RU2266152C1 - Method of clarification of foam-containing suspensions - Google Patents

Method of clarification of foam-containing suspensions Download PDF

Info

Publication number
RU2266152C1
RU2266152C1 RU2004125299/15A RU2004125299A RU2266152C1 RU 2266152 C1 RU2266152 C1 RU 2266152C1 RU 2004125299/15 A RU2004125299/15 A RU 2004125299/15A RU 2004125299 A RU2004125299 A RU 2004125299A RU 2266152 C1 RU2266152 C1 RU 2266152C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
suspension
layer
height
filtering
vacuum
Prior art date
Application number
RU2004125299/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.С. Анищук (RU)
Д.С. Анищук
И.М. Агадуллин (RU)
И.М. Агадуллин
нский М.П. Вил (RU)
М.П. Вилянский
И.В. Волков (RU)
И.В. Волков
Е.В. Волков (RU)
Е.В. Волков
Н.П. Пасхин (RU)
Н.П. Пасхин
Н.Т. Плёнкина (RU)
Н.Т. Плёнкина
В.А. Толкачёв (RU)
В.А. Толкачёв
Р.В. Хамиранов (RU)
Р.В. Хамиранов
М.Г. Штуца (RU)
М.Г. Штуца
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) filed Critical Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ)
Priority to RU2004125299/15A priority Critical patent/RU2266152C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2266152C1 publication Critical patent/RU2266152C1/en

Links

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

FIELD: chemical technology, hydrometallurgy, treatment of waste water and industrial water containing surfactants, extracting agents and petroleum products.
SUBSTANCE: proposed method of clarification consists in filtering in downward direction under hydrostatic pressure through layer of fibrous charge followed by regeneration through loosening sludged layer by upward delivery of starting suspension and compressed air. Density of charge in loosened filtering layer is set within 35-50 kg/m3. During filtering, rarefaction is created above hydrostatic column of suspension within 6860-68600 Pa (0.07-0.7) kgf/cm2 without use of evacuating units.
EFFECT: increased mud capacity; increased productivity of process; enhanced cleaning of solutions.
5 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области химической технологии, гидрометаллургии, технологии очистки сточных и технических вод и может быть использовано для осветления пеносодержащих малоконцентрированных суспензий, загрязненных органическими примесями.The invention relates to the field of chemical technology, hydrometallurgy, wastewater and industrial water treatment technology and can be used to clarify foam-containing low-concentration suspensions contaminated with organic impurities.

Известен способ осветления суспензий, включающий фильтрование с высокими скоростями (до 70 м/ч) через слой волокнистой загрузки снизу вверх и регенерацию зашламленного слоя разрыхлением путем подачи снизу исходной суспензии совместно с воздухом (а.с. №1215212, кл. B 01 D 37/00).A known method of clarification of suspensions, including filtering at high speeds (up to 70 m / h) through a layer of fiber loading from the bottom up and regeneration of the sludge layer by loosening by feeding the bottom of the original suspension together with air (AS No. 1215212, class B 01 D 37 / 00).

Недостаток известного способа состоит в том, что, несмотря на относительно высокую грязеемкость загрузки, он характеризуется невысокой эффективностью осветления суспензии. Этот метод может быть рекомендован для предварительного осветления суспензий или в тех случаях, когда нет необходимости в получении прозрачных растворов.The disadvantage of this method is that, despite the relatively high dirt capacity of the load, it is characterized by a low efficiency of clarification of the suspension. This method can be recommended for pre-clarification of suspensions or in cases where there is no need to obtain clear solutions.

Известен способ осветления промышленных сточных вод, включающий фильтрование через слой зернистой загрузки сверху вниз и регенерацию зашламленного слоя разрыхлением путем подачи снизу промывной воды и сжатого воздуха (а.с. №936963, кл. B 01 D 24/46). Отличительная особенность известного изобретения состоит в том, что с целью повышения эффективности разрыхления перед регенерацией на короткий промежуток времени над зашламленным слоем загрузки создают высокое разрежение, не менее 6·104 Па (0,61 кгс/см2), для выделения растворенных в воде газов, а процесс фильтрования проводят под давлением.A known method of clarification of industrial wastewater, including filtering through a layer of granular load from top to bottom and regeneration of the sludge layer by loosening by supplying bottom wash water and compressed air (AS No. 936963, class B 01 D 24/46). A distinctive feature of the known invention is that in order to increase the efficiency of loosening before regeneration for a short period of time, a high vacuum of at least 6 · 10 4 Pa (0.61 kgf / cm 2 ) is created above the clogged loading layer to isolate dissolved in water gases, and the filtering process is carried out under pressure.

Недостаток этого способа состоит в том, что он характеризуется невысокими показателями грязеемкости и эффективности очистки от углеродсодержащих примесей (ПАВ, нефтепродуктов и экстрагентов). Недостаток способа состоит также и в том, что для создания разрежения используют дорогостоящее оборудование - вакуумный насос и ресивер, которые находятся в работе весьма ограниченное время.The disadvantage of this method is that it is characterized by low rates of dirt capacity and the efficiency of cleaning from carbon-containing impurities (surfactants, oil products and extractants). The disadvantage of this method also lies in the fact that to create a vacuum use expensive equipment - a vacuum pump and receiver, which are in operation for a very limited time.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ осветления суспензий, включающий фильтрование через слой волокнистой загрузки под гидростатическим давлением в направлении сверху вниз и регенерацию разрыхлением волокнистой загрузки подачей снизу промывной воды и сжатого воздуха. Этот способ реализуется в известном устройстве (а.с. №787061, кл. В 01 D 23/24) и рассматривается в качестве прототипа.The closest in its technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a method of clarification of suspensions, including filtering through a layer of fibrous load under hydrostatic pressure in the direction from top to bottom and regeneration by loosening the fibrous load by supplying washing water and compressed air from below. This method is implemented in a known device (AS No. 787061, class B 01 D 23/24) and is considered as a prototype.

Недостаток известного способа состоит в том, что он характеризуется относительно невысокими грязеемкостью и производительностью (скорость фильтрования до 5 м/ч), а также малой эффективностью при очистке пеносодержащих суспензий, включающих нефтепродукты, экстрагенты и ПАВ (поверхностно-активные вещества).The disadvantage of this method is that it is characterized by relatively low dirt capacity and performance (filtering speed up to 5 m / h), as well as low efficiency in the cleaning of foam suspensions, including oil products, extractants and surfactants (surfactants).

Задача, решаемая изобретением, - увеличение грязеемкости и производительности процесса осветления пеносодержащих суспензий и повышение эффективности очистки растворов от экстрагентов, ПАВ и нефтепродуктов.The problem solved by the invention is to increase the dirt capacity and productivity of the process of clarification of foam-containing suspensions and increase the efficiency of cleaning solutions from extractants, surfactants and petroleum products.

Технический результат достигается тем, что плотность загрузки волокнистого материала в разрыхленном фильтрующем слое устанавливают в пределах 35-50 кг/м3, а при фильтровании над гидростатическим столбом суспензии создают разрежение в пределах 6860-68600 Па (0,07-0,7 кгс/см2). Для создания разрежения и гидростатического столба перекрывают сообщение с атмосферой заполненного суспензией пространства над слоем загрузки и одновременно открывают свободный выход для осветленного раствора.The technical result is achieved in that the loading density of the fibrous material in the loosened filter layer is set within 35-50 kg / m 3 , and when filtered over a hydrostatic suspension column, a vacuum is created within 6860-68600 Pa (0.07-0.7 kgf / cm 2 ). To create a vacuum and a hydrostatic column, the message with the atmosphere of the space filled with the suspension above the loading layer is closed and at the same time open a free outlet for the clarified solution.

