SU1766451A1 - Способ сгущени суспензий и аппарат дл его осуществлени - Google Patents

Description

1

(21)4893428/26 (22)24.12.90 (46)07.10.92. Бюл. №37

(71)Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащени  твердых горючих ископаемых

(72)А.Ф.Колбин, Ф.А.Панфилов и Ю.И.Рыжиков

(56) Опыт совершенствовани  технологии сгущени  отходов флотации на углеобогатительных фабриках Украины. Экспресс-информаци  ЦНИЭИуголь , М., 1982.

Динамика разгрузки сгущенного продукта из сгустителей С-10. ЦНИЭИуголь, 1982, №5, с. 42-43.

Авторское свидетельство СССР N 1163881, кл. В 01 D 21/24, 1983, публик.

(54) СПОСОБ СГУЩЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ И АППАРАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретени : разгрузку сгущенного продукта осуществл ют в пристенном пограничном слое конусного усеченного объема до уровн  свободного истечени  из аппарата. Из объема аппарата к месту истечени  дополнительно ввод т поток осадка меньшей концентрации в количестве 25-35% от общего объема выгружаемого сгущенного продукта. В аппарате дл  сгущени  разгрузочное устройство выполнено в Ёиде усеченной в вершине под углом 30-45° к оси конусной воронки. В плоскости сечени  воронки установлен шибер с овальным вырезом на конце. 2 с п и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

f

fe

Изобретение относитс  к области сгущени  суспензий, например глинисто- угольных, и может быть использовано в горно-рудной, цветной, химической и других отрасл х промышленности.

Известен способ сгущени  суспензий, включающий подачу суспензии в цилиндро- конический аппарат, осаждение твердого в конусную часть и последующую разгрузку уплотнившегос  осадка через отверстие в нижней части конуса с заданной периодичностью .

Недостатком указанного способа сгущени  суспензий  вл ютс  частые зашла- мовки конусной части аппарата из-за залипани  разгрузочного отверсти  наиболее уплотнившимс  за цикл отсто  материалом , устремл ющимс  к выходному отверстию в начале очередного цикла разгрузки . Следствием этого  вл етс  низка 

эффективность работы сгустителей, осуществл ющих этот способ сгущени , к примеру , конусных сгустителей С-10. Опыт их эксплуатации показывает, что дл  расшла- мовок конусов требуетс  врем  до нескольких суток.

Кроме того, динамика периодической разгрузки уплотнившегос  материала через определенные промежутки времени приводит к образованию вихревого течени  сгущенного продукта из сгустител  и попаданию воздуха в разгрузочное отверстие и к активному перемешиванию слоев различной плотности, что приводит к прорыву осветленной воды в область сгущенного осадка, при этом снижаетс  степень сгущени . Наиболее плотный осадок попадает в разгрузку только в начальный момент открыти  разгрузочного отверсти .

д о о

4

ел

В последующие моменты и до конца цикла разгрузка к выходному отверстию устремл етс  по центральной оси разбавленна  суспензи , плотность сгущенного продукта резко снижаетс , ее величина не стабилизируетс . Движение плотного сло  осадка затормаживаетс  потоком разбавленной суспензии.

Известен аппарат, содержащий цилин- дро-конический корпус, загрузочное уст- ройство, гребкЮв ый механизм и разгрузочное устройство в виде конусной воронки/ч,

В аппарате осуществл етс  способ сгущени  суспензии, включающий раз- деление суспензии на твердую и жидкую фазы в объеме чана, перелив осветленной воды через верхнюю свободную поверхность и самотечную разгрузку сгущенного продукта через конусную воронку.

При работе аппарата в разгрузку по центральной оси проходит более разбавленный осадок, затрудн   продвижение плотных слоев у стенки разгрузочной воронки . При попадании в разгрузочное отвер- стие осадка повышенной плотности происходит зашламовка разгрузочного устройства из-за образовани  пробки из твердого материала, что снижает стабильность концентрации в сгущенном продукте.

