Устройство для пеногашения Советский патент 1992 года по МПК B01D19/02 

Изобретение относится к устройствам для разрушения технологической и других видов пены перед подачей ее в обезвоживающие аппараты, например вакуумфильтры или сгустители и может использоваться при обогащении полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса пеногашения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для пеногашения на корпусе установлен аппарат для аэрозольной подачи реагентов, в верхнюю часть которого подают перегретый пар, который при входе в аппарат рассекается на отдельные струи и засасывает реагент, а при выходе образовавшегося аэрозоля он направляется во вкладыш, под которым расположена сетка с отверстиями 1,5-3,0 мм, верхний конец которой крепится непосредственно к соплу Лаваля, а нижний установлен на расстоянии 0,3-0,5 длины сопла, а угол раскрытия струи в сопле более 15°.

На фигуре 1 изображено устройство для пеногашения, на фигуре 2 - узел А фиг. 1, на

фигуре 3 - сечение по Б-Б фиг.2.

Устройство содержит корпус 1, входной патрубок 2, патрубок 3 отвода пульпы, коническую сетчатую вставку 4, вертикальный вал 5, диски 6, перфорированные лопатки 7, приводной шкив 8, электромотор 9, поддерживающую перегородку 10, дифференциальный клапан 11, уплотнения 12, лопатки 13, сальник 14, опорный подшипник 15, просвет 16 между лопатками 7 и 13, трубопровод для подачи перегретого пара 17, пороги 18, выполненные со срезом 19 к оси камеры 20 и с продольными прорезями 21, трубопровод для подвода реагентов 22 с ответвлениями 23, 24, вкладыш 25 с вихревой камерой 26 и проходным отверстием 27, сопло Лаваля 28, сетка 29, с креплениями в точках В и Г, нижняя часть (диффузор) сопла Лаваля 30, угол а - угол раскрытия струи 31, (диффузора сопла Лаваля 30) узел крепсл

с

VI О

ю ю о со

ления 32 аппарата для аэрозольной подачи реагентов к корпусу 1.

Устройство работает следующим образом.

Пенный продукт из флотационной машины или сборников по входному патрубку 2 тангенциально вводится во внутреннюю часть вставки 4 конической формы с сетчатыми стенками и равномерно распределяется по всему объему. Поскольку вставка имеет сетчатые стенки, то часть воздушных пузырьков под действием сил трения о поверхность и центробежных сил разрушает и жидкость уходит под сетку, а компоненты твердой фазы, которые до разрушения воздушных пузырьков удерживались на ее поверхности, скользят по поверхности сетки (сверху вниз) и через отверстия также попадают вниз корпуса 1.

На пенный продукт действуют инерционные и центробежные силы, которые пере- даются воздушным пузырькам от перфорированных лопаток 7, 13 установленных на диске 6.

Укрепленные на диске б и приводимые в движение посредством вертикального вала 5 через приводной шкив 8 от электромотора 9, лопатки жестко сидят на диске, не меняют своего положения и осуществляют сброс твердого, которое образуется после разрушения пенного продукта.

Под действием центробежных и инерционных сил в устройстве для пеногашения произошло частичное гашение пены, но в результате постоянного действия токов воды в направлении к утолщенным участкам происходит всасывание в них этой же воды. Таким образом, на разрыв пузырьков и на степень их разрушения начинает оказывать влияние давление Гиббса, капиллярное давление, величина которого определяется из уравнения:

2сгж-г

Р

(1)

где Р - капиллярное давление;

Ож-г - величина поверхностного натяжения на границе жидкость - газ;

г - радиус кривизны поверхности пузырька.

Повысить эффективность пеногашения возможно если в направлении участка всасывания воды, которая повышает устойчивость флотационной пены, не всасывалась вода. Чтобы снизить капиллярное давление внутри т.н. треугольника Гиббса, необходимо в жидкую фазу ввести какой-то реагент или аэрозоль. Для этого в аппарате для аэрозольной подачи реагента посредством патрубка 17 подведен перегретый пар, который проходя через пороги 18 выполненные со срезом 19 к оси камеры 20, с продольными прорезями 21 в месте ввода реагента с трубопровода 23 создает участок с пониженной скоростью движения перегретого пара, что создает необходимые условия для смешения реагента с перегретым паром. Перегретый пар, смешавшись с введенным реагентом и находясь в состоянии отдель0 ных струй, направляется в вихревую камеру 26, расположенную во вкладыше 25, а образовавшийся аэрозоль с вихревой камеры 26 поступает в проходное отверстие 27 и далее на сетку 29, расположенную в верх5 ней части сопла Лаваля 28 и прикрепленную к нему при помощи специальных затяжек В и Г. Аэрозоль вместе с перегретым паром, пройдя через сетку 29, направляется в нижнюю часть сопла Лаваля 30, где еще сильнее

0 обогащается реагентом, подведенным к соплу при помощи трубопроводов 24, 22. Подготовленный аэрозоль (технологический аэрозоль) выходит из сопла Лаваля с углом раскрытия струи, более 15° в устройство для

5 пеногашения на верхнюю крышку, которой крепится аппарат для аэрозольной подачи реагентов при помощи болта 32. Регулировка степени смешения перегретого пара с реагентом, который засасывается из тру0 бопровода 23 осуществляется путем ввинчивания ипи вывинчивания вкладыша 25 посредством резьбы.

