RU2583811C1 - Method and device for clarification of suspensions - Google Patents

Method and device for clarification of suspensions Download PDF

Info

Publication number
RU2583811C1
RU2583811C1 RU2014151994/05A RU2014151994A RU2583811C1 RU 2583811 C1 RU2583811 C1 RU 2583811C1 RU 2014151994/05 A RU2014151994/05 A RU 2014151994/05A RU 2014151994 A RU2014151994 A RU 2014151994A RU 2583811 C1 RU2583811 C1 RU 2583811C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter
stream
housing
load
loading
Prior art date
Application number
RU2014151994/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Волк
Владимир Николаевич Алексеенко
Петр Михайлович Гаврилов
Сергей Николаевич Веселов
Владимир Петрович Ившин
Константин Николаевич Двоеглазов
Original Assignee
Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" (АО "ВНИИНМ")
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 Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" (АО "ВНИИНМ") filed Critical Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" (АО "ВНИИНМ")
Priority to RU2014151994/05A priority Critical patent/RU2583811C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2583811C1 publication Critical patent/RU2583811C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Abstract

FIELD: processing and recycling of waste.
SUBSTANCE: invention relates to the hydrometallurgical processing technology for spent nuclear fuel (SNF), specifically to the clarification of low-concentration suspensions formed by dissolving spent nuclear fuel. Method comprises feeding the purge stream into the filter housing, passing the stream through a fixed bed of filtering granular loading is withdrawn raffinate stream away from the housing and the filter regeneration load riser with a filtering granular media formed from equidense material with a polydisperse particle size distribution, preferably of corrosion-resistant metallospherical powder with a particle size range of 1.0 mm≥d≥0.2 mm and a particulate filter media arrangement with increasing grain size from top to bottom, and passing the purge stream is carried from the bottom upwards. Device for clarifying suspensions filtration comprises a vertical housing in the lower part of which is a drainage-distribution unit, the fittings for the input and output cleansed flow fittings for input and output of the regenerant stream and inlet for loading of the filter material, wherein the axisymmetric body has a cross section of variable diameter, increases in the flow direction, and the ratio of the maximum diameter of the upper body to the minimum diameter of the bottom portion is not less than 2.75. In a first particular embodiment of the device the lower part of the housing which houses the filter loading is formed as a truncated cone and the upper part - in the form of a cylinder, wherein the ratio of the total device volume to the volume occupied by the filter loading is not less than 1.35.
EFFECT: technical result is to improve the clarification of suspensions, increased dirt-holding capacity, reducing the volume of regenerate and increase the completeness of regeneration.
4 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к гидрометаллургической технологии переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), конкретно к осветлению малоконцентрированных суспензий, образующихся при растворении ОЯТ.The invention relates to a hydrometallurgical technology for the processing of spent nuclear fuel (SNF), and in particular to the clarification of low-concentration suspensions resulting from the dissolution of SNF.

Осветление является важной операцией в общей технологической схеме переработки ОЯТ, так как последующая экстракционная переработка неосветленного (или некачественно осветленного) потока невозможна по причине возникновения при контакте с экстрагентом межфазных образований, нарушающих работу экстракционного оборудования.Clarification is an important operation in the general technological scheme of SNF processing, since subsequent extraction processing of an unclarified (or poorly clarified) stream is impossible due to the occurrence of interphase formations upon contact with the extractant that interfere with the operation of the extraction equipment.

При проведении операции осветления требуется снижение содержания твердой фазы (дисперсность от 0,3 мкм до 15 мкм) в очищаемом потоке с 1,5-3,0 г/л до ≤5 мг/л.During the clarification operation, a reduction in the solids content (dispersion from 0.3 μm to 15 μm) in the cleaned stream from 1.5-3.0 g / l to ≤5 mg / l is required.

Известен способ осветления с использованием т.н. патронных фильтров (перегородка из спеченных порошков нержавеющей стали или титана), применением флокулянтов для укрупнения частиц суспензии и вспомогательного фильтрующего материала (перлита) в качестве намывного слоя на патронном фильтре (а.с. 860819 СССР, В01D, опубл. БИ №33, 1981 г.).A known method of clarification using the so-called. cartridge filters (baffle made of sintered stainless steel or titanium powders), using flocculants for coarsening suspension particles and filter aid (perlite) as an alluvial layer on a cartridge filter (AS 860819 USSR, B01D, publ. BI No. 33, 1981 g.).

