Сгущение в тонком слое

Сгущение в узком слое


С целью интенсификации процесса осветления пульпы и увеличения удельных нагрузок на единицу площади сгущения употребляют сгущение в узком слое. Принцип известен издавна и патентован ещё в 1876 г. Увидено, что при наклоне цилиндра, заполненного суспензией, осаждение взвешенных частиц ускоряется, чему содействует уменьшение высоты падения (рис. 3.14).


Рис. 3.14. Принцип тонкослойного сгущения

Объем осветленной воды возрастает по мере уменьшения угла наклона цилиндра и при угле наклона 30° в 6 раз превосходит объем в вертикальном положении цилиндра. Ламинарное движение осветленного слоя воды ввысь по наклонной плоскости также наращивает скорость осветления. Таким макаром, благодаря уменьшению высоты слоя и наличию наклонной поверхности, осаждение жесткой фазы и осветление водянистой фазы протекает резвее, чем в вертикальном положении цилиндра.

Основной принцип деяния сгустителей, снаряженных наклонными параллельными пластинами, – совмещение увеличенной действенной площади осаждения с уменьшением высоты падения частиц. Площадь сгущения в пластинчатых сгустителях равна сумме площадей горизонтальных проекций всех пластинок (S1=Sncosα). Сгущение в данном случае будет происходить в узком слое на плоскостях (полках). Осаждение взвешенных частиц в таких сгустителях существенно ускоряется, так как частичка считается уловленной, если она достигнула поверхности одной из пластинок.

Рис. 3.15. Схема тонкослойного сгущения с нижним подводом питания

В пластинчатом сгустителе с нижним подводом питания (рис. 3.15) пульпа подается в окна 1 и мимо отбойника 2 движется снизу ввысь. По мере ее движения происходит осаждение жестких частиц под действием силы тяжести на наклонную полку 4. Осадок, образовавшийся на плоскостях, будет сползать по ним к разгрузочному отверстию, а осветленная вода через сливное отверстие 3 и сливной желоб удаляется из аппарата. В этих сгустителях пакеты наклонных пластинок, расположенных в резервуаре параллельно, имеют двойное предназначение: служат для образования тонких слоев маленькой высоты и для отведения осажденных частиц в нижнюю часть резервуара, в зону сжатия, а осветленной воды из сгустителя.

Сгустителям тонкослойного сгущения присваивают разные наименования: тонкослойные, канальные, полочные, наклонные, сифонные, ламельчатые (либо сгустители Ламелла), пластинчатые. Различают последующие направления воды к наклонным пластинам: прямоточное – в направлении против наклона пластинок и в направлении наклона; противоточное – меж пластинами снизу-вверх; поперечное – меж пластинами в горизонтальном направлении. В горнорудной индустрии распространение получили противоточные пластинчатые сгустители.

Пластинчатый противоточный сгуститель (рис. 3.16) состоит из корпуса, имеющего форму наклонного параллелепипеда. Снутри корпуса на расстоянии 30–50 мм друг от друга под углом 50–60° к горизонту укреплены пластинки из стеклопластика. Начальную суспензию подают к загрузочному устройству, из которого она поступает в промежутки меж наклонными пластинами. Осветленная вода переливается в сливной желоб и выводится из сгустителя. Частички под действием силы тяжести осаждаются на поверхности наклонных пластинок, соскальзывают в шламовый бункер и выгружаются из него. В неких аппаратах для улучшения критерий соскальзывания оседающего материала с пластинок и уплотнения осадка в разгрузочной воронке устанавливают вибровозбудители.



Рис. 3.16. Пластинчатый противоточный сгуститель: 1 – подача питания; 2 – камеры осветленной воды; 3 – слив; 4 – пластинки; 5 – сгущенный продукт

Пластинчатые сгустители получили обширное применение за рубежом для осаждения и обесшламливания товаров обогащения и чистки сточных вод на многих предприятиях горно-рудной и угольной индустрии. Известны сгустители Ламелла, выпускаемые в Швеции, США, Англии, в 3-х модификациях: прямоугольные, противоточные и с поперечным потоком. Применение этих сгустителей сберегает рабочую площадь на 85–90% и обеспечивает удельную производительность в 3–5 раз бóльшую, чем в круговых сгустителях. Сгустители Ламелла выпускают с поверхностью осаждения 50, 100, 200, 1000 м2. Материалом для пластинок служит пластик, сталь с резиновым покрытием для предохранения от коррозии. Сгустители Ламелла в особенности эффективны при обработке огромных объемов разжиженных суспензий при ограниченных производственных площадях и когда требуется четкое разделение по граничной крупности.

