PL165784B1 - Separator flotacyjny przeciwprądowy - Google Patents

Abstract

Separator flotacyjny przeciwprądowy, składają- ^5, cy się z cylindrycznego płaszcza pionowo-osiowego z 57j wlotem nadawy, usytuowanym w górnej części płaszcza i wylotem frakcji użytecznej spienionej zagregowanych cząstek hydrofobowych usytuowanym poosiowo w górnej części oraz wylotem frakcji hydrofilowej usytuowanym poosiowo w dolnej części, zaopatrzonego na części jego długości w nadciśniemową cylindryczną komorę powietrzną, przyłączoną do źródła sprężonego powietrza technologicznego, której wewnętrzna ścianka jest przemkalna dla gazu, znamienny tym, ze dolotowy króciec (1) nadawy (weNA)jest usytuowany w osi wyodrębnionej głowicy górnej (2), mającej zwłaszcza kształt regularnej wypukłej dennicy jednopromieniowej, umocowanej pośrednictwemzłącza zwłaszczakołnierzowego (3) do wylotowego pierścienia górnego (4), mającego promieniowo-stycznie usytuowany laminarny kanał wypływowy (5), w kształcie dyszy o zarysie ewolwentowym, zakończony odlotowym poziomoosiowym króćcem (6) frakcji spienionej cząstek hydrofobowych (WYK), przy czym do dolnej części pierścienia górnego wylotowego (4) jest za pośrednictwem złącza zwłaszcza kołnierzowego (7), umocowana pełniąca funkcję płaszcza komora powietrzna nadciśnieniowa (8), mająca dolotowe króćce zasilające (9) gazu technologicznego (POW), zwłaszcza sprężonego powietrza, oraz zaopatrzona w wewnętrzną przenikalna dla gazu ściankę sitową (10), ukształtowaną w postać jednozwojnej spirali o skoku (S), w której osi (L-L) w części dolnej ścianki sitowej (10)jest wprowadzony promieniowo-stycznie do tworzącej zasilający króciec (11) wody technologicznej przemywającej (WEM),

Description

Przedmiotem wynalazku jest separator flotacyjny przeciwprądowy.

Wynalazek dotyczy budowy specjalistycznych urządzeń separacyjnych do flotacji c_zą_st_ek stałych z zawiesiny wodnej, w drodze agregacji pęcherzyków powietrznych i separow_any_ch cząstek hydrofobowych.

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

Znane i stosowane hydrocyklony składają się zazwyczaj z cylindrycznej górnej komory wejściowej nadawy, mającej doprowadzenie nadawy w postaci stycznie-promieniowo usyt_uo wanego króćca zasilającego poziomoosiowego, powodującego wprawianie nadawy w r_uch 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 również prowadzona wielowejściowo, co sprzyja elutriacji drobnych cząsteczek z produktu poddawanego separacji w zawiesinie wodnej. W znanych rozwiązaniach hydrocyklonów górn_a zasilająca część cylindryczna jest połączona z częścią cylindryczną centralną, mającą usytuowane na jej tworzącej liczne otwory małośrednicowe, doprowadzające sprężone powietrze t_ech165 784 nologiczne lub też mającą część jej powierzchni cylindrycznej ukształtowaną w postać przepuszczalnej dla powietrza ścianki, ograniczającej przestrzeń otaczającej ją komory powietrznej dyspercyjnej. 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 cieczy 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 wprowadzane 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 parametrów 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 wielowymiarowych ziaren substancji separowanych, mających znaczący wpływ na spadek wydajności urządzenia.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie opracowania nowej konstrukcji separatora flotacyjnego przeciwprądowego, 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 flotacyjny przeciwprądowy, składający się z cylindrycznego płaszcza pionowoosiowego z wlotem nadawy usytuowanym w górnej części płaszcza i wylotem frakcji użytecznej spienionej zareagowanych cząstek hydrofobowych, usytuowanym poosiowo w górnej części oraz wylotem frakcji hydrofilowej usytuowanym poosiowo w dolnej części, zaopatrzonego na części jego długości w nadciśnieniową cylindryczną komorę powietrzną, przyłączoną do źródła sprężonego powietrza technologicznego, której wewnętrzna ścianka jest przenikalna dla gazu charakterystyczny tym według wynalazku, że dolotowy króciec nadawy jest usytuowany w osi