Недостатки такого способа:The disadvantages of this method:

- большое число вспомогательных операций и повышенный объем твердых радиоактивных отходов в виде перлитной пульпы при регенерации фильтров;- a large number of auxiliary operations and an increased volume of solid radioactive waste in the form of pearlite pulp during filter regeneration;

- проблемы, связанные с заменой фильтрующих патронов (остановка технологического процесса, отмывка, дезактивация).- problems associated with the replacement of filter cartridges (process shutdown, washing, decontamination).

От перечисленных недостатков свободен способ осветления с применение насыпного фильтра (фильтра с несвязанной фильтрующей перегородкой) с двухслойной фильтрующей загрузкой, образованной двумя разноразмерными и разноплотными материалами (патент 2054300 РФ, В01D 24/14, опубл. БИ №5, 1996 г.). Насыпной фильтр представляет собой цилиндрический сосуд с эллиптическим днищем и крышкой. Корпус фильтра оборудован верхним и средним распределительными устройствами, дренажно-распределительным узлом и технологическими штуцерами. В корпусе фильтра находится двухслойная фильтрующая загрузка, а к крышке присоединен патрубок для загрузки фильтрующих материалов. Верхний слой - электрокорунд 91АМ50, диаметр частиц 0,5-1,0 мм, плотность материала 3,95 г/см3, нижний слой - металлосферичесий порошок (МСП) из нержавеющей стали, диаметр частиц 0,2-0,4 мм, плотность 7,34 г/см3.From these shortcomings, the clarification method is free with the use of a bulk filter (filter with an unbound filter baffle) with a two-layer filter load formed by two different-sized and different-density materials (patent 2054300 RF, B01D 24/14, publ. BI No. 5, 1996). The bulk filter is a cylindrical vessel with an elliptical bottom and a lid. The filter housing is equipped with upper and middle distribution devices, a drainage and distribution unit and technological fittings. In the filter housing there is a two-layer filter loading, and a pipe for loading filter materials is attached to the lid. The upper layer is electrocorundum 91AM50, the particle diameter is 0.5-1.0 mm, the density of the material is 3.95 g / cm 3 , the lower layer is metallospherical powder (MSP) made of stainless steel, the particle diameter is 0.2-0.4 mm, density 7.34 g / cm 3 .

Режим работы фильтра следующий.The filter mode is as follows.

Осветляемый поток обрабатывается флокулянтом, далее осуществляется фильтрование потока при его движении сверху вниз через фильтрующую загрузку. В верхнем слое загрузки с крупными межзерновыми порами задерживаются более крупные частицы флокулированной взвеси, мелкие частицы беспрепятственно проходят верхний слой и задерживаются в нижнем. При этом устраняется нежелательное явление образования на входном сечении фильтрующей загрузки так называемого «лобового» слоя осадка, препятствующего движению осветляемого потока. Фильтр работает как объемный, реализуя грязеемкость до 45-50 г/л.The clarified stream is processed by the flocculant, then the stream is filtered when it moves from top to bottom through the filter load. In the upper loading layer with large intergranular pores, larger particles of the flocculated suspension are retained, small particles freely pass through the upper layer and are retained in the lower one. This eliminates the undesirable phenomenon of formation at the inlet section of the filter load of the so-called "frontal" layer of sediment that impedes the movement of the clarified stream. The filter works as a volumetric filter, realizing a dirt capacity of up to 45-50 g / l.

Регенерация фильтрующей загрузки производится восходящим (снизу вверх) потоком регенерирующего раствора, подаваемого с расходом, обеспечивающим переход фильтрующей загрузки в состояние, близкое к псевдоожиженному (режим «вспухания» фильтрующей загрузки). В этих условиях накопленная взвесь удаляется из фильтрующей загрузки и выносится из фильтра потоком регенерируемого раствора.The regeneration of the filter load is carried out by an upward (from bottom to top) flow of a regenerating solution supplied at a rate that ensures that the filter load transitions to a state close to fluidized (the mode of “swelling” of the filter load). Under these conditions, the accumulated suspension is removed from the filter charge and removed from the filter by the flow of the regenerated solution.

Седиментационные характеристики фильтрующей загрузки таковы, что после регенерации мелкие, но более плотные частицы нижнего слоя оседают быстрее, чем крупные, но менее плотные частицы верхнего слоя, и структура фильтрующей загрузки сохраняется при повторении фильтроциклов.The sedimentation characteristics of the filter load are such that, after regeneration, small, but denser particles of the lower layer settle faster than large, but less dense particles of the upper layer, and the structure of the filter load is preserved when the filter cycles are repeated.

По технической сущности этот способ и устройство являются наиболее близкими к заявляемым и выбраны в качестве прототипа.By technical nature, this method and device are closest to the claimed and selected as a prototype.

