SE464171B - Foerfarande foer gastrycksavvattning av vatteninnehaallande partikelsamling - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 464 171 z Exempelvis framgår av "Solid/Liquid Separation Technology" utgiven av Uplands Press Ltd 1981 på sidan 331 ett sådant förfarande där man blåser med 6 bars tryck, men där slutsteget är en mekanisk pressning.

Ett annat förfarande beskrivs i Sala Internationals patentansökan SE-8603070-7, där den slutliga sänkningen av fukthalten sker genom blåsning med tryckluft.

Gemensamt för hittills kända metoder är dock att en ytterligare sänkning av fukthalten kan åstadkommas endast genom förlängning av blåstiden eller värm- ning av filterkakan. I båda fallen således genom tillförsel av rätt stora energi- mängder. Dessutom sänks filtrets kapacitet när blåstiden ökar.

Med ökade energikostnader och industrins allt större krav på avvattning av parti- kelsuspensioner har det ställts krav på ytterligare utveckling av avvattningsför- farandena, så att de ur energisynpunkt inte blir prohibitiva för hanteringen av dessa material. Det anses idag att energikostnaderna har blivit en mycket viktig faktor i de totala avvattningskostnaderna. Det finns således en alltmer uttalad önskan om avvattningsförfaranden för partikelsamlingar som uppfyller kraven på lägre energiförbrukning och/eller högre produktivitet.

Det har nu överraskande visat sig möjligt att anvisa ett förfarande där på ett enkelt sätt såväl krav på lägre energiförbrukning och högre produktivitet möjlig- görs. Förfarandet framgår i sina kännetecknande drag av de tillhörande patent- kraven.

Principen för det nya förfarandet enligt uppfinningen är således att genomföra gastrycksavvattningen i huvudsak i endast ett enda steg, nämligen penetrerings- steget, i stället för på det inledningsvis antydda konventionella sättet i tre steg.

Det har nämligen mycket överraskande visat sig att avvattningen i detta enda steg kan genomföras på ett sätt så att de ytterligare avvattningsstegen blir onö- diga och därvid energin kommer att utnyttjas optimalt. Avvattningen kommer enligt uppfinningen att genomföras med en tryckdifferens av minst 1 atm under noga begränsad tid, nämligen den tid som åtgår för att gasen skall penetrera partikelsamlingen (filterkakan). Det har under uppfinningens tillkomst visat sig möjligt att med användande av uppfinningen ná -~ -~ 10 15 20 25 30 35 3 464 171 samma kvarvarande fuktighet i partikelsamlingen med en nettoenergiinsats som är endast en hundradel eller t o m ännu lägre av den som erfordras vid konventio- nell gastrycksavvattning. Samtidigt medger uppfinningen högre produktivitet för en given avvattningsanordning, eftersom tiden för avvattning till samma fuktighetsnivå också sjunker drastiskt.

Tiden för penetrering av en partikelsamling är en mycket komplex storhet, som bl a är beroende av tjockleken av partikelsamlingen (filterkakan), anbringat tryck, porositeten i filterkakan, specifika ytan och tätheten hos partiklarna, vattnets viskositet och fastmasseandelen i partikelsamlingen.

.I u högre tryckdifferens desto kortare blir tiden för penetrering och desto större energibesparing kan man paradoxalt nog erhålla. Exempelvis visade det sig vid avvattning av ett visst mineralkoncentrat att penetreringstiden var ca 120 s vid 2 atm tryck, ca 50 s vid 4 atm, ca 30 s vid 6 atm, ca 15 s vid 10 atm och endast ca 10 s vid 20 atm tryck. Motsvarande kvarvarande fukthalter var i vikt- procent ca 10 vid 2 atm, ca 9 vid 4 atm, ca 7 vid 6 atm, ca 6,5 vid 8 atm, ca 6 vid 10 atm och ca 5 vid 20 atm.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen åstadkommes tryckdifferen- sen genom att en given, känd gasvolym först komprimeras till ett tryck som kommer att ge den förutbestämda tryckdifferensen över partikelsamlingen med hänsyn till eventuella tryckförluster och eventuellt undertryck på sugsidan, var- efter den komprimerade gasen fritt får påverka partikelsamlingen. Detta åstad- kommes enklast i praktiken genom att en liten kompressor får pumpa gas till en tryckbehållare, tills önskat tryck erhållits, varefter en ventil öppnas och gasen får strömma ut mot partikelsamlingen under så lång tid gasvolymen expanderar.

Det är därvid möjligt att beräkna trycket med kännedom om behållarens volym, eller omvänt om så önskas, så att tiden för gasens utströmning ur behållaren väsentligen motsvarar penetreringstiden, om denna är känd eller kunnat beräknas för ifrågavarande material och avvattningsanordning. En annan föredra 'i utfö- ringsform som inte förutsätter att penetreringstiden är känd, är att ett gasflöde med ett konstant förutbestämt tryck, exempelvis från ett tryckluftsnät, får påverka partikelsamlingen, tills penetrering inträffar. Tidpunkten för penetrering kan uppföljas och indikeras på flera sätt, men det föredrages att kontinuerligt 10 15 20 25 30 35 464 171 i 4 mäta gasflödet genom partikelsamlingen, varvid gasflödet på indikation av pene- treringstidpunkten automatiskt avstänges. Det är naturligtvis även möjligt att kombinera dessa två utföringsformer på olika sätt.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i en föredragen utföringsform med hän- visning till tillhörande ritning i vilken figur 1 visar principdiagrammet över gas- trycket i tryckkärl och över partikelsamlingen som funktion av läget i arbets- cykeln och figur 2 visar principuppbyggnaden av en anordning för genomförande av sagda utföringsf orm.