Значения начального (ΔР0) и конечного (ΔРτ) разрежения выбирают с учетом концентрации газовой фазы в суспензии и устойчивости пены, а допустимое изменение высоты гидростатического столба (ΔНгидр., м) устанавливают по формуле:The initial (ΔР 0 ) and final (ΔРτ) rarefaction values are selected taking into account the concentration of the gas phase in the suspension and foam stability, and the permissible change in the height of the hydrostatic column (ΔН hydr. , M) is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Н(0)гидр. и Н(τ)гидр. - значения высоты гидростатического столба суспензии в начальный момент фильтрования и в текущий момент времени;where H (0) hydr. and H (τ) hydr. - values of the height of the hydrostatic column of the suspension at the initial moment of filtration and at the current time;

Нг.сл. - высота разреженного газового слоя, образующегося при фильтровании суспензии в верхней части аппарата-осветлителя, м;N g.s. - the height of the rarefied gas layer formed by filtering the suspension in the upper part of the clarifier, m;

g=9,8 м/с2 - ускорение свободного падения;g = 9.8 m / s 2 - acceleration of gravity;

ρс. - плотность суспензии, кг/м3.ρ s - the density of the suspension, kg / m 3 .

При заданной высоте (Нос., м) и площади (Soc., м2) аппарата-осветлителя высоту разрыхленного фильтрующего слоя (Нф.сл.) и массу волокнистой загрузки (mзагр., кг) устанавливают исходя из допустимого изменения разрежения в процессе фильтрования (ΔΔР=ΔР0-ΔРτ) и указанных значений плотности разрыхленного фильтрующего слоя (δф.сл., кг/м3) по формуле:For a given height (N os. , M) and area (S oc. , M 2 ) of the clarifier apparatus, the height of the loosened filter layer (N f.s. ) and the mass of the fibrous load (m zag. , Kg) are set based on the permissible change rarefaction during the filtering process (ΔΔР = ΔР 0 -ΔР τ ) and the indicated density values of the loosened filter layer (δ f.s. , kg / m 3 ) according to the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

Для коалесценции органических загрязнений в качестве волокнистого материала загрузки используют полипропиленовое волокно.For coalescence of organic contaminants, polypropylene fiber is used as the loading material.

В промышленной практике в большинстве случаев возникает задача осветления именно пеносодержащих суспензий и сточных вод, в которых пена образуется вследствие присутствия в ней ПАВ, экстрагентов и нефтепродуктов. При перемешивании и перекачке таких суспензий центробежными насосами вследствие попадания в них диспергированного воздуха образуется пена, которая затрудняет проведение следующих за операцией осветления процессов (например, выпарки или экстракции). При осветлении сточных вод, кроме очистки от взвесей, содержание этих вредных примесей также должно быть максимально снижено для достижения общей необходимой очистки перед сбросом очищенных вод в канализацию или рыбохозяйственные водоемы.In industrial practice, in most cases, the task arises of clarifying precisely foam-containing suspensions and wastewater, in which foam is formed due to the presence of surfactants, extractants and oil products in it. When such suspensions are mixed and pumped by centrifugal pumps, due to the dispersed air getting into them, a foam forms, which makes it difficult to carry out the processes following the clarification operation (for example, evaporation or extraction). When clarifying wastewater, in addition to cleaning from suspensions, the content of these harmful impurities should also be minimized to achieve the total necessary treatment before discharging treated water into a sewer or fisheries.

Для достижения высокоэффективной очистки пеносодержащих суспензий как от твердых взвесей, так и углеродсодержащих (в том числе органических) примесей предлагается применить разрыхление волокнистого материала в восходящем потоке суспензии, воздуха или водяного пара до плотности загрузки в разрыхленном фильтрующем слое 35-50 кг/м3. Необходимость операции разрыхления фильтрующего слоя до указанных значений плотности связана с неоднородностью волокнистого материала, в котором присутствуют наряду с активными зонами (тонковолокнистыми сгустками-собирателями взвесей) сравнительно малоэффективные волокнистые жгуты. Это позволяет добиться равномерного распределения по фильтрующему слою тонковолокнистых сгустков, фиксирующих в себе взвеси и органические загрязнения, и таким образом повысить грязеемкость при высоком качестве фильтрата. С другой стороны, при разрыхлении с использованием сжатого воздуха или водяного пара происходит регенерация загрузки волокнистого материала от загрязнений.In order to achieve highly efficient cleaning of foam-containing suspensions from both solid suspensions and carbon-containing (including organic) impurities, it is proposed to use the loosening of the fibrous material in the upward flow of the suspension, air or water vapor to a loading density in the loosened filter layer of 35-50 kg / m 3 . The need for the operation of loosening the filter layer to the indicated density values is associated with the heterogeneity of the fibrous material, in which, along with the active zones (fine-fiber clumps-collectors of suspensions), relatively ineffective fiber bundles are present. This makes it possible to achieve a uniform distribution of fine-fibrous clumps over the filtering layer, fixing in themselves suspensions and organic impurities, and thus increase the dirt capacity with high quality filtrate. On the other hand, when loosening using compressed air or water vapor, the loading of fibrous material from contamination is regenerated.

Повышение грязеемкости фильтрующего слоя увеличивает суммарное время циклов фильтрования и снижает количество циклов регенерации (разрыхления), то есть повышается производительность процесса осветления. Одновременно с высоким эффектом осветления улучшается очистка суспензий от углеродсодержащих примесей, если в течение всего цикла фильтрования над слоем суспензии создают разрежение для разрушения пены под воздействием вакуума. При поступлении исходной суспензии в вакуумное пространство над столбом суспензии происходит флотационный процесс, частичное разрушение пены, высвобождение пузырьков воздуха, а также связанных частиц ПАВ, экстрагентов и нефтепродуктов, которые остаются в плавающем состоянии на поверхности суспензии. Углеродсодержащие продукты укрупняются и коалесцируют на волокнистой загрузке и с большей эффективностью задерживаются в ней. На практике целесообразно поддерживать текущее разрежение (ΔРτ) в пределах 6860-68600 Па (0,07-0,7) кгс/см2. Попадание воздушных пузырьков воздуха в волокнистую насадку снижает эффективность фильтрации. Поэтому недопустим контакт слоя разреженного газа с фильтрующим слоем, и подача воздуха целесообразна только в цикле регенерации насадки.Increasing the dirt capacity of the filter layer increases the total time of the filtering cycles and reduces the number of regeneration (loosening) cycles, that is, the performance of the clarification process increases. Simultaneously with a high clarification effect, the suspension of carbon-containing impurities is improved if during the entire filtering cycle a vacuum is created above the suspension layer to destroy the foam under vacuum. When the initial suspension enters the vacuum space above the suspension column, a flotation process occurs, partial destruction of the foam, the release of air bubbles, as well as associated particles of surfactants, extractants and oil products that remain in a floating state on the surface of the suspension. Carbon-containing products coarsen and coalesce on a fiber charge and are retained with greater efficiency in it. In practice, it is advisable to maintain the current vacuum (ΔP τ ) within 6860-68600 Pa (0.07-0.7) kgf / cm 2 . Air bubbles entering the fiber nozzle reduce filtration efficiency. Therefore, contact of the rarefied gas layer with the filter layer is unacceptable, and air supply is advisable only in the nozzle regeneration cycle.