Практика использования способа-прототипа и устройства-прототипа выявила их определенные недостатки.The practice of using the prototype method and the prototype device revealed their certain disadvantages.

Двухслойная загрузка образует две зоны с достаточно однородной межзерновой пористостью в каждой зоне и скачком размеров пор на границе между зонами. Такая структура фильтрующей загрузки не учитывает широкого спектра размеров частиц в осветляемом потоке, что приводит к образованию «лобового» слоя на границе между зонами, необходимости дополнительной регенерации верхнего слоя (что и предусматривает конструкция фильтра), снижению общей грязеемкости фильтрующей загрузки и повышению объема регенерирующего потока.The two-layer loading forms two zones with a fairly uniform intergranular porosity in each zone and a jump in pore sizes at the boundary between the zones. This structure of the filter load does not take into account a wide range of particle sizes in the clarified stream, which leads to the formation of a “frontal” layer at the boundary between the zones, the need for additional regeneration of the upper layer (as the filter design provides for), a decrease in the overall dirt capacity of the filter load, and an increase in the volume of the regenerative stream .

При регенерации фильтра в случае нерегламентного повышения расхода регенерирующего потока происходит выброс фильтрующей загрузки из фильтра, что приводит к ее безвозвратным потерям, увеличению количества твердых радиоактивных отходов и остановке технологического процесса.When the filter is regenerated in the case of an undue increase in the flow rate of the regenerating stream, the filter charge is ejected from the filter, which leads to its irretrievable losses, an increase in the amount of solid radioactive waste and a shutdown of the technological process.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности и технологической устойчивости процесса осветления суспензий фильтрованием.The task of the invention is to increase the efficiency and technological stability of the process of clarification of suspensions by filtration.

Техническим результатом является улучшение качества осветления суспензий, повышение грязеемкости, снижение объема регенерата и повышение полноты регенерации.The technical result is to improve the quality of clarification of suspensions, increase dirt capacity, reduce the volume of regenerate and increase the completeness of regeneration.

Технический результат достигается в предложенном способе, который включает подачу очищаемого потока в корпус фильтра, пропускание потока через неподвижный слой фильтрующей зернистой загрузки, отвод очищенного потока из корпуса и регенерацию фильтрующей загрузки восходящим потоком, при этом фильтрующую зернистую загрузку формируют из равноплотного материала с полидисперсным гранулометрическим составом, преимущественно из коррозионно-стойкого металлосферического порошка, с диапазоном размера частиц 1,0 мм≥d≥0,2 мм и с расположением частиц фильтрующей загрузки с нарастающим сверху вниз размером зерна, а пропускание очищаемого потока осуществляют снизу вверх.The technical result is achieved in the proposed method, which includes supplying a cleaned stream to the filter housing, passing the stream through a fixed layer of filtering granular load, removing the cleaned stream from the body and regenerating the filter load in an upward flow, while filtering the granular load is formed from an equal density material with a polydisperse particle size distribution mainly from a corrosion-resistant metallospherical powder, with a particle size range of 1.0 mm≥d≥0.2 mm and with an arrangement astits filter media with increasing grain size from top to bottom, and passing the purge stream is carried out from bottom to top.

Технический результат достигается в предложенном устройстве для осветления суспензий фильтрованием, содержащем вертикальный корпус, в нижней части которого расположен дренажно-распределительный узел, штуцеры для ввода и вывода очищаемого потока, штуцеры для ввода и вывода регенерирующего потока и патрубок для загрузки фильтрующего материала, при этом осесимметричный корпус имеет сечение переменного диаметра, возрастающего по направлению движения потоков, а отношение максимального диаметра верхней части корпуса к минимальному диаметру его нижней части составляет не менее 2,75.The technical result is achieved in the proposed device for clarification of suspensions by filtration, containing a vertical housing, in the lower part of which there is a drainage and distribution unit, fittings for input and output of the cleaned stream, fittings for input and output of the regenerating stream and a pipe for loading the filter material, while the axisymmetric the casing has a cross section of variable diameter increasing in the direction of flow, and the ratio of the maximum diameter of the upper part of the casing to the minimum dia The bottom of its bottom is at least 2.75.

В первом частном исполнении устройства нижняя часть корпуса, в которой размещается фильтрующая загрузка, выполнена в виде усеченного конуса, а верхняя часть - в виде цилиндра, при этом отношение полного объема устройства к объему, занимаемому фильтрующей загрузкой, составляет не менее 1,35.In the first particular embodiment of the device, the lower part of the housing, which houses the filter load, is made in the form of a truncated cone, and the upper part is in the form of a cylinder, while the ratio of the total volume of the device to the volume occupied by the filter load is at least 1.35.