Регулирование потока сгущенного продукта осуществл етс  запорной арматурой на выходном патрубке конусной воронки на уровне максимальной плотности осадка, что при превышении порогового значени  его в зкости приводит (с зарастанию разгрузки и соответственно снижению эффективности работы сгустител .

Цель изобретени  - повышение степени и стабилизаци  сгущени . Разгрузку cry- щенного продукта производ т со смещением относительно оси разгрузочной воронки, а в сгущенный продукт на его выходе подают регулируемый объем суспензии , рециркулируемой из аппарата; объем рециркулируемой суспензии составл ет 25- 35% от общего объема выгружаемого сгущенного продукта.

Аппарат дл  сгущени  суспензий включает цилиндро-конический чан, загрузочное устройство, гребковый механизм и разгрузочное устройство в виде конусной воронки; разгрузочна  воронка выполнена усеченной под углом 30-45° к вертикальной оси и снабжена шибером, установленным с воз- можностью перемещени  вдоль усеченной части воронки и выполненным с овальным вырезом в нижней части.

На фиг. 1 показан предлагаемый аппарат , продольный разрез; на фиг. 2 показана

конусна  разгрузочна  воронка с шибером и исполнительным механизмом; на фиг. 3 показана конусна  воронка с исполнительным механизмом, вид сверху; на фиг. 4 показана разгрузочна  воронка с шибером, вид сбоку; на фиг. 5 показано распределение концентрации твердого по глубине аппарата .

Способ осуществл етс  следующим образом .

Исходна  суспензи , обработанна  полимерным флокул нтом, подаетс  в цилиндро-конический объем аппарата по заглубленному загрузочному устройству в область стесненного осаждени  флокул. Частицы суспензии питани , непрерывно поступающие в объем аппарата, в присутствии полимерного флокул нта интенсивно осаждаютс  на эти флокулы, служащие центрами флокул ции. По мере увеличени  массы флокул они оседают в нижнюю конусную часть аппарата в зону компрессии сфлоку- лированного осадка. Осветленна  жидкость вытесн етс  вверх непрерывно поступающей суспензией питани  и удал етс  переливом через верхнюю кромку аппарата. В зоне компрессии осадка происходит разрушение полимерной структуры флокул под действием давлени  вышележащих слоев суспензии, частицы флокул укладываютс  более компактно, освободивша с  жидкость вытесн етс  вверх.

Максимальна  плотность осадка достигаетс  в пограничном слое конусного днища , где разрушению флокул и уплотнению осадка способствуют также сдвиговые напр жени , возникающие при движении скребков. Дл  достижени  поставленной цели изобретени  необходимо из аппарата вз ть именно этот наиболее уплотненный слой материала, не перемешива  его с вышележащими разбавленными сло ми. Однако уплотненный осадок в погранслое конусного днища в отличие от разбавленного осадка выележащих слоев, обладает механическими свойствами, присущими в известной мере твердым телам, а именно: прочностью, упругостью, пластичностью и др. Например, в случае сгущени  отходов флотации угл , сгущенный продукт при содержании твердого менее 200 кг/м3 оцениваетс  эффективной в зкостью, Н с/м2, при содержании твердого от 200 до 900 кг/м3 - предельным статическим напр жением сдвига, Н/м , при содержании твердого более 900 кг/м3 - пластической прочностью, Н/м2.

Легкое перемешивание движущимис  гребками способствует более интенсивному уплотнению осадка придонного сло , что в