Тонкослойное сгущение более отлично для разбавленных пульп. На плотных пульпах полочный сгуститель работает малоэффективно. К примеру, при сгущении магнетитовых концентратов с содержанием твердого 37% их приходилось разбавлять до 16–17% твердого.

Есть примеры использования пластинчатых сгустителей и в российскей практике. Пластинчатые сгустители конструкции Уралмеханобра применены на магнито-обогатительной фабрике Высокогорского ГОКа для сгущения магнетитовой пульпы перед фильтрованием. Крупность питания составляла 63–68% класса –0,071 мм, содержание железа 60–61%. Содержание твердого в начальной пульпе составило 30%, в сгущенном продукте 63–67%, в сливе 0,7–0,8% при удельной производительности сгустителя 30 м3/м2·ч. Для сопоставления – удельная производительность установленного на фабрике кругового сгустителя поперечником 15 м составляет 0,8–1,2 м3/м2·ч [7]. В текущее время сгустители Уралмеханобра с верхним подводом питания выпускаются типоразмерами СК-0,5, СК-1,3, СК-4, СК-10, СК-40, СК-400 с площадью зеркала слива от 0,5 до 400 м2, при всем этом действенная площадь осаждения составляет от 14 до 7100 м2 для сгустителя СК-400.

Достоинства тонкослойных сгустителей: высочайшая производительность на единицу площади сгущения, отсутствие передвигающихся частей и привода, малые эксплуатационные издержки. К недочетам следует отнести громоздкость конструкции. Потому представляет энтузиазм внедрение пакетов осадительных пластинок в имеющихся сгустителях и магнитных дешламаторах.

Дешламатор со встроенными наклонными плоскостями разработан Механобрчерметом (рис. 3.17). Он состоит из корпуса 1 поперечником 9 м, сливного желоба 2, приемного устройства 3, вала с гребковой фермой 4 для транспортировки песков, осадительных пакетов 5, состоящих из наклонных плоскостей. Наклонные плоскости размещены на расстоянии 35 мм друг от друга. В дешламаторе МД-9 устанавливается 18 осадительных пакетов.

Осадительные пакеты выполнены ступенчатой формы и снабжены винтами 8 для регулирования уровня слива над верхними кромками наклонных плоскостей 7. Верхний уровень вертикальных боковых стен 9 и торцевой стены 10 осадительных пакетов размещен выше верхних кромок наклонных плоскостей 7, а кольцевой желоб 2 в промежутках меж осадительными пакетами оснащен дополнительным бортом 6.

Начальная пульпа подается в приемное устройство и устремляется вниз. Большие частички выпадают в пески, а основная масса пульпы устремляется в осадительные каналы меж наклонными плоскостями и движется снизу ввысь как в сгустителях с нижним подводом питания. Осадок сползает вниз к разгрузочному устройству, а слив попадает в сливной канал и потом в сливной желоб дешламатора. Долгие промышленные тесты и промышленная эксплуатация дешламатора с наклонными плоскостями проявили его высшую эксплуатационную надежность. При сгущении и обесшламливании сливов гидроциклонов третьей стадии обогащения магнетитовых руд один магнитный дешламатор со встроенными осадительными пакетами поменял два обыденных дешламатора МД-9.


Загрузка...


Рис. 3.17. Магнитный дешламатор со встроенными осадительными пакетами:
а – принципное устройство; б – осадительный пакет

В последние годы польской компанией ПК «Гидрогеометалл» разработана конструкция действенных пакетов осадительных пластинок, состоящих из седиментационных каналов сотообразной формы с наклоном к горизонту 60°. Пластинки выполнены из поливинилхлорида с добавкой антистатического материала, препятствующего зарастанию углов каналов. Площадь осветления пакета пластинок размером 1'1'0,8 м составляет 20 м2. Пакеты могут употребляться на действующих предприятиях с установкой в имеющееся оборудование, к примеру, сгустители, зумпфы, конусы, пластинчатые сгустители старенькой конструкции.