В другом частном исполнении устройства нижняя часть корпуса, в которой размещается фильтрующая загрузка, выполнена в виде цилиндра, а верхняя часть - в виде усеченного конуса или чашеобразного расширения, при этом отношение полного объема устройства к объему, занимаемому фильтрующей загрузкой, составляет не менее 1,95.In another particular embodiment of the device, the lower part of the housing in which the filter load is located is made in the form of a cylinder, and the upper part is in the form of a truncated cone or cup-shaped expansion, while the ratio of the total volume of the device to the volume occupied by the filter load is at least 1, 95.

Реализация процесса осветления по предлагаемому способу с применением предлагаемого устройства устраняет недостатки способа и устройства прототипа:The implementation of the clarification process according to the proposed method using the proposed device eliminates the disadvantages of the method and device of the prototype:

- при пропускании очищаемого потока через слой фильтрующей зернистой загрузки с плавным бесступенчатым уменьшением межзерновых пор суспензионные частицы различного размера равномерно распределяются по межзерновому пространству, что обеспечивает высокую грязеемкость и высокое качество осветления;- when passing a cleaned stream through a layer of filtering granular load with a smooth stepless reduction of intergranular pores, suspension particles of various sizes are evenly distributed over the intergranular space, which ensures high dirt capacity and high quality of clarification;

- при регенерации фильтрующей зернистой загрузки последняя классифицируется по размерам зерен в соответствии с убыванием скорости потока в расширяющейся части корпуса устройства. Эффект «кипящего слоя» (частые столкновения частиц загрузки) обеспечивает качественную регенерацию загрузки и удаление из нее суспензионных загрязнений при малом расходе регенерирующего потока;- during the regeneration of the filtering granular load, the latter is classified by grain size in accordance with a decrease in flow rate in the expanding part of the device body. The “fluidized bed” effect (frequent collisions of loading particles) ensures high-quality regeneration of the loading and removal of suspension contaminants from it at a low flow rate of the regenerating stream;

- при нерегламентном повышении расхода регенерирующего потока «кипящий слой» фильтрующей загрузки незначительно перемещается снизу вверх в расширяющейся части корпуса устройства до сечения, в котором скорость потока падает до скорости седиментации частиц фильтрующей зернистой загрузки, что исключает вынос частиц из устройства и повышает технологическую устойчивость процесса;- when there is an undue increase in the flow rate of the regenerating stream, the “fluidized bed” of the filter charge slightly moves from bottom to top in the expanding part of the device body to a section in which the flow rate drops to the sedimentation rate of the particles of the filter granular charge, which eliminates the removal of particles from the device and increases the process stability of the process;

- технологические показатели процесса стабилизированы, так как после каждого фильтроцикла, завершаемого регенерацией фильтрующей зернистой загрузки и переходом загрузки из состояния «кипящего слоя» в состояние плотного слоя, требуемая структура последнего - с нарастающим сверху вниз размером зерна - восстанавливается (скорость седиментации каждого зерна пропорциональна квадрату радиуса).- technological parameters of the process are stabilized, since after each filter cycle completed by regeneration of the filtering granular load and the transition of the load from the “fluidized bed” state to the dense layer state, the required structure of the latter — with grain size increasing from top to bottom — is restored (the sedimentation rate of each grain is proportional to the square radius).

Схема устройства для осветления суспензии в первом и втором частном варианте представлена на фиг. 1 и фиг. 2 соответственно.A diagram of a device for clarifying a suspension in the first and second particular embodiment is shown in FIG. 1 and FIG. 2 respectively.

Устройство представляет собой вертикальный аппарат, имеющий корпус 1 переменного диаметра, дренажно-распределительный узел 2, фильтрующую зернистую загрузку 3, технологические штуцеры для ввода и вывода осветляемого потока 4, технологические штуцеры для ввода и вывода регенерирующего потока 5 и патрубок для загрузки фильтрующего материала 6. На фиг. 1-2 фильтрующая зернистая загрузка схематично представлена в виде нескольких слоев, в реальном устройстве фильтрующая зернистая загрузка - это плотный слой зерен с возрастающим сверху вниз размером.The device is a vertical apparatus having a housing 1 of variable diameter, a drainage and distribution unit 2, a filter granular load 3, technological fittings for input and output of the clarified stream 4, technological fittings for input and output of the regenerating stream 5 and a pipe for loading the filter material 6. In FIG. 1-2 filtering granular loading is schematically presented in the form of several layers, in a real device, filtering granular loading is a dense layer of grains with increasing size from top to bottom.