При чрезмерном давлении (или разрежении) в устройстве открывается дифферен5 циальный клапан 11 и воздух уходит в атмосферу. На лабораторном стенде были проведены испытания работоспособности устройства для пеногашения, с определением эффективности пеногашения, при кон0 такте флотационной пульпы с аэрозолью реагентов, приготовленной из перегретого пара и керосина. Анализ показывает, что устайовка работоспособная, нагрузка по флотационной пульпе соответствует нагруз5 ке на аппарат по аэрозоли, расход аэрозоля составляет 0,2-0,3 м3/м3 флотационной пульпы. В аппарате удается получить аэрозоль с крупностью частичек до 2 мкм до 60-70%. Контактирование аэрозоля с воз0 душными пузырьками приводит к их мгновенному разрушению. В таблице показана эффективность гашения пенной массы, прошедшей обработку в устройстве для пеногашения. На эффективность пеногашения

5 оказывает влияние и расстояние крепления сетки в сопле Лаваля, и диаметр отверстий сетки, и угол раскрытия струи на выходе из сопла Лаваля.

Эффективность пеногашения при обработке пены в устройстве для пеногашения

составляет 75,9-84,5% против 63,1-72,2% для прототипа. Объяснением наблюдаемого эффекта пеногашения может служить следующее. В момент когда оттягивающее действие на поверхности пленки max, а это возникает тогда, когда токи воды в направлении к утолщенным участкам достигли предельного значения и должно произойти всасывание в них воды, в это время в корпус 1 подается подогретая аэрозоль, которая стремится к осаждению и, встретив на своем пути пленку, мгновенно адсорбируется ею. Если г (формула 1) слишком мал, то давление Р возрастает настолько, что газы пузырька (в соответствии с законом Генри) снова растворятся. Условие нарушения устойчивого состояния зародыша пузырьков состоит в том, что давление газа внутри пузырей должно быть больше внешнего давления газа, при котором происходило насыщение жидкости. Так как в нашем случае процесс образования аэрозоля происходит под влиянием перегретого пара и низшей фазой реагента является перегретый пар, то в момент соприкосновения с пленкой пены происходит условие нарушения устойчивости пены. Так, например, устойчивость пены находится на уровне 181-191 сек, (гр.11) в случае гашения пены в прототипе и совершенно другая устойчи- вость при гашении ее при работе предложенного аппарата. В данном случае устойчивость пены составляет 104-169 сек.,

достигая оптимального значения (104-117 сек., гр.9) при оптимальном значении параметров аппарата: угол раскрытия струи, диаметр отверстий на сетке, расстояние крепления сетки. В это же время и эффективность пеногашения достигает оптимального значения - 75,9-84,5% (гр.10).

Таким образом, в устройстве для пеногашения, при оптимальных значениях параметров: расстояние крепления сетки 0,3-0,5 длины сопла, диаметр отверстий на сетке 1,5-3,0 мм и угол раскрытия струи в сопле более 15° удается достичь эффективного пеногашения.

Формула изобретения Устройство для пеногашения, включающее корпус с входным патрубком, дифференциальным клапаном, вертикальным валом, внешними перфорированными и внутренними лопатками, отличающее- с я тем, что, с целью повышения эффективности гашения пены, устройство снабжено вертикальным аппаратом для подачи перегретого пара, установленным на корпусе и снабженным в верхней части порогами со срезом и продольными прорезями, под которыми установлен трубопровод для подвода реагента, вкладыш, наклонная сетка с отверстиями 1,5-3,0 мм и сопло Лаваля, при этом верхний конец сетки прикреплен к соплу Лаваля, нижний конец установлен на расстоянии 0,3-0,5 длины сопла, а угол раскрытия диффузора сопла Лаваля более 15°.

Сущность изобретения: устройство содержит корпус, вертикальный вал, в котором установлены лопатки. На корпусе установлен аппарат, в верхнюю часть которого подают перегретый пар, а образовавшийся аэрозоль направляется во вкладыш, под которым расположена сетка с отверстиями 1,5-3,0 мм. Верхний конец сетки крепится к соплу Лаваля, а нижний установлен на расстоянии 0,3-0,5 длины сопла, причем угол раскрытия струи в сопле Лаваля более 15°. 3 ил.

Результаты наблюдений работы установки для пеногашения

v

((

,-/

Bt/dA повернутоft-ft

ot

: лгашгашгащ

19 I

Г1

Фиг. 2

21

Фиг.З