I figur 2 matar en kompressor 1 ett tryckkärl 2 med en gas, i normalutförandet lämpligen luft. Kompressorns 1 kapacitet är företrädesvis vald på ett sådant sätt att tryckkärlets 2 önskade maximitryck Pb uppnås innan arbetscykeln er- fordrar blåsníng, tidpunkt c i fig 1. Härigenom påverkar inte mindre variationer i arbetscykelns längd maximitrycket Pb och därmed slutresultatet. Kompres- sorn 1 avlastas därför i punkt b, fig 1, när trycket Pb uppnåtts, t ex genom att en manometer 3 genom en styrsignal påverkar kompressorns l reglerkrets 4, varvid en backventil 5 förhindrar att gasen läcker ut genom den avlastade kom- pressorn 1. Volymen hos tryckkärlet 2 är vald sä att den utnyttjningsbara delen av den inneslutna komprimerade gasen vid trycket Pb har ett energiinnehåll som motsvarar den för vätskeavdrivningen erforderliga energin. När arbetscykeln når tidpunkten c, öppnas en ventil 6 av ett manöverdon öa, varvid gasen ström- mar in i kammararrangemangets 7 högtryckssida 8. Beroende på ökningen av tillgänglig volym för gasen sjunker trycket från Pb till Pn. Gastrycket Pn är valt så att erforderlig vätskeavdrivning erhålles efter gaspenetrering och tryck- sänkning, tidpunkt e. Gasen kan nu endast expandera ytterligare genom undan- trängande av vätska ur den i initialskedet vätskemättade partikelsamlingen 9.

Den undanträngda vätskan tränger ut i kammarens 7 lågtryckssida 10, varifrån den avledes genom ett dränagerör 11. Gasen när lågtryckssidan 10 vid tidpunk- ten d, varvid dess flödeshastíghet ökar drastiskt i och med att strömningshämm- ande vätska undanträngts ur stora delar av porsystemet i partikelsamlingen 9.

Gastrycket sjunker nu snabbt över partikelsamlingen 9 och den genomströmman- de gasen hjälper till att dränera ut vätska ur partikelsamling 9 och kammare 7.

Vid tidpunkten e (alt vid trycket Pm) stänges ventilen 6 och kompressorn 1 styrs över i arbetsläge, varvid gastrycket ånyo stiger till trycket Pb under tiden e-bl. 10 15 20 25 s 464 171 Under denna tid har kammaren 7 öppnats och tömts, och ev. duktvättning genom- förts, kammaren 7 åter stängts och ny, fyllning av kammaren 7 med ev åtföljande membranpressning i det närmaste slutförts.

Med denna föredragna utföringsform har bl a följande fördelar kunnat uppnås: 1) Erforderlig tid för gasblâsning minskar jämfört med den kända tekniken.

Till exempel erfordrar en 32 mm kaka av en viss hämatit med k80 = 40 /um en blåstid om ca 330 s för att med 6 atm tryckdifferens nå 6% restfukt. Väljes ett utförande enligt denna föredragna utföringsform nås motsvarande restfukthalt efter totalt ca 30 s blåstid om trycket Pn satts till 10 atm övertryck. Detta inne- bär i praktiken en kapacitetsökning í en given utrustning om ca 100%. Detta sänker naturligtvis investeringskostnaden för pressanläggningen väsentligt. 2) Erforderlig nettoenergi för vätskeavdrivningen till önskad nivå sänks genom ett effektivare utnyttjande av gasmediet. I ovan nämnda exempel sjunker nettoenergiförbrukningen från ca 290 kJ/kg utdrivet vatten till ca 50 kJ/kg vat- ten. Detta sänker icke oväsentligt driftskostnaden i anläggningen. 3) g Kompressorbehovet minskar på grund av det minskade energibehovet.

Med användning av känd teknik och med ovannämnda exempel erfordras en kom- pressor som förmår leverera ca 15 Nm3/m2 filterarea vid 6 atö under 5,5 min, medan denna föredragna utföringsform enligt uppfinningen erfordrar en kompres- sor som förmår komprimera ca 2 Nm3/m2 till 10 atö under ca 5 min gångtid.

Detta sänker kapitalkostnaden för kringutrustningen.

Claims (6)

10 15 20 25 30 464 171 i 6 PATENTKRÅV

1. Förfarande för gastrycksavvattning av vatteninnehållande partikelsam- ling, k ä n n e t e c k n a t av att gastrycksavvattningen genomföres i ett steg med hjälp av gas som bibringats en minsta förutbestämd tryckdifferens av 1 atm över partikelsamlingen och att nämnda tryckdifferens upprätthålles under en tidsperiod som ej väsentligen överskrider den tid, efter vilken gaspenetrering av den sålunda avvattnade partikelsamlingen inträffar.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att såväl den förut- bestämda tryckdifferensen som tiden styres genom att en förutbestämd gasvolym först komprimeras till ett förutbestämt tryck, som står i relation till nämnda tryckdifferens, varefter den komprimerade volymen får påverka partikelsam- lingen.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den förutbestämda tryckdifferensen åstadkommes genom att ett gasflöde med ett konstant förut- bestämt tryck, som står i relation till nämnda tryckdifferens, får påverka parti- kelsamlingen tills nämnda penetrering inträffar.

4. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att komprimeringen av gasen genomföres med hjälp av en kompressor som tillför gas till ett tryckkärl av förutbestämd volym tills nämnda förutbestämda tryck uppnåtts.

5. Förfarande enligt krav l-3, k ä n n e t e c k n a t av att penetreringstid- punkten indikeras genom kontinuerlig mätning av gasflödet.

6. Förfarande enligt krav 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att gasflödet stäng- es när nämnda indikation av penetreringstidpunkten erhålles.