В отличие от аналогов в рассматриваемом аппарате-осветлителе совмещаются две взаимосвязанные части процесса осветления: удаление газовой фазы из суспензии в пенный слой (флотация) с его последующим разрушением и фильтрация-коалесценция загрязняющих примесей на волокнистом материале фильтрующего слоя. Для достижения основных целей изобретения необходимо выбрать параметры пространственного размещения в аппарате соответствующих рабочих зон и оптимальные параметры регулирования этих частей процесса осветления.Unlike analogues, the clarifier under consideration combines two interconnected parts of the clarification process: removal of the gas phase from the suspension into the foam layer (flotation) with its subsequent destruction and filtration-coalescence of contaminants on the fibrous material of the filter layer. To achieve the main objectives of the invention, it is necessary to select the spatial distribution parameters in the apparatus of the corresponding working areas and the optimal regulation parameters of these parts of the clarification process.

Оптимальный объем разреженного газа в аппарате определяется допустимым изменением разрежения от начального (ΔР0) до конечного (ΔРτ), обеспечивающим отсутствие соприкосновения зашламленного пенного слоя или разреженной газовой фазы с разрыхленным фильтрующим слоем. Последний под воздействием газовой среды и органических загрязнений слипается и теряет однородность, из-за чего возникает проскок твердой фазы и быстро растет сопротивление волокнистого материала. Значения (ΔР0) и (ΔРτ) выбираются из указанного интервала тем большие, чем больше концентрация газа в осветленной суспензии и чем выше устойчивость пены. При этом используется формула:The optimal volume of rarefied gas in the apparatus is determined by the permissible change in rarefaction from the initial (ΔР 0 ) to the final (ΔР τ ), which ensures that the contaminated foam layer or rarefied gas phase does not come into contact with the loosened filter layer. The latter sticks together and loses homogeneity under the influence of the gas medium and organic impurities, due to which a slip of the solid phase occurs and the resistance of the fibrous material rapidly increases. The values of (ΔP 0 ) and (ΔP τ ) are selected from the indicated interval, the larger, the higher the concentration of gas in the clarified suspension and the higher the stability of the foam. In this case, the formula is used:

Figure 00000004
Figure 00000004

где ΔΔРτ=ΔР0-ΔРτ - изменение разрежения при фильтровании суспензии, Па;where ΔΔР τ = ΔР 0 -ΔР τ is the change in vacuum when filtering the suspension, Pa;

g - ускорение свободного падения, м/с2;g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;

ρс. - плотность суспензии, кг/м3;ρ s - the density of the suspension, kg / m 3 ;

Х - объемная доля газовой фазы в суспензии;X is the volume fraction of the gas phase in the suspension;

Vc. - расход осветляемой суспензии, м3/час;V c. - flow rate of clarified suspension, m 3 / h;

τ - время процесса, час;τ is the process time, hour;

Sос. - площадь осветлителя, м2.S os. - area of clarifier, m 2 .

Ограничением здесь являются приемлемые габариты оборудования, т.к. с ростом (ΔР0) возрастает начальная высота гидростатического столба суспензии в соответствии с формулой ΔP0=g·ρс.·Н0гидр.. Поэтому в промышленности чаще (предпочтительнее) работают в более узком интервале значений разрежения 9800-29400 Па (0,1-0,3 кгс/см2). Выбранная начальная высота гидростатического столба задает положение верхнего уровня П-образного сливного трубопровода (см. чертеж). Высота разрыхленного фильтрующего слоя, пространственно выделенного ограничительной сеткой, определяется по формуле:The limitation here is the acceptable dimensions of the equipment, as with increasing (ΔР 0 ), the initial height of the hydrostatic column of the suspension increases in accordance with the formula ΔP 0 = g · ρ s. · N 0 hydr. . Therefore, in industry more often (preferably) they work in a narrower range of rarefaction values of 9800-29400 Pa (0.1-0.3 kgf / cm 2 ). The selected initial height of the hydrostatic column sets the position of the upper level of the U-shaped drain pipe (see drawing). The height of the loosened filter layer, spatially highlighted by the restrictive mesh, is determined by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

и зависит от выбранной высоты газового слоя:and depends on the selected height of the gas layer:

Figure 00000006
Figure 00000006

Высокая эффективность операции фильтрования обеспечивается оптимальной высотой фильтрующего слоя и его плотностью в пределах 35-50 кг/м3. Для этого рассчитывается оптимальная масса загрузки волокнистого материала по формуле:The high efficiency of the filtering operation is ensured by the optimal height of the filter layer and its density in the range of 35-50 kg / m 3 . For this, the optimal loading mass of fibrous material is calculated by the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом (см. чертеж).The proposed method is as follows (see drawing).

Перед началом фильтрования укладывают расчетное количество волокнистого материала, например из полипропилена, в слой 1 на распределительную решетку 4 в корпус 2 аппарата-осветлителя, закрытого сверху крышкой 13 с трубопроводами 9, 11 и вентилями 8, 10. На крышке также установлен вакуумметр 12. Далее открывают вентили 8, 10 и закрывают вентили 3, 7, 14, 19 и кратковременно включают центробежный насос 18 для подачи исходной суспензии из емкости 17. После заполнения аппарата-осветлителя суспензией и начала перелива ее обратно в емкость 17 проводят разрыхление слоя волокнистого материала путем подачи снизу исходной суспензии со скоростью 20 м/ч и сжатого воздуха с расходом 120-150 м32·ч (возможна подача водяного пара вместо воздуха). Для этого перекрывают вентили 8, 10 и открывают вентили 3, 14 и 19. При подаче суспензии и сжатого воздуха снизу слой волокнистого материала расширяется и равномерно распределяется с оптимальной плотностью 35-50 кг/м3 по всему объему от распределительной решетки 4 до ограничительной сетки 15, предотвращающей унос волокнистого материала и разделяющей фильтрующий слой от объема разреженного газа в цикле фильтрации.Before starting the filtration, the calculated amount of fibrous material, for example, made of polypropylene, is placed in layer 1 on the distribution grid 4 in the housing 2 of the clarifier apparatus, closed on top by a cover 13 with pipelines 9, 11 and valves 8, 10. A vacuum gauge 12 is also installed on the cover. Further open the valves 8, 10 and close the valves 3, 7, 14, 19 and briefly turn on the centrifugal pump 18 to supply the initial suspension from the tank 17. After filling the clarifier apparatus with a suspension and starting to pour it back into the tank 17, it is loosened a layer of fibrous material by feeding from below the initial suspension at a speed of 20 m / h and compressed air with a flow rate of 120-150 m 3 / m 2 · h (water vapor can be supplied instead of air). To do this, shut off valves 8, 10 and open valves 3, 14 and 19. When a slurry and compressed air are supplied from below, the layer of fibrous material expands and is evenly distributed with an optimal density of 35-50 kg / m 3 over the entire volume from the distribution grid 4 to the boundary grid 15, which prevents the entrainment of fibrous material and separates the filter layer from the volume of rarefied gas in the filtration cycle.

Далее, после расширения слоя волокна, закрывают вентили 3, 14 и 19 и открывают вентили 8 и 10, включают центробежный насос 18, перекрывают вентиль 10 и открывают вентиль 7 для свободного выхода раствора через пространство 5 под решеткой 4 и П-образный трубопровод 6. При этом под крышкой аппарата-осветлителя в пространстве над столбом суспензии создается разрежение, которое фиксируется и измеряется с помощью вакуумметра 12. Верхнюю часть П-образного трубопровода 6 располагают ниже уровня ограничительной сетки 15 таким образом, чтобы величина разрежения уравновешивала давление гидростатического столба суспензии, определяемого нижней отметкой вакуумного пространства и верхней отметкой П-образного трубопровода 6.Next, after expanding the fiber layer, close valves 3, 14 and 19 and open valves 8 and 10, turn on the centrifugal pump 18, close valve 10 and open valve 7 to allow the solution to flow freely through the space 5 under the grate 4 and the U-shaped pipe 6. At the same time, under the cover of the clarifier in the space above the suspension column, a vacuum is created, which is recorded and measured using a vacuum gauge 12. The upper part of the U-shaped pipe 6 is placed below the level of the restrictive grid 15 so that the value is rarefied Iya balanced the pressure of the hydrostatic column of the suspension, determined by the lower mark of the vacuum space and the upper mark of the U-shaped pipe 6.