свою очередь приводит к увеличению предельного статического напр жени  сдвига. Экспериментально установлено дл  сфло- кулированного осадка с концентрацией твердого 640 кг/м3 перемешивание ведет к увеличению напр жени  сдвига от 17 до 40 н/м , что в свою очередь дает увеличение плотности перемещаемого в пограничном слое осадка. Уплотнившийс  придонный слой осадка медленно сдвигаетс  гребками от периферии к центру и подаетс  на последнем этапе к разгрузочной конусной воронке , усеченной в нижней части под углом 30-45° к оси. Так как угол конусности воронки соответствует услови м скольжени  по ее стенкам выгружаемого осадка (дл  хвостов флотации угол конусности соответствует 48-50°), то поданный к воронке осадок продолжает самотечное движение по стенке воронки к месту свободного истечени , которое смещено от ее центральной оси. Одновременно с этим отсекаетс  продвижение разбавленного осадка из объема аппарата по центру воронки. К месту выхода потока плотного пристенного сло  осадка по короткой стороне конуса подаетс  только часть осадка меньшей концентрации из центральной области разгрузочной воронки аппарата. Этот дополнительный поток осадка , облада  достаточной текучестью, увле- кает и обрушает в разгрузочное отверстие плотный материал, в том месте, где начинаетс  его торможение в результате встречи плотных слоев с противоположных сторон конуса, а также уменьшени  поперечного сечени  по мере приближени  к выходному отверстию воронки. Этим предотвращаетс  образование закупоривающего свода твердой фазы.

Дл  достижени  такого эффекта доста- точно подавать поток менее плотного осадка в количестве 25-35% от общего потока выгружаемого сгущенного продукта. При повышении концентрации твердого в придонном слое осадка к месту разгрузки пода- етс  более текучий осадок с соответствующего уровн  аппарата, что стабилизирует степень сгущени  и не позвол ет останавливатьс  общему потоку сгущенного продукта.

Пример 1. Суспензи  отходов флотации угольных шламов со средней концентрацией твердого 30 кг/м3, зольностью около 70% и с содержанием частиц размером менее 50 мкм около 80% подвергают флокул - ционному разделению в сгустителе с центральным приводом и диаметром чана 16 м. В качестве флокул нта примен ют 0,05%-ный раствор порошкообразного полимера Суперфлок, который подают в питающий трубопровод сгустител . Удельный расход флокул нта не превышает 40 г/т.

В установившемс  режиме определ ют распределение концентрации твердого по глубине аппарата, включа  толщину уплотненного пристенного сло  и концентрацию твердого в Кем (фиг. 5). Слой плотного осадка перемещаетс  гребками к разгузочной воронке и двигаетс  далее самотеком к разгрузочному отверстию по стенке воронки. Движение разбавленного осадка тормоз т, а к месту истечени  плотного осадка с концентрацией 600 кг/м3 подают только часть разбавленной суспензии с содержанием твердого 200 кг/м3. Количество подаваемого разбавленного осадка регулируют таким образом, чтобы среднее содержание твердого в сгущенном продукте составл ло 460 кг/м3. При общей объемной нагрузке на сгуститель 350 м3/ч общий расход сгущенного продукта составл ет 23 м3/ч, Соотношение объемов потоков плотного и разбавленного осадков рассчитывают по материальному балансу:

fVi-Ci + V2-C2-V0-Co

IVi + V2 V0,(1)

где Vi, Ci - объем (м3/ч) и содержание твердого (кг/м потока плотного осадка;

Va, C2 - объем (м3/ч) и содержание твердого (кг/м3) потока разбавленного осадка;

V0, Со - объем (м3/ч) и содержание твердого сгущенного продукта на выходе из аппарата .

Подставив соответствующие значени  в систему (1), определ ем;

fVi -600 + V2-200 23-460 lVi + V2 23

Vi :15M3/4, V2 8M3/M

Откуда V2/V0 0,348 0,35 35%, т.е. объем потока осадка меньшей концентрации составл ет 35% от общего объема выгружаемого сгущенного продукта.

Пример 2. Исходные данные и последовательность операций те же, что в предыдущем примере.

Объемна  нагрузка на сгуститель составл ет 325 м3/ч при содержании твердого в питании 35 кг/м . Объем выпускаемого сгущенного продукта - 26 м /ч при содержании твердого 440 кг/м3. Среднее содержание твердого в пристенном слое осадка - 550 кг/м3, плотность разбавленного осадка -180 кг/м3.

