec 7 doprowadzenia gazu technologicznego POW, zwłaszcza sprężonego powietrza i ma wewnętrzną przenikalną dla gazu ściankę 8, ukształtowaną wklęśle do wnętrza separatora, na głębokość maksymalną odpowiadającą jej minimalnej średnicy Dm_in, równej nie więcej jak 0,9

165 746 średnicy nominalnej 0no_m· Zarys ścianki przenikalnej 8 jest zbliżony do regularnej epicykloidy obrotowej. Cylindryczna komora powietrzna 6 jest przyłączona od dołu za pośrednictwem pierścienia spływowego dolnego 9 i jego złącza, najlepiej kołnierzowego 10, do dolnej komory spusto wej 11, zaopatrzonej w wyprowadzony z niej promieniowo-stycznie poziomy króciec wylewowy 12 frakcji hydrofilowej WYK separowanej mieszaniny. Komora spustowa 11 ma zmienną pojemność V, realizowaną przez ruchomy segment pierścieniowy 13, mający wklęsły zarys jego przekroju poprzecznego. Jest on sprzężony poprzez gazo i wodoszczelny przepust 14 z mechanizmem 15, zwłasz cza pneumatycznym, zmiany jego położenia w komorze spustowej 11. Komora spustowa 11 ma w osi separatora osadzony zespół ruchomego w osi i obrotowego wokół osi stożkowego rdzenia sedymentacyjnego 16, osadzonego na wewnętrznym zespole łożyskującym 17 i sprzężonego za pośrednictwem podobnego gazo i wodoszczelnego przepustu 18 z mechanizmem 19, zwłaszcza pneumatycznym, zmiany jego położenia poosiowego. Położenie to odpowiada skokowi F, charakterystycznemu dla każdego wykonania separatora. Rdzeń sedymentacyjny 16 ma na wierzchołku osadzony przenikliwy dla gazu technologicznego grzybek 20 o zarysie kulistym jego łba, z dołączonym do niego rurowym przyłączem 21 gazu technologicznego .OW.

165 746

i

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Separator składający się z cylindrycznego płaszcza pionowoosiowego z promieniowo-stycznym wlotem nadawy usytuowanym w górnej części płaszcza i promieniowo-stycznie umieszczonym wylotem frakcji hydrofilowej, usytuowanym w dolnej części płaszcza, zaopatrzonego na części jego długości w nadciśnieniową komorę powietrzną, przyłączoną do źródła sprężonego powietrza technologicznego i mającą wewnętrzną ściankę przenikalną dla gazu, oraz .mający w górnej części płaszcza usytuowany wylew użytecznej spienionej frakcji hydrofobowej, jak również zawierający osadzony w osi i umocowany do dna komory dolnej rdzeń stożkowy sedymentacyjny, znamienny tym, że dolotowy króciec (1) nadawy (WENA) wprowadzony jest stycznie-promieniowo w położeniu poziomym do głowicy górnej (2), której komora wewnętrzna jest ukształtowana w postać regularnej półkuli o promieniu (R), stanowiącym połowę średnicy nominalnej (0nom) separatora, mającej w osi separatora usytuowany wylew (3) spienionej frakcji hydrofobowej (WYD) separowanej mieszaniny, mający dolną krawędź (4) ukształtowaną w postać dyszy Korta (5) i usytuowaną poniżej płaszczyzny symetrii (0-0) głowicy górnej (2) w odległości (h) od niej, natomiast pełniąca funkcję płaszcza nadciśnieniowa komora powietrzna (6), zaopatrzona w króciec (7) doprowadzenia gazu technologicznego (POW), zwłaszcza sprężonego powietrza, ma wewnętrzną przenikalną dla gazu ściankę (8) ukształtowaną wklęśle do wnętrza separatora, na głębokość maksymalną odpowiadającą jej minimalnej średnicy równej nie więcej jak 0,9 średnicy nominalnej (Dnom) oraz ma zarys zbliżony do regularnej epicykloidy obrotowej, przy czym cylindryczna komora powietrzna (6) jest przyłączona od dołu za pośrednictwem pierścienia spływowego dolnego (9) i jego złącza najlepiej kołnierzowego (10), do dolnej komory spustowej (11), zaopatrzonej w wyprowadzony z niej promieniowo-stycznie poziomy króciec wylewowy (12) frakcji hydrofilowej (WYK) separowanej mieszaniny, oraz mającej zmienną pojemność (V), realizowaną przez ruchomy segment pierścieniowy (13), mający wklęsły zarys jego przekroju poprzecznego, sprzężony poprzez gazo i wodoszczelny przepust (14) z mechanizmem (15) zmiany jego położenia w komorze spustowej (11), mającej w osi separatora osadzony zespół ruchomego w osi i obrotowego wokół osi stożkowego rdzenia sedymentacyjnego (16), osadzonego na wewnętrznym zespole łożyskującym (17) i sprzężonego za pośrednictwem podobnego gazo i wodoszczelnego przepustu (18) z mechanizmem (19) zmiany jego położenia poosiowego odpowiadającego skokowi (F) i mającego na wierzchołku osadzony przenikliwy dla gazu technologicznego grzybek (20) o zarysie kulistym jego łba, z dołączonym do niego rurowym przyłączem (21) gazu technologicznego (POW).