Далее в аппарат-осветлитель центробежным насосом 18 через вакуумное пространство 16 с определенным расходом, не превышающим расход самослива, подают исходную суспензию. При движении суспензии через волокнистый слой под гидростатическим напором столба суспензии происходит задерживание взвесей, а осветленный раствор выходит через П-образный трубопровод 6. По мере фильтрования на поверхности столба суспензии образуется пенный слой, который частично разрушается под воздействием вакуума. При разрушении пенного слоя и высвобождении пузырьков воздуха происходит снижение разрежения, а высвобождающиеся из пены частицы графита, экстрагенты, ПАВ и нефтепродукты плавают на поверхности столба жидкости.Then, an initial suspension is fed to the clarifier by means of a centrifugal pump 18 through a vacuum space 16 with a certain flow rate not exceeding the flow rate of self-draining. When the suspension moves through the fibrous layer under the hydrostatic pressure of the suspension column, suspension is suspended, and the clarified solution exits through a U-shaped pipe 6. As the filter is filtered, a foam layer forms on the surface of the suspension column, which partially breaks up under the influence of vacuum. With the destruction of the foam layer and the release of air bubbles, a decrease in rarefaction occurs, and the particles of graphite, extractants, surfactants, and oil products released from the foam float on the surface of the liquid column.

Во время фильтрования происходит зашламление волокнистого материала, утяжеление слоя и уменьшение его высоты. Уменьшается также высота гидростатического столба жидкости. В случае высокого содержания пены в исходной суспензии и относительно быстрого снижения величины вакуума на короткий промежуток времени открывают вентиль 10, закрывают вентиль 7 и заполняют оставшееся свободное пространство исходной суспензией, т.е. восстанавливают гидростатический столб. Далее с использованием вентилей 10 и 7 снова создают разрежение. По мере фильтрования, зашламления слоя 1 и повышения его сопротивления происходит снижение производительности осветлителя. В этом случае отключают подачу исходной суспензии, закрывают вентили 7, 8, открывают вентили 3, 14, 19 и производят регенерацию волокнистого слоя подачей снизу исходной суспензии и сжатого воздуха. Плавающие на поверхности углеродсодержащие продукты выносятся в первую очередь, слой интенсивно перемешивается, расширяется, и взвеси выносятся из слоя по трубопроводу через вентиль 14 в приемную емкость для дальнейшей переработки. После регенерации слоя цикл фильтрования повторяется.During filtering, the fibrous material is clogged, the layer is heavier and its height is reduced. The height of the hydrostatic column of liquid also decreases. In the case of a high foam content in the initial suspension and a relatively rapid decrease in vacuum for a short period of time, open the valve 10, close the valve 7 and fill the remaining free space with the initial suspension, i.e. restore the hydrostatic column. Next, using valves 10 and 7 again create a vacuum. As you filter, slurry layer 1 and increase its resistance, a decrease in the performance of the clarifier. In this case, the feed of the initial suspension is turned off, valves 7, 8 are closed, valves 3, 14, 19 are opened and the fiber layer is regenerated by supplying the initial suspension and compressed air from below. Carbon-containing products floating on the surface are removed first, the layer is intensively mixed, expanded, and suspensions are removed from the layer through a pipeline through valve 14 to a receiving tank for further processing. After regeneration of the layer, the filtering cycle is repeated.

Пример осуществления процесса на модельной установке.An example of the process on a model installation.

Исследование закономерностей процесса осветления проводили на модельном аппарате-осветлителе диаметром 60 мм и высотой 1,35 м, выполненном из прозрачного оргстекла. В качестве исходной использовали производственную суспензию с плотностью 1,25-103 кг/м3, образующуюся в технологии урана и характеризующуюся наличием нефтепродуктов, ПАВ и экстрагентов. Среднее содержание взвесей в суспензии - 50 мг/дм3, а концентрация газовых пузырьков в суспензии около 0,1 об.%, причем потеря устойчивости пенного слоя происходила за 1-2 минуты при атмосферном давлении. При таких условиях не требовалось большого разрежения, поэтому работали в интервале значений разрежения 6860-9800 Па (0,07-0,1 кгс/см2). Верхний уровень П-образного слива осветленного раствора расположили на высоте 0,6 м, тогда начальная высота гидростатического столба равна:The study of the regularities of the clarification process was carried out on a model clarifier apparatus with a diameter of 60 mm and a height of 1.35 m, made of transparent plexiglass. A production suspension with a density of 1.25-10 3 kg / m 3 formed in the uranium technology and characterized by the presence of oil products, surfactants and extractants was used as the initial one. The average suspension content in the suspension is 50 mg / dm 3 , and the concentration of gas bubbles in the suspension is about 0.1 vol.%, And the foam layer becomes unstable in 1-2 minutes at atmospheric pressure. Under such conditions, a large vacuum was not required, therefore, they worked in the range of vacuum values of 6860-9800 Pa (0.07-0.1 kgf / cm 2 ). The upper level of the U-shaped discharge of the clarified solution is located at a height of 0.6 m, then the initial height of the hydrostatic column is:

Н(0)гидр.=1,35 м -0,6 м=0,75 м, а начальное разрежение равно:N (0) hydr. = 1.35 m -0.6 m = 0.75 m, and the initial vacuum is:

ΔР0=9,8 м/см2·1,25·103 кг/м3·0,75 м ≈9200 Па (0,094 кгс/см2).ΔP 0 = 9.8 m / cm 2 · 1.25 · 10 3 kg / m 3 · 0.75 m ≈9200 Pa (0.094 kgf / cm 2 ).

Высота газового слоя Нг.сл. была установлена равной 0,15 м, а высота разрыхленного фильтрующего слоя под ограничительной сеткой - равной 1,20 м, что соответствует допустимому конечному разрежению ΔРτ=7350 Па (0,075 кгс/см2). При этом значении ΔРτ гарантируется, что волокнистый материал в процессе фильтрации будет находиться под уровнем жидкости и не слипнется под действием воздуха и органических загрязнений. Полученное значение ΔРτ является достаточным для эффективного схлопывания пузырьков газа, поступающих с пульпой. В качестве слоя волокнистой загрузки использовали полипропиленовое волокно (технические условия ТУ 2272-007-576624-93).The height of the gas layer N g was set equal to 0.15 m, and the height of the loosened filter layer under the restriction grid was equal to 1.20 m, which corresponds to the permissible final vacuum ΔР τ = 7350 Pa (0.075 kgf / cm 2 ). With this value of ΔР τ , it is guaranteed that the fibrous material during the filtration process will be below the liquid level and will not stick together under the influence of air and organic contaminants. The obtained value of ΔР τ is sufficient for the effective collapse of gas bubbles entering the pulp. Polypropylene fiber was used as the fiber loading layer (technical specifications TU 2272-007-576624-93).