Соотношение объемов потоков плотного и разбавленного осадков определ ют из соотношени  (1):

JTV1 500+ V2 180 26440

LVi + V2 26

Откуда Vi 18,3, V2 7,7; V2/Vo 0,296 0,30 30%, т.е. объем потока осадка меньшей концентрации 30% от общего объема выгружаемого сгущенного продукта.

Пример 3. Исходные данные и последовательность операций те же, что в примере 1.

Объемна  нагрузка на сгуститель составл ет 340 м3/ч при содержании твердого 30 кг/м3. Объем выпускаемого сгущенного продукта - 20 м3/ч при содержании твердого 500 кг/м3. Среднее содержание твердого в пристенном слое осадка 600 кг/м3, плотность разбавленного осадка составл ет 200 кг/м3.

Соотношение объемов потоков плотного и разбавленного осадков определитс  из соотношений (1):

Vi 600 + V2 200 20 500

Vi + V2 20. Откуда Vi 15 м3/ч, V2 5 м3/ч.

V2/Vo - 0, ,

т.е. объем осадка меньшей концентрации составл ет 25% от общего потока выгружаемого сгущенного продукта.

Примеры 1-3 показывают положительный эффект достижени  высокой степени сгущени  в интервале значений потока осадка меньшей концентрации суспензии, рециркулируемой из аппарата, от25 до 35% от общего потока сгущенного продукта.

Увеличение потока разбавленного осадка более 35% к общему потоку сгущенного продукта приводит к опережающей разгрузке менее плотных слоев осадка и торможению продвижени  пристенного сло  в конусной воронке.

- При соотношении Va/V0 0,4 (40%) плотность усредненного сгущенного продукта понижаетс  до 300 кг/м3.

При увеличении соотношени  V2/V0 более 0,4 (40%) в разгрузку устремл етс , в первую очередь, поток разбавленного материала по центру разгрузочной воронки и концентраци  всгоущенном продукте резко уменьшаетс  и составл ет менее 200 кг/м3.

Приуменьшении соотношени  /2/У0от 0,25 (25%) до 0,1 (10%) происходит замедление продвижени  плотного сло  осадка, его концентраци  возрастает до 900 кг/м3, разгружаемый осадок приобретает пластическую прочность, достаточную дл  образовани  пробки из твердого материала перед отверстием в разгрузочной воронке аппарата, что останавливает движение сгущенного продукта.

Дл  того, чтобы возобновить разгрузку, осуществл етс  направленна  подача разбавленного осадка с более высокого уровн  аппарата к закупоренному месту в разгрузочной воронке, что приводит к его размыванию , и затем начинаетс  разгрузка необходимого объема осадка заданной плотности ,

Аппарат содержит цилиндро-конический чан 1, внутри которого расположено центральное загрузочное устройство 2 с питающей трубой 3 и гребковый механизм 4, привод щийс  в движение приводом 5. В нижней части аппарата расположена раз0 грузочна  воронка б, усеченна  в вершине под углом 30-45° к оси. В плоскости сечени  установлен шибер 7. Шибер 7 перемещаетс  с помощью исполнительного механизма 8 в направл ющих 9 и поддерживаетс  ро5 ликами 10. Шибер выполнен с овальным вырезом 11 в нижней части.

Аппарат работает следующим образом.

Суспензи , обработанна  раствором

полимерного флокул нта, подаетс  в цилин0 дро-конический чан 1 через заглубленное загрузочное устройство 2 по питающей трубе 3 в зону стесненного осаждени  сфлоку- лированной твердой фазы. Частицы поступающей суспензии интенсивно нали5 пают на оседающие флокулы, благодар  наличию свободных функциональных групп макромолекул полимера. По мере увеличени  массы флокул они оседают в конусную часть аппарата, образу  зону компрессии