3.11. Улучшение конструкций
аппаратов для сгущения

В последние годы большая часть забугорных компаний перебежало на выпуск сгустителей с центральным приводом. Повышенное внимание уделяется конструктивному оформлению загрузочного устройства сгустителя (методу подачи питания), что обосновано значимой сложностью движения потоков суспензии в сгустителях.

В США компания "Инвайро Клер" разработала новые конструкции сгустителей с верхним и нижним питанием (рис. 3.18). При подаче питания через верхний горизонтальный питатель (рис. 3.18, а) в сгустителе образуются зона осветленного слива и зона уплотнения, что позволяет поддерживать высочайшие скорости осветления воды без выноса жестких частиц в слив. Четыре скребка на деньке сгустителя продвигают осевший материал к разгрузочному отверстию. Скорость осаждения жестких частиц в 6–10 раз выше по сопоставлению с обыкновенными круговыми сгустителями; при всем этом достигается практически десятикратная экономия площади.

При подводе пульпы снизу существенно улучшается осветление слива. При подаче пульпы сверху, когда направление потока совпадает с направлением силы тяжести, велика возможность возникновения турбулентности в зоне питания при огромных скоростях входного потока. Конструкция сгустителя с нижней подачей питания лишена этого недочета. В сгуститель с нижней подачей (рис. 3.18, б) питание поступает под за ранее образованную кровать из сфлокулированного материала по вертикальной трубе снизу, ударяется о горизонтальную дефлекторную плиту, изменяет направление и разливается по постели в горизонтальном направлении. При всем этом частички сталкиваются с флокулами, что содействует уплотнению твердого. Вода движется вверх через огромное количество каналов в слое сфлокулированного материала и уходит в слив. В этом сгустителе отсутствует зона свободного осаждения. На сгустителе с нижним питанием поперечником 10,7 м при сгущении угольной хвостовой пульпы удельная производительность составила 3,7 т/м2·сут., в то время как на параллельно работающем обыкновенном сгустителе поперечником 23 м – только 0,6 т/м2·сут. Подача материала на этот сгуститель в 6–7 раз выше, чем на обыденный круговой. Он существенно резвее, чем круговой сгуститель, заходит в требуемый режим работы.

Скоростной сгуститель конторы "Инвайро Клер" (рис. 3.18, в) отличается методом смешения флокулянта с пульпой. В обычных сгустителях питание нередко флокулируется в питающем желобе и флокулы нередко разрушаются при переходе питания из питающего желоба в загрузочное устройство из-за турбулентности потока. Это исключается в высокопроизводительных сгустителях, где флокуляция обычно делается в специально сконструированной емкости. Снутри вертикального питателя (флокулятора) соосно установлены два вала. На нижнем конце центрального вала смонтировано гребковое устройство. Мешалка приводится во вращение от личного мотора. Начальная пульпа подается тангенциально в две примыкающие камеры, где перемешивается лопастной мешалкой с веществом флокулянта, подаваемого также тангенциально в противотоке порциями в несколько точек. Такая подача обеспечивает образование больших и крепких флокул. Сфлокулированная суспензия подается или под слой осадка, или на поверхность пульпы. Если сфлокулированная пульпа вводится ниже уровня осадка, то этот отчасти сгущенный осадок действует как фильтр, задерживая тонкие частички и позволяя проходить ввысь только незапятанной воды. Таким макаром, в сгустителе со взвешенным слоем разделение водянистой и жесткой фаз происходит не только лишь под действием силы тяжести, да и с фильтрацией воды через взвешенный слой.


Рис. 3.18. Сгустители компании “Инвайро Клер”:
а – с верхней подачей питания; б – с нижней подачей питания;
в – со смесителем флокулянта ("скоростной");
1 – подача питания; 2 – слив; 3 – сгущенный продукт; шламовая кровать

Периферическая подача питания в сгуститель (трубки в чане сгустителя либо по кольцевому желобу) обеспечивает повышение большой производительности в 1,5–2 раза при той же эффективности осветления слива от взвешенных частиц либо дает повышение эффективности осветления слива при неизменной большой производительности. При периферической подаче питания за счет большей площади входного потока при неизменной большой производительности миниатюризируется скорость потока на входе, что наращивает возможность осаждения тонких частиц в сгустителе (рис. 3.19).