Исследовали зависимость производительности процесса фильтрования, грязеемкости, эффективности осветления, продолжительности цикла фильтрования и содержания органических примесей в фильтрате от плотности загрузки волокнистого материала в разрыхленном фильтрующем слое. Для этого в пустой аппарат в слой постоянной высоты 0,6 м укладывали загрузки волокнистого материала с различными плотностями, от 50 до 140 кг/м3. Более плотную загрузку создавали путем принудительного сжатия, менее плотную - путем свободного укладывания волокна на распределительную решетку. С этими разными загрузками проводили полные циклы фильтрования и регенерации.The dependence of the filtration process productivity, dirt capacity, clarification efficiency, the duration of the filtration cycle and the content of organic impurities in the filtrate on the loading density of the fibrous material in the loosened filtering layer was investigated. To do this, in an empty apparatus in a layer of constant height of 0.6 m was loaded fiber material with different densities, from 50 to 140 kg / m 3 . A denser load was created by forced compression, less dense - by freely laying the fibers on the distribution grid. With these different loads, complete filtration and regeneration cycles were performed.

Фильтрование во всех опытах вели с одинаковой максимальной скоростью - 20 м/ч. Увеличение этого параметра до значений больше 20 м/ч приводило, с одной стороны, к проскоку твердых взвесей через фильтрующий слой (в фильтрате больше 10 мг/дм3), а с другой стороны, ухудшало регенерацию волокнистой насадки из-за чрезмерного ее уплотнения под сдавливающим воздействием потока и слипания загрязненных волокон.Filtration in all experiments was carried out with the same maximum speed of 20 m / h. An increase in this parameter to values greater than 20 m / h led, on the one hand, to the passage of solid suspensions through the filter layer (in the filtrate more than 10 mg / dm 3 ), and on the other hand, worsened the regeneration of the fibrous nozzle due to its excessive compaction under squeezing the flow and sticking of contaminated fibers.

Расход исходной суспензии - 56,4 дм3/ч, расход сжатого воздуха - 120-150 м32·ч, давление сжатого воздуха - 68600 Па (0,7 кгс/см2), время регенерации - 1 час. Величину разрежения в аппарате устанавливали на уровне 6860÷9800 Па (0,07÷0,1 кгс/см2). При промышленном фильтровании величина разрежения устанавливается с большими значениями - 9800÷68600 Па (0,1÷0,7 кгс/см2).The initial suspension flow rate was 56.4 dm 3 / h, the compressed air flow rate was 120-150 m 3 / m 2 · h, the compressed air pressure was 68600 Pa (0.7 kgf / cm 2 ), the regeneration time was 1 hour. The rarefaction value in the apparatus was set at 6860 ÷ 9800 Pa (0.07 ÷ 0.1 kgf / cm 2 ). In industrial filtering, the rarefaction value is set with large values - 9800 ÷ 68600 Pa (0.1 ÷ 0.7 kgf / cm 2 ).

Цикл фильтрования: время установившегося процесса фильтрации при неизменном расходе пульпы 56,4 дм3/ч (таблица 1 - 18,1÷30,5 ч/цикл). При заметном увеличении концентрации взвесей в фильтрате и/или снижении расхода из-за роста сопротивления загрязненной волокнистой насадки проводили описанную выше регенерацию в течение 1 часа, затем до 0,5 часа готовили фильтр к новому фильтроциклу. Суммарный цикл регенерации и подготовки составил около 1,5 часов. При расчетах на 1 месяц принимали 30 рабочих суток и 8 рабочих часов в сутки, т.е. период суммарного цикла фильтрации и регенерации-подготовки равен 3÷4 сут/цикл, а число таких циклов 7,5÷10 цикл./мес.Filtering cycle: the time of the steady-state filtration process with a constant pulp flow rate of 56.4 dm 3 / h (table 1 - 18.1 ÷ 30.5 h / cycle). With a noticeable increase in the concentration of suspensions in the filtrate and / or a decrease in consumption due to an increase in the resistance of the contaminated fiber nozzle, the above regeneration was carried out for 1 hour, then the filter was prepared for a new filter cycle up to 0.5 hours. The total cycle of regeneration and preparation was about 1.5 hours. When calculating for 1 month, 30 working days and 8 working hours per day were taken, i.e. the period of the total filtration and regeneration-preparation cycle is 3–4 days / cycle, and the number of such cycles is 7.5–10 cycles / month.

В процессе регенерации и разрыхления слоя в прозрачном аппарате ясно наблюдалось равномерное распределение волокна в слое по всей его высоте при плотности разрыхленного слоя от 35 до 50 кг/м3. При плотности более 50 кг/м3 фильтрующий слой разрыхлялся неравномерно: нижние слои загрузки практически не расширялись, характеризовались большей уплотненностью и включали в себя взвеси, которые плохо выносились из слоя при регенерации. При плотности разрыхленного фильтрующего слоя менее 35 кг/м3 последующее формирование фильтрующего слоя не позволяет получить необходимую для эффективного фильтрования однородность слоя, т.к. в этих случаях появляется возможность осевого вращения, скручивания в жгуты растянутого волокна, что приводит к снижению грязеемкости и проскоку загрязняющих частиц с осветленным раствором.In the process of regeneration and loosening of the layer in a transparent apparatus, a uniform distribution of fiber in the layer over its entire height was clearly observed with a density of the loosened layer from 35 to 50 kg / m 3 . At a density of more than 50 kg / m 3, the filter layer loosened unevenly: the lower layers of the charge did not expand, were characterized by greater compaction and included suspensions that were poorly removed from the layer during regeneration. When the density of the loosened filter layer is less than 35 kg / m 3 the subsequent formation of the filter layer does not allow to obtain the uniformity of the layer necessary for effective filtering, because in these cases, there is the possibility of axial rotation, twisting into strands of the stretched fiber, which leads to a decrease in dirt capacity and the passage of polluting particles with a clarified solution.

Figure 00000008
Figure 00000008

Из данных таблицы 1 следует, что при разрыхлении волокнистого материала в слое до плотности от 35 до 50 кг/м3 достигалась максимальная грязеемкость, время работы осветлителя получалось наибольшим и, соответственно, производительность осветлителя в случае его непрерывной эксплуатации в течение длительного периода (1 месяц) была максимальной. При плотности менее 35 кг/м3 слой после регенерации и расширения характеризовался высокой порозностью, вследствие чего его способность задерживать взвеси снижалась (среднее содержание взвесей в осветленной жидкости увеличивалось до 7÷10 мг/дм3). При плотности в разрыхленном состоянии более 50 кг/м3 нижние слои волокнистого материала при регенерации расширялись в меньшей степени, чем верхние, порозность слоя в нижней части получалась также меньшей, взвеси из такого более плотного слоя хуже выносятся. В случае более плотной упаковки разрыхление слоя волокна не получалось однородным по всей его высоте. При создании слоя волокна плотностью 35÷50 кг/м3 расширение слоя по всей его высоте при регенерации получалось относительно равномерным, при этом слой характеризовался высокой задерживающей способностью. Среднее содержание взвесей в фильтрате составляло 3÷4 мг/дм3.From the data of table 1 it follows that when loosening the fibrous material in the layer to a density of 35 to 50 kg / m 3 the maximum dirt capacity was achieved, the operating time of the clarifier was the greatest and, accordingly, the performance of the clarifier in case of continuous operation for a long period (1 month ) was maximum. At a density of less than 35 kg / m 3, the layer after regeneration and expansion was characterized by high porosity, as a result of which its ability to retain suspensions decreased (the average content of suspensions in the clarified liquid increased to 7–10 mg / dm 3 ). At a density in the loosened state of more than 50 kg / m 3, the lower layers of fibrous material during regeneration expanded to a lesser extent than the upper ones, the porosity of the layer in the lower part was also lower, and suspensions from such a denser layer are less tolerated. In the case of denser packing, the loosening of the fiber layer did not turn out to be uniform over its entire height. When creating a fiber layer with a density of 35 ÷ 50 kg / m 3, the expansion of the layer over its entire height during regeneration turned out to be relatively uniform, while the layer was characterized by a high retention ability. The average suspension content in the filtrate was 3 ÷ 4 mg / dm 3 .