0 осадка. Максимальна  плотность упаковки частиц твердой фазы достигаетс  в придонном пограничном слое осадка, где разрушению флокул и уплотнению осадка способствуют два фактора. Во-первых, наи5 большее давление вышележащих слоев твердой фазы. Во-вторых, сдвиговые напр жени , возникающие при движении гребко- вого механизма 4, вращаемого приводом 5. Уплотнившийс  слой осадка медленно сдви0 гаетс  гребками от периферии к центру и на последнем этапе подаетс  в разгрузочную воронку 6, усеченную в нижней части под углом 30-45° к оси. Далее из-за резкого увеличени  угла наклона поверхности уплот5 пившийс  осадок движетс  самотеком по стенке воронки к разгрузочному отверстию. Шибер 7 отсекает при этом продвижение по центру воронки разбавленного осадка вышележащих слоев центральной зоны аппа0 рата. По стенке шибера 7 к месту выхода плотного пристенного сло  поступает только часть этого разбавленного осадка.

Этот дополнительный поток осадка, облада  малой в зкостью и достаточной теку5 честью, увлекает и обрушает в разгрузочное отверстие плотный материал, который замедл ет свое движение по мере уменьшени  поперечного сечени  воронки к выходному отверстию в том месте, где встречаютс  потоки плотного материала с

противоположных сторон конуса. Этим предотвращаемс  образование пробки на пути осадка к выходному отверстию.

В случае прохождени  в разгрузку более плотного материала, замедлени  его продвижени  и кратковременного образовани  свода из твердой фазы на выходе из воронки, шибер 7 поднимаетс  с помощью исполнительного механизма 8 по направл ющим 9 и роликам 10. По стенке шибера к месту зашламовки поступает поток разбавленного осадка с более высокого уровн , который размывает и увлекает в разгрузку уплотнившийс  материал. При этом поток осадка шибером смещаетс  к центру в об- ласть линий тока больших скоростей.

Наоборот, в случае увеличени  количества разбавленного осадка, поступающего в разгрузку, шибер 7 по направл ющим 9 и роликам 10 опускаетс  исполнительным ме- ханизмом 8, в результате чего тормозитс  продвижение разбавленного осадка по центру , в разгрузку подаетс  плотный слой по стенке конусной воронки, место свободного истечени  осадка смещаетс  от оси ворон- ки, где при прочих равных услови х можно держать большее проходное сечение. При движении шибера с овальным вырезом 11 на конце не нарушаетс  равномерность поперечного сечени  потока сгущенного про- дукта и не образуютс  выступы ни его пути.

Использование предлагаемого изобретени  позволит увеличить степень сгущени  в 1,8-2 раза без ухудшени  чистоты слива и высоты осветленного сло .

При работе сгустител  по предложенному способу содержание твердого в сгущенном составило 440-500 кг/м3. При этом

Claims (3)

1.Способ сгущени  суспензий, включающий разделение суспензии на твердую и жидкую фазы в цилиндроконическом аппарате , перелив осветленной воды через scp- хнюю свободную поверхность и самотечную разгрузку сгущенного продукта через конусную воронку, отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени и стабилизации сгущени , разгрузку сгущенного продукта производ т со смещением относительно оси разгрузочной воронки, причем в сгущенный продукт на его выходе подают регулируемыйобъемсуспензии , рециркулируемой из аппарата.

2.Способ поп. 1,отличающийс  тем, что объем рециркулируемой суспензии составл ет 25-35% от общего объема выгружаемого сгущенного продукта.

3.Аппарат дл  сгущени  суспензий, включающий цилиндроконический аппарат, загрузочное устройство, гребковый механизм и разгрузочное устройство в виде конусной воронки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени и стабилизации сгущени , разгрузочна  воронка выполнена усеченной под углом 30-45° к вертикальной оси и снабжена шибером, установленным с возможностью перемещени  вдоль усеченной части воронки и выполненным с овальным вырезом в нижней части.

L- питание

;

Y3tt$

го

6н СО

о,

СО

е и со

го а:

о

P

Ј

400 Содеркиние твердого , кг /у

Гиг Л

600

70U