Подготовку устройства, процессы осветления и регенерации производят следующим образом.The preparation of the device, the processes of clarification and regeneration are as follows.

Через патрубок загрузки 6 устройство заполняют фильтрующей загрузкой 3 - металлосферическим порошком из нержавеющей стали с размером частиц от 0,2 мм до 1,0 мм. После заполнения через нижний штуцер 5 подают водный поток с расходом, обеспечивающим начало псевдоожижения наиболее крупных частиц загрузки. В это время происходит гидроклассификация фильтрующей загрузки 3: в соответствии с уменьшением скорости потока в расширяющейся части корпуса 1 аппарата частицы фильтрующей загрузки 3 располагаются строго по возрастающему сверху вниз диаметру частиц.Through the charge pipe 6, the device is filled with a filter charge 3 — a stainless steel metallospherical powder with a particle size of 0.2 mm to 1.0 mm. After filling through the lower nozzle 5 serves a water stream with a flow rate that ensures the beginning of the fluidization of the largest particles of the load. At this time, the hydroclassification of the filter load 3 occurs: in accordance with a decrease in the flow rate in the expanding part of the apparatus body 1, the particles of the filter load 3 are arranged strictly in diameter increasing from top to bottom.

При прекращении подачи водного потока фильтрующая загрузка 3 переходит из псевдоожиженного состояния в состояние плотного слоя с равномерно возрастающим размером межзерновых пор сверху вниз, т.е. в направлении, противоположном направлению движения осветляемого потока.When the flow of the water stream is stopped, the filter load 3 passes from the fluidized state to the state of a dense layer with a uniformly increasing intergranular pore size from top to bottom, i.e. in the direction opposite to the direction of movement of the clarified stream.

Далее следует рабочая стадия - осветление малоконцентрированной суспензии, образующейся при растворении ОЯТ. Длительность стадии определяется различными факторами (выгорание ОЯТ, предварительная обработка суспензии и др.), однако во всех случаях процесс осветления оптимизирован структурой фильтрующей загрузки, в которой суспензионные частицы различного размера задерживаются в том сечении фильтрующей загрузки 3, которое размерами межзерновых пор соответствует размерам частиц суспензии. Такая структура обеспечивает максимальную грязеемкость фильтра при высоком качестве осветления.The following is the working stage - clarification of a low-concentration suspension formed during the dissolution of SNF. The duration of the stage is determined by various factors (SNF burning, suspension pretreatment, etc.), however, in all cases, the clarification process is optimized by the filter loading structure, in which suspension particles of various sizes are delayed in the cross section of the filter load 3, which corresponds to the particle sizes of the suspension . This structure provides maximum dirt capacity of the filter with high quality clarification.

После стадии осветления при необходимости проводят промывку устройства от раствора ОЯТ и далее следует стадия регенерации фильтрующей загрузки. Эту стадию проводят так же, как и стадию формирования слоя фильтрующей загрузки при подготовке фильтра: прекращают подачу осветляемого или промывного растворов и через дренажно-распределительный узел 2 подают регенерирующий раствор для псевдоожижения фильтрующей загрузки и удаления осадка. При этом, так же как на стадии формирования слоя загрузки 3, соотношение максимального и минимального диаметров аппарата не менее 2,75 обеспечивает равномерное псевдоожижение всей загрузки с запасом устойчивости (отсутствие выноса загрузки из устройства) при нерегламентном повышении расхода, а соотношение полного объема устройства и объема плотного слоя фильтрующей загрузки не менее 1,35 в первом частном исполнении устройства и не менее 1,95 во втором обеспечивает пребывание загрузки в аппарате в псевдоожиженном состоянии.After the clarification step, if necessary, the device is flushed from the SNF solution and then the stage of regeneration of the filter charge follows. This stage is carried out in the same way as the stage of formation of the filter loading layer during the preparation of the filter: the flow of clarified or rinsing solutions is stopped and a regenerating solution is supplied through the drainage distribution unit 2 to fluidize the filter load and remove sediment. At the same time, just as at the stage of formation of the loading layer 3, the ratio of the maximum and minimum diameters of the apparatus of at least 2.75 ensures uniform fluidization of the entire load with a safety margin (no removal of the load from the device) with an undue increase in flow, and the ratio of the total volume of the device and the volume of the dense layer of the filter load of not less than 1.35 in the first particular embodiment of the device and not less than 1.95 in the second ensures that the load remains in the apparatus in a fluidized state.