165 784 wyodrębnionej głowicy górnej, mającej zwłaszcza kształt regularnej wypukłej dennicy jednopromieniowej. Jest ona umocowana za pośrednictwem złącza zwłaszcza kołnierzowego, do wylotowego pierścienia górnego, mającego promieniowo-stycznie usytuowany laminarny kanał wypływowy, w kształcie dyszy, o zarysie ewolwentowym, zakończony odlotowym poziomoosiowym króćcem frakcji spienionej cząstek hydrofobowych. Do dolnej części pierścienia górnego wylotowego jest za pośrednictwem złącza zwłaszcza kołnierzowego, umocowana pełniąca funkcję płaszcza, komora powietrzna nadciśnieniowa, mająca dolotowe króćce zasilające gazu technologicznego, zwłaszcza sprężonego powietrza oraz zaopatrzona w wewnętrzną przenikalną dla gazu ściankę sitową. Ścianka ta jest ukształtowana w postać jednozwojowej, o skoku charakterystycznym dla każdego z wykonań separatora, spirali. W osi spirali, w części dolnej ścianki sitowej, jest wprowadzony promieniowo-stycznie do tworzącej zasilający króciec wody technologicznej przemywającej, podawanej w przeciwprądzie. Tak ukształtowana komora powietrzna nadciśnieniowa jest w dolnej części przyłączona za pośrednictwem najkorzystniej złącza kołnierzowego, do wylotowej głowicy dolnej, mającej komorę ukształtowaną w postać najkorzystniej regularnej hipocykloidy obrotowej. W osi komory za pośrednictwem łagodnym łukiem ukształtowanego przejścia, jest usytuowany króciec wylotowy frakcji hydrofilowej separowanej mieszaniny. W dolnej części separatora w rejonie wylotowej głowicy dolnej, jest w jej osi umieszczony stożkowy penetrator o kącie wierzchołkowym nie większym jak 8°, umocowany do pośredniczącego sworznia, osadzonego w generatorze drgań infradźwiękowych.

Dzięki zastosowaniu w separatorze według wynalazku specjalnej budowy wyodrębnionej głowicy górnej, mającej czaszowy kształt jej komory oraz dzięki wyprowadzeniu z płaszcza separatora spienionej frakcji hydrofobowych cząstek poprzez specjalnie ukształtowany wypływ w kształcie dyszy o ewolwentowym zarysie, okazało się możliwe usunięcie wszelkich zaburzeń przepływu strug zarówno wprowadzanej nadawy, jak i usuwanej promieniowo frakcji spienionej, zawierającej wyflotowane cząsteczki hydrofobowe. Również zastosowanie w rozwiązaniu według wynalazku charakterystycznego spiralnego kształtu ścianki bocznej cylindrycznej, poprawia opływ strug wody przemywającej, wpływając na skuteczność separacji cząstek w przeciwprądzie. Również zastosowanie w dolnej części separatora specjalnej budowy głowicy dolnej, mającej hypocykloidalny zarys jej komory wewnętrznej z laminamym przejściem w spustowy króciec frakcji hydrofilowej separowanych cząstek, poprawia w znaczącym stopniu niezakłócony przebieg strug cieczy poruszających się we wzajemnie przeciwnych kierunkach. Zastosowanie w rozwiązaniu według wynalazku usytuowanego w osi specjalnego penetratora infradźwiękowego, sprzężonego z generatorem infradźwięków, poprawia proces usuwania zatorów (złogów) cząstek hydrofilowych w dolnej części separatora, jakie mogą się tam pojawiać podczas dłuższych okresów eksploatacyjnych lub w trakcie zmiany parametrów fizykochemicznych nadawy.

Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładzie jego wykonania i zobrazowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy separatora, fig. 2 przekrój poprzeczny A-A z fig. 1 i fig. 3 przekrój poprzeczny B-B z fig. 1.