Рис. 3.19. Конструкции сгустителей с периферической подачей питания:
а – с периферической подачей и центральным выводом слива;
б – с периферическими подачей и выводом слива;
I – подача питания; II – вывод слива; III – удаление осадка

Компания "Эймко" (США) выпускает сгуститель Суинг Лифт (рис. 3.20), который отличается особенной конструкцией гребкового механизма. Один конец гребковой рамы прикрепляется с помощью специального шарнира к основанию приводной колонны, 2-ой удерживается тросами. Одна система тросов принимает вертикальные нагрузки, а 2-ая крутит гребки. При перегрузке гребки подымаются, делая поворот вокруг шарнира. Такая конструкция гребкового механизма исключает необходимость в дорогостоящем подъемном механизме. Сгустители Суинг Лифт изготовляются поперечником до 76 м.


Рис. 3.20. Сгуститель Суинг Лифт (компания “Эймко”):
1 – загрузочное устройство; 2 – крутящаяся ферма; 3 – уровень пульпы;
4 – гребковая рама; 5 – поворотные тросы; 6 – навесные тросы; 7 – шарнир

Восточно-Сибирским заводом томного машиностроения выпускаются круговые сгустители со взвешенным слоем углубленного типа СВГ-18, СВГ-25, СВГ-30. В сгустителе СВГ-18 при поперечнике чана 18 м глубина чана в центре – 12 м, в СВГ-25 и СВГ-30 глубина чана 11,7 м. Сгустители созданы для сгущения и обесшламливания пульп, смесей и суспензий, в том числе содержащих мелкозернистые и трудноосаждаемые фракции, осветления обратных и сточных вод. Интенсификация процесса сгущения в сгустителях типа СВГ связана с внедрением взвешенного слоя. Наибольшая удельная нагрузка по сгущенному продукту, допускаемая конструкцией сгустителя, 5 т/м2·сут.

3.12. Интенсификация процесса
сгущения пульп в сгустителях высочайшей производительности SUPAFLO

1-ые сгустители были сконструированы сначала XX в. При всем этом осаждение самых тонких частиц определяет размер сгустителя. К концу XX в. мощности обогатительных фабрик в мире существенно выросли и больший поперечник сгустителей, сконструированных к тому моменту, достигал 200 м. В бывшем СССР увеличение эффективности оборудования, созданного для свободного разделения жесткой и водянистой фаз, производилось методом роста количества ярусов сгустителей. Так были сделаны двухярусные круговые сгустители. Позже, когда стало ясно, что технологический выигрыш от внедрения таких сгустителей не так велик, а эксплуатация их существенно труднее, чем обыденных сгустителей, началось строительство одноярусных сгустителей огромных размеров. Таким макаром, назревала необходимость поиска новых, более действенных способов разделения жесткое–жидкое.

В экономически продвинутых странах в это время текло параллельное развитие оборудования и флокулянтов для процесса сгущения. Мысль высокопроизводительного сгустителя (High Rate) была в первый раз патентована в 1968 г. в сладкой индустрии и за последние 30 лет получила обширное распространение в обогащении нужных ископаемых, хим и других отраслях индустрии. Удачная работа высокопроизводительных сгустителей обычно обеспечивается внедрением флокулянтов высочайшей молекулярной массы полиэлектролитного типа, потому сгустители высочайшей производительности были разработаны сходу после возникновения в индустрии данных флокулянтов.

Главным различием сгустителей высочайшей производительности (High Rate) от обычных является время осаждения. В классическом сгустителе время осаждения может составлять несколько часов и даже дней, а в высокопроизводительном – порядка 1-го часа. Как следует, высокопроизводительные сгустители сгущают пульпу в 3–10 раз резвее обычных. Обычная скорость восходящего потока для высокопроизводительного сгустителя 2–10 м/ч. Поперечник высокопроизводительного сгустителя обычно в 2–3 раза меньше обыденного сгустителя при схожей производительности.