Далее фильтроциклы регулярно повторяют.Next, the filter cycles are regularly repeated.

Были проведены сопоставительные испытания способа и устройства прототипа и предлагаемого способа и устройства.Comparative tests were conducted of the method and device of the prototype and the proposed method and device.

Испытания проводили на макетных фильтрах с внутренним диаметром 50 мм и высотой фильтрующего слоя 500 мм. Фильтр-прототип был выполнен в виде цилиндрического аппарата, предлагаемый фильтр - по схеме, представленной на фиг. 2, и был снабжен в верхней части корпуса расширителем в виде усеченного конуса высотой 45 мм и верхним диаметром 140 мм, угол наклона образующей конуса - 45°. Расширитель был выполнен из оргстекла, верхняя часть расширителя снабжена фланцем, к которому крепилась крышка с технологическими штуцерами и патрубком загрузки.The tests were carried out on prototype filters with an inner diameter of 50 mm and a filter layer height of 500 mm. The prototype filter was made in the form of a cylindrical apparatus, the proposed filter according to the scheme shown in FIG. 2, and was equipped in the upper part of the body with an expander in the form of a truncated cone with a height of 45 mm and an upper diameter of 140 mm, the angle of inclination of the generatrix of the cone is 45 °. The expander was made of plexiglass, the upper part of the expander is equipped with a flange, to which a cover with technological fittings and a loading pipe was attached.

Фильтрующая загрузка устройства прототипа была образована металлосферическим порошком из нержавеющей стали диаметром 0,2-0,4 мм (нижняя часть 45% объема) и гранулами электрокорунда диаметром 0,5-1,0 мм (верхняя часть 55% объема).The filter load of the prototype device was formed by a metallospherical powder of stainless steel with a diameter of 0.2-0.4 mm (lower part of 45% of the volume) and granules of electrocorundum with a diameter of 0.5-1.0 mm (upper part of 55% of the volume).

Фильтрующая загрузка предлагаемого устройства была образована металлосферическим порошком из нержавеющей стали диаметром 0,2-1,0 мм.The filter load of the proposed device was formed by a metallospherical powder of stainless steel with a diameter of 0.2-1.0 mm

Для сопоставительных испытаний была приготовлена модельная суспензия (а.с. СССР №774421, 1980 г.; И.М. Балакин, А.Н. Рощин, С.Л. Никулин и др. Разработка и совершенствование фильтрационного и экстракционного оборудования завода РТ-1. Вопросы радиационной безопасности. 1997 г., №2, стр. 13-18), успешно применявшаяся при испытаниях различных фильтров в радиохимическом исполнении. Состав модельной суспензии, г/л: азотная кислота - 150, азотнокислый алюминий - 240, углерод (сажа) - 1,2, кремниевая кислота - 0,05. Дисперсность сажевых частиц находилась в пределах от 0,1 до 15 мкм.For comparative tests, a model suspension was prepared (USSR AS No. 774421, 1980; IM Balakin, AN Roshchin, SL Nikulin and others. Development and improvement of filtration and extraction equipment of the RT- plant 1. Issues of radiation safety. 1997, No. 2, pp. 13-18), which was successfully used in testing various filters in a radiochemical design. The composition of the model suspension, g / l: nitric acid - 150, aluminum nitrate - 240, carbon (soot) - 1.2, silicic acid - 0.05. The dispersion of soot particles ranged from 0.1 to 15 microns.

Подготовка суспензии (обработка сажи, добавка флокулянта и др.) была проведена также в соответствии с цитируемым источником.The suspension was prepared (carbon black treatment, flocculant addition, etc.) was also carried out in accordance with the cited source.

Сопоставительные испытания как способа и устройства прототипа, так и предлагаемых способа и устройства проводили с использованием модельной суспензии с линейной скоростью подачи 5 м/час (10 л/час) до перепада давления на фильтрующей загрузке 0,3 МПа.Comparative tests of both the method and device of the prototype, and the proposed method and device were carried out using a model suspension with a linear feed rate of 5 m / h (10 l / h) until the pressure drop across the filter load of 0.3 MPa.

Регенерацию загрузки осуществляли при подаче регенерирующего потока (подкисленная вода) со скоростью на входном сечении фильтра, отвечающей псевдоожижению частиц с наибольшей скоростью седиментации: для прототипа (МСП 0,4 мм) - 27 мл/сек (190 л/час), для предлагаемого способа (МСП 1,0 мм) - 100 мл/сек (710 л/час).The regeneration of the load was carried out by supplying a regenerating stream (acidified water) with a speed at the inlet section of the filter corresponding to fluidization of particles with the highest sedimentation rate: for the prototype (ICP 0.4 mm) - 27 ml / s (190 l / h), for the proposed method (MSP 1.0 mm) - 100 ml / s (710 l / h).