Jak pokazano w przykładzie wykonania, na rysunku separator flotacyjny przeciwprądowy ma dolotowy króciec 1 nadawy WENA, usytuowany w osi wyodrębnionej głowicy górnej 2, mającej zwłaszcza kształt regularnej wypukłej dennicy jednopromieniowej, umocowanej za pośrednictwem złącza zwłaszcza kołnierzowego 3 do wylotowego pierścienia górnego 4, mającego promieniowo-stycznie usytuowany laminarny kanał wypływowy 5 w kształcie dyszy, o zarysie ewolwentowym, zakończony odlotowym poziomoosiowym króćcem 6 frakcji spienionej cząstek hydrofobowych WYK. Do dolnej części pierścienia górnego wylotowego 4 jest za pośrednictwem złącza zwłaszcza kołnierzowego 7, umocowana pełniąca funkcję płaszcza komora powietrzna nadciśnieniowa 8, mająca co najmniej dwa króćce zasilające 9 gazu technologicznego POW, zwłaszcza sprężonego powietrza. Jest ona zaopatrzona w wewnętrzną przenikalną dla gazu ściankę sitową 10, ukształtowaną w postać jednozwojowej spirali o skoku S, charakterystycznym dla każdego wykonania separatora. W osi L-L spirali, w części dolnej ścianki sitowej 10, jest wprowadzony promieniowo-stycznie do tworzącej zasilający króciec 11 wody technologicznej przemywającej WEM, podawanej w przeciwprądzie. Tak ukształtowana komora powietrzna nadciśnieniowa 8 jest w dolnej części przyłączona za pośrednictwem

165 784 najkorzystniej złącza kołnierzowego 12, do wylotowej głowicy dolnej 13, mającej komorę ukształtowaną w postać najkorzystniej regularnej hipocykloidy obrotowej. W osi komory dolnej 13 za pośrednictwem łagodnym łukiem ukształtowanego przejścia 14 jest usytuowany króciec wylotowy 15 frakcji hydrofilowej WYO separowanej mieszaniny. W dolnej części separatora w rejonie wylotowej głowicy dolnej 13 jest w jej osi umieszczony stożkowy penetrator 16 o kącie wierzchołkowym a nie większym jak 8°. Jest on umocowany do pośredniczącego sworznia 17, osadzonego w generatorze 18 drgań infradźwiękowych.

FIG.3

165 784

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Separator flotacyjny przeciwprądowy, składający się z cylindrycznego płaszcza pionowoosiowego z wlotem nadawy, usytuowanym w górnej części płaszcza i wylotem frakcji użytecznej spienionej zagregowanych cząstek hydrofobowych usytuowanym poosiowo w górnej części oraz wylotem frakcji hydrofilowej usytuowanym poosiowo w dolnej części, zaopatrzonego na części jego długości w nadciśnieniową cylindryczną komorę powietrzną, przyłączoną do źródła sprężonego powietrza technologicznego, której wewnętrzna ścianka jest przenikalna dla gazu, znamienny tym, że dolotowy króciec (1) nadawy (WENA) jest usytuowany w osi wyodrębnionej głowicy górnej (2), mającej zwłaszcza kształt regularnej wypukłej dennicy jednopromieniowej, umocowanej za pośrednictwem złącza zwłaszcza kołnierzowego (3) do wylotowego pierścienia górnego (4), mającego promieniowo-stycznie usytuowany laminarny kanał wypływowy (5), w kształcie dyszy o zarysie ewolwentowym, zakończony odlotowym poziomoosiowym króćcem (6) frakcji spienionej cząstek hydrofobowych (WYK), przy czym do dolnej części pierścienia górnego wylotowego (4) jest za pośrednictwem złącza zwłaszcza kołnierzowego (7), umocowana pełniąca funkcję płaszcza komora powietrzna nadciśnieniowa (8), mająca dolotowe króćce zasilające (9) gazu technologicznego (POW), zwłaszcza sprężonego powietrza, oraz zaopatrzona w wewnętrzną przenikalną dla gazu ściankę sitową (10), ukształtowaną w postać jednozwojnej spirali o skoku (S), w której osi (L-L) w części dolnej ścianki sitowej (10) jest wprowadzony promieniowo-stycznie do tworzącej zasilający króciec (11) wody technologicznej przemywającej (WEM), podawanej w przeciwprądzie, a tak ukształtowana komora powietrzna nadciśnieniowa (8) jest w dolnej części przyłączona za pośrednictwem najkorzystniej złącza kołnierzowego (12) do wylotowej głowicy dolnej (13), mającej komorę ukształtowaną w postać najkorzystniej regularnej hipocykloidy obrotowej, w której osi za pośrednictwem łagodnym łukiem ukształtowanego przejścia (14), jest usytuowany króciec wylotowy (15) frakcji hydrofilowej (WYO) separowanej mieszaniny, a nadto w dolnej części separatora w rejonie wylotowej głowicy dolnej (13), jest w jej osi umieszczony stożkowy penetrator (16) o kącie wierzchołkowym (α) nie większym jak 8°, umocowany do pośredniczącego sworznia (17), osadzonego w generatorze (18) drgań infradźwiękowych.