Исследовали также процесс осветления суспензии без создания разрежения над слоем волокна (как в прототипе) и сравнивали с предложенным способом. Результаты исследований представлены в табл.2.We also studied the process of clarification of the suspension without creating a vacuum over the fiber layer (as in the prototype) and compared with the proposed method. The research results are presented in table.2.

Таблица 2table 2 Результаты процесса очистки раствора от углеродсодержащих примесей при фильтровании исходной суспензии через слой волокнистого материала (среднее содержание в исходной суспензии, мг/ дм3: нефтепродуктов - 40; экстрагентов - 47; ПАВ - 23)The results of the process of cleaning the solution from carbon-containing impurities when filtering the initial suspension through a layer of fibrous material (average content in the initial suspension, mg / dm 3 : oil products - 40; extractants - 47; surfactant - 23) Условия фильтрованияFilter conditions Содержание в фильтрате, мг/дм3 The content in the filtrate, mg / DM 3 нефтепродуктовoil products экстрагентовextractants ПАВSurfactant Известный способ (прототип): плотность слоя - 40 кг/м3; материал - лавсан.The known method (prototype): layer density - 40 kg / m 3 ; material - lavsan. 3131 3333 18eighteen Предлагаемый способ: фильтрование под разрежением; плотность слоя - 40 кг/м3; материал - полипропилен.The proposed method: filtering under vacuum; layer density - 40 kg / m 3 ; material - polypropylene. 1919 20twenty 1414

Из данных табл.2 следует, что создание разрежения над слоем волокнистой загрузки позволило снизить содержание углеродсодержащих примесей в фильтрате. Выбор нижней границы разрежения 6860 Па (0,07 кгс/см2) обусловлен тем, что при более низких значениях разрежения эффективность выделения пузырьков газа в пенный слой резко снижалась, особенно при максимальных скоростях фильтрования около 20 м/ч. Верхняя граница разрежения выбрана на уровне 68600 Па (0,7 кгс/см2) в связи с тем, что более высокие значения приводили к значительному укрупнению габаритов аппарата-осветлителя, возрастали затраты на его эксплуатацию. Действительно:From the data of Table 2 it follows that the creation of rarefaction over the layer of fiber loading allowed to reduce the content of carbon-containing impurities in the filtrate. The choice of the lower rarefaction boundary of 6860 Pa (0.07 kgf / cm 2 ) is due to the fact that, at lower rarefaction values, the efficiency of the release of gas bubbles into the foam layer sharply decreased, especially at maximum filtration speeds of about 20 m / h. The upper boundary of the rarefaction was chosen at the level of 68600 Pa (0.7 kgf / cm 2 ) due to the fact that higher values led to a significant enlargement of the dimensions of the clarifier, and the cost of its operation increased. Really:

Figure 00000009
Figure 00000009

т.е. общая высота аппарата-осветлителя может быть более 10 метров. Как уже отмечалось, преимущественно использовался интервал значений разрежения 9800÷29400 Па (0,1÷0,3 кгс/см2).those. the total height of the clarifier can be more than 10 meters. As already noted, the interval of rarefaction values 9800 ÷ 29400 Pa (0.1 ÷ 0.3 kgf / cm 2 ) was mainly used.

Следует отметить, что отличительные признаки изобретения - "плотность загрузки в разрыхленном фильтрующем слое устанавливают в пределах 35÷50 кг/м3, а при фильтровании над гидростатическим столбом суспензии создают разрежение..." - взаимосвязаны и находятся в единстве при получении общего положительного эффекта. Высота пространства, находящегося под разрежением Нг.сл., влияет на выбор оптимальной высоты разрыхленного фильтрующего слоя (Нф.сл.) в соответствии с приведенными выше формулами, а также на его порозность и задерживающую способность. При увеличении разрежения высота пространства для сбора разреженного газа увеличивается, а высота слоя волокнистого материала уменьшается, что при заданной плотности загрузки волокна в расширенном состоянии приводит к уменьшению массы загрузки и, как следствие, к проскоку примесей через аппарат-осветлитель вместе с фильтратом.It should be noted that the distinguishing features of the invention - "the loading density in the loosened filter layer is set within 35 ÷ 50 kg / m 3 , and when filtered over the hydrostatic column of the suspension create a vacuum ..." - are interconnected and are in unity when obtaining a common positive effect . The height of the space which is under vacuum g.sl. H , affects the choice of the optimal height of the loosened filter layer (N f.s. ) in accordance with the above formulas, as well as its porosity and retention ability. With increasing rarefaction, the height of the space for collecting rarefied gas increases, and the height of the layer of fibrous material decreases, which at a given loading density of the fiber in the expanded state leads to a decrease in the loading mass and, as a result, to the passage of impurities through the clarifier together with the filtrate.

Из данных таблицы 2 видно, что при одной и той же плотности волокнистой загрузки лучшие результаты по очистке от органических загрязнений получались в случае применения полипропиленового волокна, а не лавсана (полиэфира) как в прототипе. Причина этого явления в том, что плотность полипропиленового волокна (материала) 0,91÷0,92 г/см3, а лавсана 1,38 г/см3 [Краткая химическая энциклопедия. М., 1965, т.4]. При одной и той же плотности загрузки волокна (например, 40 кг/м3) объем полипропилена в загрузке больше, чем полиэфира. При близких значениях диаметров волокон это значит, что площадь поверхности полипропиленовых волокон выше, а значит больше адсорбционная активность. Таким образом, коалесценция органических капель является в этом случае существенным фактором очистки суспензий.From the data of table 2 it is seen that at the same density of the fibrous load, the best results for cleaning from organic contaminants were obtained in the case of using polypropylene fiber, rather than lavsan (polyester) as in the prototype. The reason for this phenomenon is that the density of the polypropylene fiber (material) is 0.91 ÷ 0.92 g / cm 3 and the lavsan is 1.38 g / cm 3 [Brief chemical encyclopedia. M., 1965, v. 4]. At the same fiber loading density (for example, 40 kg / m 3 ), the volume of polypropylene in the loading is greater than the polyester. At close values of fiber diameters, this means that the surface area of polypropylene fibers is higher, and therefore the adsorption activity is greater. Thus, the coalescence of organic droplets is in this case an essential factor in the purification of suspensions.

Пример промышленного осуществления.An example of industrial implementation.

Осветляли суспензию, образующуюся в технологии урана после процесса растворения твердых урансодержащих материалов азотной кислотой, сгущения пульпы, контрольного фильтрования верхнего слива сгустителя на листовых фильтрах и последующего контрольного отстаивания фильтрата. Эта образующаяся суспензия содержит нефтепродукты, экстрагенты и ПАВ, которые используются при получении исходного твердого материала в предшествующих технологиях.The suspension formed in the uranium technology was clarified after the process of dissolution of solid uranium-containing materials with nitric acid, thickening of the pulp, control filtration of the top thickener discharge on sheet filters and subsequent control sedimentation of the filtrate. This resulting suspension contains petroleum products, extractants and surfactants, which are used in the preparation of the starting solid material in previous technologies.