Было выполнено по три фильтроцикла (осветление и регенерация) на каждом из аппаратов. Результаты испытаний приведены в таблице 1.Three filter cycles (clarification and regeneration) were performed on each of the devices. The test results are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как видно из таблицы, показатели предлагаемого способа и устройства превосходят показатели прототипа по грязеемкости (расчет по объему осветленного потока) в 1,78 раза, по качеству осветления (содержание взвеси в фильтрате) в 5 раз и по необходимому объему регенерата в 3 раза.As can be seen from the table, the indicators of the proposed method and device are superior to the prototype in terms of dirt capacity (calculation by volume of clarified stream) by 1.78 times, by quality of clarification (suspension content in the filtrate) by 5 times and by the required volume of regenerate by 3 times.

После третьего фильтроцикла через каждое устройство было пропущено по 2 литра регенерирующего потока с превышением расхода на ~ 25% (237 л/час - прототип, и 880 л/час - предлагаемое устройство). Был отмечен значительный вынос из прототипа мелких зерен МСП и электрокорунда, в предлагаемом устройстве наблюдалось незначительное «вспухание» псевдоожиженного слоя с переходом его верхней границы в сечение расширителя большего диаметра.After the third filter cycle, 2 liters of regenerating flow were passed through each device with an excess of consumption by ~ 25% (237 l / h - prototype, and 880 l / h - proposed device). A significant removal of small grains of SME and electrocorundum from the prototype was noted, in the proposed device there was a slight "swelling" of the fluidized bed with the transition of its upper boundary into the cross section of a larger expander.

По завершении испытаний была проведена выгрузка фильтрующих загрузок из каждого устройства и тщательная отмывка загрузок от остатков твердых частиц суспензии со сбором, сушкой и взвешиванием остатков из каждой загрузки. В аппарате-прототипе остаток составил 2,7 г, в предлагаемом устройстве - 0,2 г, т.е. полнота регенерации загрузки в предлагаемом устройстве выше в 13 раз.At the end of the tests, the filter media were unloaded from each device and the tanks were thoroughly washed from the residual solids of the suspension with the collection, drying and weighing of the residues from each media. In the prototype apparatus, the balance was 2.7 g, in the proposed device - 0.2 g, i.e. the completeness of the regeneration of the load in the proposed device is 13 times higher.

Таким образом, по всем важным технологическим параметра процесса осветления суспензий, образующихся при растворении ОЯТ - грязеемкость, качество фильтрата, объем регенерата и полнота регенерации, технологическая устойчивость, - предлагаемые способ и устройство превосходят прототип.Thus, for all the important technological parameters of the process of clarification of the suspensions formed during the dissolution of SNF - dirt capacity, filtrate quality, regenerate volume and completeness of regeneration, technological stability - the proposed method and device surpass the prototype.

Claims (4)