В последние 20 лет велась работа по оптимизации конструкции с целью увеличения эффективности использования площади горизонтального сечения и понижения таким макаром серьезных издержек. Результатом явилось повсеместное внедрение сгустителя SUPAFLO высочайшей производительности во всех отраслях индустрии.

Высокопроизводительные сгустители австралийской конторы SUPAFLO, входящей в состав концерна Outokumpu Mintec, выпускаются поперечником от 1 до 50 м. 1-ый сгуститель был пущен в 1985 г. и на данный момент выше 400 сгустителей SUPAFLO работают в 23 странах мира. Высокопроизводительные сгустители и осветлители SUPAFLO работают в разных отраслях индустрии: цветной металлургии, золоторудной, угольной, железорудной, урановой, дюралевой индустрии, в производстве минеральных песков, калийных солей, песка и гравия, в сладкой индустрии, в процессах био выщелачивания для чистки промышленных и бытовых стоков. Такое обширное распространение сгуститель получил благодаря своим высочайшим рабочим чертам:

– производительность сгущения в 3–10 раз выше производительности обычных;

– высочайшая плотность сгущенного продукта – до 75% твердого;

– очень незапятнанный слив;

– маленький расход флокулянта;

– возможность автоматического регулирования и контроля процесса сгущения.

В высокопроизводительных сгустителях SUPAFLO подача начальной пульпы делается в питающий колодец Floc-Miser по касательной, что содействует плавному смешиванию пульпы и смешиванию её с флокулянтом. Размеры питающего колодца подобраны таким макаром, чтоб обеспечить деаэрацию входящей пульпы. Флокулянт подается в питающий колодец через разбрызгиватели флокулянта и перемешивается с пульпой. Сфлокулированная пульпа через питающий зазор меж колодцем и отражательным конусом подается в ожиженную зону – кровать.

В ожиженной зоне находятся уже сфлокулированные частички, потому ожиженная кровать работает как фильтр для поступающей пульпы: задерживает частички твердого и позволяет проходить ввысь только незапятанной воды. Тонкие частички твердого, которые не были сфлокулированы в питающем колодце, либо маленькие флокулы имеют больше контактов с другими сфлокулированными частичками в ожиженной зоне, сформировывают флокулы огромного размера и осаждаются из ожиженной зоны в зону сгущения. Уровень ожиженной зоны повсевременно поддерживается выше точки подачи питания и восходящий поток воды фильтруется постелью. Таковой фильтрационный эффект приводит к получению очень незапятнанного слива и соответственно к экономии флокулянта.

Питающий колодец имеет устройство автоматического разбавления питания, запатентованное компанией SUPAFLO. Это устройство представляет собой встроенную систему рециркуляции слива, по этому начальная пульпа разбавляется и создаются рациональные условия для флокуляции. В системе авторазбавления (рис. 3.21) употребляется естественная разница напора (гидравлического давления) в питающем колодце и остальной части сгустителя (рис. 3.22), обеспечивающая свободное попадание слива в питающий колодец благодаря более высочайшей плотности пульпы снутри питающего колодца. Отверстия в стене питающего колодца работают по принципу оборотного клапана и позволяют сливу поступать в питающий колодец и разбавлять начальную пульпу впрямую.


Рис. 3. 21. Принцип авторазбавления


Рис. 3.22. Система контроля сгустителя

В нижней части питающего колодца установлен отражательный конус, по этому питание распределяется в горизонтальной плоскости по всей площади сгустителя.

Из ожиженной зоны флокулы осаждаются в зону сгущения (ниже отражательного конуса), а слив удаляется через кольцевой сливной желоб. В сгустителе наблюдаются три точные зоны:

I – зона слива;

II – ожиженная зона (кровать) – зона от точки подачи питания до границы с зоной слива;

III – зона сгущения – ниже отражательного конуса.

Чан сгустителя (рис. 3.23) сделан из углеродистого железного листа. Дно чана конической формы с углом конусности 14°. В центре днища имеется конус сгущенного продукта с углом наклона 45°. На конусе установлены патрубки разгрузки сгущенного продукта и аварийного сброса. Сгущенный продукт откачивается 2-мя песковыми насосами (один рабочий, один запасный). Дно чана с конусом сгущенного продукта опирается на опорные колонны. Кольцевой сливной жёлоб с отбойником пены употребляются для выпуска незапятнанного слива, который дальше отводится через разгрузочную коробку.