Исходная суспензия может быть отнесена к числу трудно осветляемых, поскольку вследствие высокого солевого состава жидкой фазы и большого разнообразия состава взвесей при добавке флокулянтов не происходит полной флокуляции и отстаивания твердой фазы. Часть твердого не связывается во флокулы. Даже после трех операций - отстаивания, контрольного фильтрования и контрольного отстаивания - среднее содержание взвесей в суспензии составляет 25÷50 мг/дм3, а содержание пены - 0,1÷1,0 об.%.The initial suspension can be classified as difficult to clarify, because due to the high salt composition of the liquid phase and the wide variety of suspension composition when flocculants are added, complete flocculation and sedimentation of the solid phase does not occur. Part of the solid does not bind to flocs. Even after three operations — sedimentation, control filtration and control sedimentation — the average suspension content in suspension is 25–50 mg / dm 3 , and the foam content is 0.1–1.0 vol%.

При растворении твердого материала в азотной кислоте наблюдалось явление пенообразования вследствие наличия в пульпе ПАВ, углеродсодержащих продуктов и частой ее перекачки и перемешивания. Поскольку осветленный раствор далее по технологии должен поступать на операцию экстракции, добивались его максимального осветления и очистки от углеродсодержащих примесей и ПАВ. В противном случае на операции экстракции при контактировании загрязненных растворов образовывались трудно расслаивающиеся эмульсии.When the solid material was dissolved in nitric acid, the phenomenon of foaming was observed due to the presence of surfactants in the pulp, carbon-containing products, and its frequent pumping and mixing. Since the clarified solution should be supplied to the extraction operation according to the technology, they achieved its maximum clarification and purification from carbon-containing impurities and surfactants. Otherwise, in the extraction operation upon contacting contaminated solutions, hard-to-exfoliate emulsions formed.

При осветлении суспензии использовали аппарат-осветлитель диаметром 0,8 м (Sос.=0,5 м2) и высотой Нос.=4,0 м. Аппарат загружали волокнистым материалом из полипропилена, создавая исходную плотность сухой загрузки 97 кг/м3. Начальная высота слоя загрузки перед фильтрованием - 1,5 м.When clarifying the suspension, a clarifier was used with a diameter of 0.8 m (S os. = 0.5 m 2 ) and a height of H os. = 4.0 m. The apparatus was loaded with fibrous material from polypropylene, creating an initial dry charge density of 97 kg / m 3 . The initial height of the loading layer before filtering is 1.5 m.

После заполнения аппарата суспензией плотностью 1,25·103 кг/м3 и расширения слоя загрузки подачей суспензии и сжатого воздуха снизу в пространстве над столбом устанавливали начальное разрежение ΔР0=24500 Па (0,25 кгс/см2) путем открытия свободного выхода фильтрата через П-образный трубопровод и закрытия сообщения с атмосферой пространства над жидкостью в аппарате. Начальная высота гидростатического столба суспензии равна:After filling the apparatus with a suspension with a density of 1.25 · 10 3 kg / m 3 and expanding the loading layer by supplying a suspension and compressed air from below, an initial rarefaction ΔР 0 = 24500 Pa (0.25 kgf / cm 2 ) was established by opening a free exit filtrate through a U-shaped pipeline and closing the communication with the atmosphere of space above the liquid in the apparatus. The initial height of the hydrostatic column of the suspension is:

Figure 00000010
Figure 00000010

Верхняя отметка П-образного трубопровода находилась на высоте 2,0 м от днища аппарата. Плотность загрузки волокнистого материала после разрыхления составляла 48,5 кг/м3. Конечное разрежение ΔРτ приняли равным 12250 Па (0,125 кгс/см2), что позволило установить оптимальное соотношение высот разреженного газового слоя (Нг.сл.) и разрыхленного фильтрующего слоя (Нф.сл.) под ограничительной сеткой при оптимальной массе загрузки волокнистого полипропилена:The upper mark of the U-shaped pipeline was at a height of 2.0 m from the bottom of the apparatus. The loading density of the fibrous material after loosening was 48.5 kg / m 3 . The final vacuum ΔР τ was taken equal to 12,250 Pa (0.125 kgf / cm 2 ), which allowed us to establish the optimal ratio of the heights of the rarefied gas layer (N g.s. ) and the loosened filter layer (N f.s. ) under the restrictive mesh with an optimal load weight fibrous polypropylene:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Установили расход исходной суспензии в аппарат 10 м3/ч. При этом скорость фильтрования составляла 20 м/ч. При такой постоянной скорости время цикла фильтрования достигало ~300 часов до момента регенерации. Операция восстановления гидростатического столба (разрежения) производилась 1 раз за 1-2 суток в зависимости от количества пены в составе пульпы.The flow rate of the initial suspension into the apparatus was set at 10 m 3 / h. The filtration rate was 20 m / h. At such a constant speed, the filtration cycle time reached ~ 300 hours before regeneration. The restoration of the hydrostatic column (dilution) was performed 1 time in 1-2 days, depending on the amount of foam in the pulp.

Грязеемкость, которую контролировали путем определения содержания взвесей в исходном и конечном растворах, составила

Figure 00000014
или 40÷90 кг/м3, что в целом выше, чем в прототипе. После окончания цикла фильтрования проводили регенерацию зашламленного волокнистого материала подачей снизу исходной суспензии и сжатого воздуха в течение 1 часа. Расход исходной суспензии при регенерации составлял 7 м3/ч, расход сжатого воздуха при давлении 68600 Па (0,7 кгс/см2)-150 м32·ч. В результате процесса фильтрования исходной суспензии с концентрацией твердых взвесей 25÷50 мг/дм3 получали прозрачный раствор со средним содержанием взвесей 3÷4 мг/дм3. Одновременно с осветлением раствора происходило существенное снижение содержания в нем углеродсодержащих примесей. При исходном среднем содержании в суспензии нефтепродуктов 40 мг/дм3, экстрагентов - 47 мг/дм3, ПАВ - до 23 мг/дм3 среднее содержание этих примесей в осветленном растворе составляло, соответственно, 18÷19, 20÷22 и 12÷14 мг/дм3. Получающийся при фильтровании осветленный раствор удовлетворял требованиям последующего процесса экстракции.The dirt capacity, which was controlled by determining the content of suspensions in the initial and final solutions, was
Figure 00000014
or 40 ÷ 90 kg / m 3 , which is generally higher than in the prototype. After the completion of the filtering cycle, the regeneration of the sludge-like fibrous material was carried out by feeding from below the initial suspension and compressed air for 1 hour. The flow rate of the initial suspension during regeneration was 7 m 3 / h, the flow rate of compressed air at a pressure of 68600 Pa (0.7 kgf / cm 2 ) -150 m 3 / m 2 · h. As a result of the filtering process of the initial suspension with a concentration of solid suspensions of 25 ÷ 50 mg / DM 3 received a clear solution with an average content of suspensions of 3 ÷ 4 mg / DM 3 . Simultaneously with the clarification of the solution, there was a significant decrease in the content of carbon-containing impurities in it. At the initial average content of 40 mg / dm 3 of oil products in the suspension, 47 mg / dm 3 of extractants, and surfactants up to 23 mg / dm 3, the average content of these impurities in the clarified solution was 18 ÷ 19, 20 ÷ 22, and 12 ÷, respectively 14 mg / dm 3 . The clarified solution obtained by filtration met the requirements of the subsequent extraction process.

При анализе научно-технической и патентной литературы способов осветления пеносодержащих суспензий, обладающих всей совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено.When analyzing the scientific, technical and patent literature, methods for clarifying foam-containing suspensions having the entire set of essential features of the claimed invention were not identified.