1. Способ осветления суспензий фильтрованием, включающий подачу очищаемого потока в корпус фильтра, пропускание потока через неподвижный слой зернистой фильтрующей загрузки, отвод очищенного потока из корпуса и регенерацию зернистой фильтрующей загрузки восходящим потоком, отличающийся тем, что фильтрующую зернистую загрузку формируют из равноплотного материала с полидисперсным гранулометрическим составом, преимущественно из коррозионно-стойкого металлосферического порошка, с диапазоном размера частиц 1,0 мм≥d≥0,2 мм и с расположением частиц фильтрующей загрузки с нарастающим сверху вниз размером зерна, а пропускание очищаемого потока осуществляют в направлении снизу вверх.1. A method of clarifying suspensions by filtration, including supplying a cleaned stream to the filter housing, passing the stream through a fixed layer of granular filter media, withdrawing the cleaned stream from the housing and regenerating the granular filter media in an upward flow, characterized in that the filter granular filter is formed from an equal density polydisperse material particle size distribution, mainly from a corrosion-resistant metallospherical powder, with a particle size range of 1.0 mm≥d≥0.2 mm and with em particle filter media with increasing grain size from top to bottom, and passing the purge stream is carried out in the upward direction. 2. Устройство для осветления суспензий фильтрованием, содержащее вертикальный корпус, в нижней части которого размещен дренажно-распределительный узел, штуцеры для ввода и вывода очищаемого потока, штуцеры для ввода и вывода регенерирующего потока и патрубок для загрузки фильтрующего материала, отличающееся тем, что осесимметричный корпус имеет сечение переменного диаметра, возрастающего по направлению движения потоков, при этом отношение максимального диаметра верхней части корпуса к минимальному диаметру его нижней части составляет не менее 2,75.2. A device for clarifying suspensions by filtration, containing a vertical housing, in the lower part of which there is a drainage distribution unit, fittings for input and output of the cleaned stream, fittings for input and output of the regenerating stream and a nozzle for loading filter material, characterized in that the axisymmetric housing has a cross section of variable diameter increasing in the direction of flow, while the ratio of the maximum diameter of the upper part of the body to the minimum diameter of its lower part is ie not less than 2.75. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что нижняя часть корпуса, в которой размещается фильтрующая загрузка, выполнена в виде усеченного конуса, а верхняя часть - в виде цилиндра, при этом отношение полного объема устройства к объему, занимаемому фильтрующей загрузкой, составляет не менее 1,35.3. The device according to p. 2, characterized in that the lower part of the housing, which houses the filter load, is made in the form of a truncated cone, and the upper part is in the form of a cylinder, while the ratio of the total volume of the device to the volume occupied by the filter load is not less than 1.35. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что нижняя часть корпуса, в которой размещается фильтрующая загрузка, выполнена в виде цилиндра, а верхняя часть - в виде усеченного конуса или чашеобразного расширения, и отношение полного объема устройства к объему, занимаемому фильтрующей загрузкой, составляет не менее 1,95. 4. The device according to p. 2, characterized in that the lower part of the housing, which houses the filter load, is made in the form of a cylinder, and the upper part is in the form of a truncated cone or cup-shaped extension, and the ratio of the total volume of the device to the volume occupied by the filter load is at least 1.95.
RU2014151994/05A 2014-12-23 2014-12-23 Method and device for clarification of suspensions RU2583811C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151994/05A RU2583811C1 (en) 2014-12-23 2014-12-23 Method and device for clarification of suspensions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151994/05A RU2583811C1 (en) 2014-12-23 2014-12-23 Method and device for clarification of suspensions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2583811C1 true RU2583811C1 (en) 2016-05-10

Family

ID=55960192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014151994/05A RU2583811C1 (en) 2014-12-23 2014-12-23 Method and device for clarification of suspensions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2583811C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727126C1 (en) * 2020-01-23 2020-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Filter bulk for clarification of suspensions

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2054300C1 (en) * 1990-02-26 1996-02-20 Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения Method and apparatus for filtration of liquids
US7931153B2 (en) * 2004-03-22 2011-04-26 Tamfelt Filtration Oy Solid-liquid filtration cloth and filtering device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2054300C1 (en) * 1990-02-26 1996-02-20 Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения Method and apparatus for filtration of liquids
US7931153B2 (en) * 2004-03-22 2011-04-26 Tamfelt Filtration Oy Solid-liquid filtration cloth and filtering device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727126C1 (en) * 2020-01-23 2020-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Filter bulk for clarification of suspensions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rushton et al. Solid-liquid filtration and separation technology
US3814247A (en) Method of filtering
CA2576034C (en) Method and apparatus for increasing filter contaminant loading capacity
US10780378B2 (en) Process for filtration of fluids and filter apparatus for performing the process
CN201046368Y (en) Double-chamber fine filter
RU2583811C1 (en) Method and device for clarification of suspensions
WO2017181814A1 (en) Separation device and method for catalyst and heavy hydrocarbon in slurry bed reactor
EA037964B1 (en) Method of emulsion separation
US3512641A (en) Countercurrent solid-liquid contacting system
JPH0217908A (en) Method for washing solid-liquid separation apparatus
CN103239909A (en) Multi-media filter
JP2008284464A (en) Filtering method and apparatus therefor with excellent intermittent backwashing
CN203247168U (en) Multifunctional integrated sticking substance waste water fine processing device
CN112154123A (en) Method for treating a fluid by means of an ascending flow through a bed of adsorptive media and corresponding device
JPS5836612B2 (en) Moving bed filtration device
JP5742032B2 (en) Filtration device
RU2727126C1 (en) Filter bulk for clarification of suspensions
RU158008U1 (en) HYDROCYCLONE
JP2003220305A (en) Mobile filter bed-type filter
RU2674207C1 (en) Device of water purification from weighted impurities
KR101345261B1 (en) Filtering apparatus without back wash
JP5831698B2 (en) Filtration device
JPS63274405A (en) Reverse washing treatment method of hollow fiber membrane filter apparatus
JP2014079692A (en) Backwash method of long fiber filtration device
CN115738408A (en) Circulating fluidized bed filter and using method thereof