Сгуститель оборудован 4 граблинами: две длинноватые, две недлинные. Привод граблин состоит из гидравлической силовой установки и мотора, который соединен с многоступенчатым планетарным редуктором. Механизм подъема граблин содержит в себе несколько параллельно работающих гидравлических цилиндров, которые поднимают и опускают основание привода. Системы привода и механизм подъема граблин установлены на мосту сгустителя.


Рис. 3.23. Высокопроизводительный сгуститель SUPAFLO:
1–привод; 2–гидравлическая силовая установка; 3–панель управления; 4–отражательный конус; 5–подъемный механизм граблин; 6–мост; 7–чан; 8–вал; 9–питающий колодец;
10–питающая труба; 11–кольцевой сливной желоб; 12–разгрузочный конус; 13–скребок разгрузочного конуса; 14 – сливная коробка;15–гребки; 16–опорная конструкция;
17–патрубок сгущенного продукта; 18–длинноватая граблина; 19–маленькая граблина;
20–распорки граблин; 21–разбрызгиватель флокулянта; 22–выпускной патрубок;
23–патрубок подачи флокулянта в питающую трубу; 24–отбойник пены

Граблины оборудованы гребками таким макаром, чтоб очищать все дно сгустителя за один оборот. Конструкция граблин ″низкого гидравлического сопротивления″ понижает вращающий момент на привод сгустителя. В конструкции граблин отсутствует система ферм, что содействует их свободному движению в зоне сгущения (уплотнения). Граблины перемещают сгущенный продукт к центру, также помогают сохранять кровать подвижной и уплотнять твердые частички в кровати. На гребковой ферме дополнительно установлены вертикальные пластинки, которые разрыхляют сгущенный продукт, делают полости и каналы, по которым более отлично выделяется вода. Направление движения граблин можно изменять на обратное дистанционно. Если сопротивление постели движению граблин превзойдет за ранее установленное значение вращающего момента (измеряется датчиком давления конторы VALMET), то механизм автоматического подъема граблин подымет их.

В сгустителе употребляются две системы управления (см. рис. 3.22):

1. Датчик уровня постели поплавкового типа безпрерывно держит под контролем границу разделения жесткое–жидкое и указывает степень флокуляции в кровати. Датчик употребляется для управления производительностью насоса, подающего флокулянт. Если уровень постели подымается, доза флокулянта возрастает для того, чтоб повысить скорость осаждения частиц и довести уровень постели до нормативного положения. Благодаря системе автоматизации расхода флокулянта он употребляется более экономично.

2. Датчик давления постели конторы VALMET, установленный в разгрузочном конусе сгустителя, определяет давление, создаваемое массой жестких частиц в резервуаре. Это давление пропорционально массе твердого в чане. Сигнал, идущий от датчика, употребляется для регулирования производительностью насоса, откачивающего сгущенный продукт.

В Рф установлены два сгустителя SUPAFLO поперечником 10 м и один сгуститель поперечником 15 м на золотоизвлекательной фабрике Кубака в Магаданской области. На обогатительной фабрике ЗАО ″Ормет″ в Барсучьем Логу установлен сгуститель поперечником 12 м для сгущения пиритсодержащих хвостов производительностью 60 т/ч по жесткому. Удельная производительность сгустителя 0,53 т/м2·ч, в то время как для сгущения такового количества пульпы предлагались два сгустителя Ц-50 с удельной производительностью 0,015 т/м2·ч.

На обогатительной фабрике Александринской горно-рудной компании установлены и удачно эксплуатируются два сгустителя SUPAFLO поперечником 8 м для сгущения медного и цинкового концентратов. Сгустители работают с удельной производительностью 6 т/м2·сут по медному и цинковому концентратам.

Достоинства идеи SUPAFLO состоит к тому же в том, что она дает возможность модернизировать имеющиеся на предприятиях классические сгустители. К истинному времени методом установки питающего колодца типа Floc-Miser модернизированы многие сгустители.





Возможно Вам будут интересны работы похожие на: Сгущение в тонком слое:


Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Cпециально для Вас подготовлен образовательный документ: Сгущение в тонком слое