При этом совокупность связанных между собой отличительных признаков явным образом не следует из уровня техники, тем более, что связь между некоторыми параметрами регулирования процесса осветления (δф.сл., ΔР0, ΔРτ, mзагр.) и конструкционными (габаритными) параметрами (Нгидр, Нф.сл., Нос., Sос.) представлена в виде математических зависимостей, полученных в процессе создания изобретения.Moreover, the set of related distinctive features does not explicitly follow from the prior art, especially since the relationship between some parameters of the clarification process regulation (δ f.s. , ΔР 0 , ΔР τ , m zag. ) And structural (overall) parameters (N hydr , N f.sl. , N OS . , S OS . ) Is presented in the form of mathematical dependencies obtained in the process of creating the invention.

Способ внедрен в промышленную эксплуатацию в процессе гидрометаллургической переработки урансодержащего сырья на стадии подготовки (осветления) исходных растворов для экстракции. Технический результат - повышены грязеемкость и производительность процесса, а также степень очистки растворов от органических примесей и эффективность последующей экстракции, соответственно, и качество продукции.The method is introduced into commercial operation in the process of hydrometallurgical processing of uranium-containing raw materials at the stage of preparation (clarification) of the initial solutions for extraction. EFFECT: increased dirt capacity and productivity of the process, as well as the degree of purification of solutions from organic impurities and the efficiency of subsequent extraction, respectively, and product quality.

Claims (5)

1. Способ осветления пеносодержащих суспензий, включающий фильтрование их под гидростатическим давлением в направлении сверху вниз через слой загрузки из волокнистого материала и последующую регенерацию разрыхлением зашламленного волокна подачей исходной суспензии и сжатого воздуха снизу, отличающийся тем, что в разрыхленном фильтрующем слое плотность загрузки устанавливают в пределах 35÷50 кг/м3, а при фильтровании над гидростатическим столбом суспензии создают разрежение в пределах 6860÷68600 Па (0,07÷0,7 кгс/см2).1. A method of clarifying foam-containing suspensions, including filtering them under hydrostatic pressure from top to bottom through a loading layer of fibrous material and subsequent regeneration by loosening the slurry fiber by supplying the initial suspension and compressed air from below, characterized in that the loading density is set within the loosened filter layer within 35 ÷ 50 kg / m 3 , and when filtering over a hydrostatic column of a suspension, a vacuum is created within 6860 ÷ 68600 Pa (0.07 ÷ 0.7 kgf / cm 2 ). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания разрежения и гидростатического столба перекрывают сообщение с атмосферой заполненного суспензией пространства над слоем загрузки и одновременно открывают свободный выход для осветленного раствора.2. The method according to claim 1, characterized in that in order to create a vacuum and a hydrostatic column, the communication with the atmosphere of the space filled with the suspension above the loading layer is closed and at the same time open a free outlet for the clarified solution. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения начального и конечного разрежения подбирают из указанного интервала с учетом концентрации газовой фазы в суспензии и устойчивости пены, а допустимое изменение высоты гидростатического столба при фильтровании суспензии устанавливают по формуле3. The method according to claim 1, characterized in that the initial and final vacuum values are selected from the specified interval taking into account the concentration of the gas phase in the suspension and the stability of the foam, and the permissible change in the height of the hydrostatic column when filtering the suspension is established by the formula
Figure 00000015
Figure 00000015
где ΔНгидр - допустимое изменение высоты гидростатического столба;where ΔН hydr is the permissible change in the height of the hydrostatic column; Н(0)гидр и Н(τ)гидр - значения высоты гидростатического столба суспензии в начальный момент фильтрования и в текущий момент времени, м;N (0) hydr and H (τ) hydr - values of the height of the hydrostatic column of the suspension at the initial moment of filtration and at the current time, m; ΔР0-ΔРτ - изменение разрежения при фильтровании суспензии, Па;ΔР 0 -ΔР τ - change in vacuum when filtering the suspension, Pa; g=9,8 м/с2 - ускорение свободного падения;g = 9.8 m / s 2 - acceleration of gravity; ρс - плотность суспензии, кг/м3;ρ with the density of the suspension, kg / m 3 ; Нг.сл - высота разреженного газового слоя, образующегося при фильтровании суспензии в верхней части аппарата-осветлителя, м.N g.sl - the height of the rarefied gas layer formed by filtering the suspension in the upper part of the clarifier apparatus, m
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при заданной высоте и площади аппарата-осветлителя высоту разрыхленного фильтрующего слоя и массу волокнистой загрузки устанавливают, исходя из допустимого изменения разрежения в процессе фильтрования и указанных значений плотности фильтрующего слоя по формуле4. The method according to claim 1, characterized in that for a given height and area of the clarifier apparatus, the height of the loosened filter layer and the mass of the fibrous load are set based on the allowable change in vacuum during the filtering process and the indicated values of the density of the filter layer according to the formula
Figure 00000016
Figure 00000016
где Нос - высота аппарата-осветлителя, м;where N OS - the height of the apparatus-clarifier, m; Нф.сл - высота разрыхленного фильтрующего слоя, м;N f.sl - the height of the loosened filter layer, m; mзагр - оптимальная масса загрузки волокнистого материала, кг;m zag - the optimal loading mass of fibrous material, kg; Sос - площадь аппарата-осветлителя, м2;S OS - the area of the apparatus-clarifier, m 2 ; δф.сл - плотность разрыхленного фильтрующего слоя, кг/м3.δ f.sl - the density of the loosened filter layer, kg / m 3 .
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для коалесценции органических загрязнений в качестве волокнистого материала используют полипропиленовое волокно.5. The method according to claim 1, characterized in that for the coalescence of organic pollutants, polypropylene fiber is used as the fibrous material.
RU2004125299/15A 2004-08-18 2004-08-18 Method of clarification of foam-containing suspensions RU2266152C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004125299/15A RU2266152C1 (en) 2004-08-18 2004-08-18 Method of clarification of foam-containing suspensions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004125299/15A RU2266152C1 (en) 2004-08-18 2004-08-18 Method of clarification of foam-containing suspensions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2266152C1 true RU2266152C1 (en) 2005-12-20

Family

ID=35869639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004125299/15A RU2266152C1 (en) 2004-08-18 2004-08-18 Method of clarification of foam-containing suspensions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2266152C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI94839C (en) Device for filtration of sludge and method of use of the devices
FI72048B (en) VAETSKEFILTRERANLAEGGNING OCH FILTERINGSANORDNING
RU204652U1 (en) DEVICE FOR SEPARATING DISPERSIONS
US20040140256A1 (en) High rate filtration system
US4191651A (en) Separator for two immiscible liquids
DE69904702T2 (en) DEVICE FOR SOLID LIQUID SEPARATION, ESPECIALLY FOR BIOLOGICAL CLEANING OF WASTEWATER
KR100404716B1 (en) Method and apparatus for separating non-soluble particles from a liquid
IL27573A (en) Filtration
US4443341A (en) Process and apparatus for removal of solids from liquids
US4212737A (en) Processes and apparatus for removing suspended matter from suspensions by filtration through foams
US4190543A (en) Waste water treatment apparatus
CA2000983C (en) Solid-liquid separator and process for washing the same
RU2266152C1 (en) Method of clarification of foam-containing suspensions
EP0074342B1 (en) Filtering apparatus
US3878096A (en) Continuous filtration plant
US2391697A (en) Liquid treating apparatus and process
DE19534102C2 (en) Method and device for the deep filtration of liquids
US3846304A (en) Method for cleaning liquid filter beds
KR101194030B1 (en) Air uniform supplying structure of rapid filter system
JP3365183B2 (en) Filtration device and cleaning method thereof
US3671426A (en) Continuous filtering process
US3351551A (en) Method and apparatus for removing solid particles from liquids
DE3439547C2 (en)
RU2039588C1 (en) Liquid purification method
KR101483681B1 (en) Pressure filter apparatus with a dispersion basket

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120819