СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИИ В ОСАДИТЕЛЬНОЙ ЦЕНТРИФУГЕ С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ВЫГРУЗКОЙ ОСАДКА Советский патент 1995 года по МПК B04B1/14 B04B11/04 

Изобретение относится к способам разделения суспензий и может быть использовано в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ разделения суспензии, включающий подачу суспензии в ротор центрифуги, воздействие на нее центробежной силы и выгрузку осадка из центрифуги с помощью эластичной оболочки, размещенной внутри ротора.

Суспензия, содержащая дисперсную фазу, поступает в ротор при рабочем числе оборотов. Под действием центробежных сил в роторном пространстве происходит разделение суспензии. Осветленная часть суспензии (фугат) сливается из ротора, а дисперсная фаза (осадок) оседает на внутреннюю поверхность, эластичной оболочки.

После образования в роторе слоя осадка заданной величины подачу суспензии прекращают, ротор останавливают и производят выгрузку осадка.

Основным недостатком такого способа разделения является длительность процесса из-за остановки центрифуги для выгрузки осадка из ротора.

Продолжительность выгрузки осадка составляет около 8 мин или 21% от продолжительности одного рабочего цикла.

Наличие эластичной оболочки накладывает определенные трудности в выборе материала этой оболочки. При переработке радиоактивных и некоторых агрессивных суспензий, выбор эластичного материала оболочки остается проблемой. Под действием ионизирующего излучения эластичные материалы быстро разрушаются.

Известен способ разделения суспензий, включающий подачу суспензии в ротор, воздействие на нее центробежной силой и выгрузку осадка из ротора путем резкого торможения последнего с подачей промывной жидкости в полость ротора.

Суспензия, содержащая дисперсную фазу, поступает в ротор при рабочем числе оборотов. Под действием центробежных сил в роторном пространстве происходит разделение суспензии. Осветленная часть сливается из ротора, а дисперсная фаза оседает на внутреннюю поверхность ротора.

После образования в роторе слоя осадка заданной величины подачу суспензии прекращают, ротоp останавливают в течение 10 с.

В результате резкого торможения структура уплотненного осадка нарушается. Через примерно 1 мин, когда вся жидкость с частью осадка стечет из ротора в емкость, расположенную под ротором, центрифугу вновь включают. Разгон ротора до рабочей скорости осуществляется в течение около 5 с. Затем ротор подают распульповочную жидкость в течение 20 с до заполнения ротора. Распульповочная жидкость обычно смешивается с той жидкостью, которая сливается в емкость под ротором, поэтому в ней присутствует осадок. При меньших расходах распульповочной жидкости скорость заполнения ротора снижается, начнется вторичное осаждение осадка на стенки ротора из распульповочной жидкости в течение заполнения.

После заполнения ротора pаспульпо-вочной жидкостью подачу последней прекращают и снова производят торможение ротора. После полной остановки ротора жидкость продолжает вращаться относительно неподвижного, частично деформированного осадка. При этом относительная скорость жидкости может достигать нескольких десятков метров в секунду. В результате происходит размывание осадка. Затем одну минуту выдерживают для опорожнения ротора от жидкости и снова повторяют разгон ротора, заполнение распульповочной жидкостью и торможение. Количество циклов, необходимое для полной выгрузки осадка, составляет 3-5 в зависимости от свойств осадка.

Основным недостатком описанного способа разделения является длительность процесса из-за остановок центрифуги для выгрузки осадка из ротора. Общая продолжительность режима выгрузки осадка составляет 6-9 мин или 18-23% от общей продолжительного одного рабочего цикла центрифуги при фуговании в течение 30 мин.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ разделения суспензии в осадительной центрифуге с периодической выгрузкой осадка, предусматривающий подачу суспензии в ротоp при рабочем числе оборотов, ее раскручивании при помощи ребер, образование слоя осадка заданной величины, слив осветленной жидкой фазы из ротора, прекращение подачи суспензии и выгрузку осадка путем механического проворачивания скребков, расположенных в полости ротора, после остановки последнего.

Суспензия, содержащая дисперсную фазу, поступает в ротор при рабочем числе оборотов через питающий патрубок и отверстия в стенке барабана. При этом поступательное движение суспензии практически полностью переходит во вращательное при помощи раскручивающих радиальных ребер в патрубке и стенок отверстий в барабане, причем окружная скорость вращения близка к окружной скорости вращения слоя жидкости у наружной стенки барабана.

В роторе происходит разделение суспензии, осветленная часть которой сливается через фугатные окна, а осадок под действием центробежных сил оседает на внутреннюю стенку ротора. После образования в роторе слоя осадка заданной величины подачу суспензии прекращают, ротор останавливают в течение примерно 1 мин. Осадок под действием сил тяжести сползает (ссыпается) вниз и удаляется из ротора.

Существенным недостатком известного способа разделения является длительность процесса из-за остановки центрифуги для выгрузки осадка из ротора. Продолжительность выгрузки осадка составляет около 16 мин или примерно 35% от общей продолжительности одного рабочего цикла центрифуги при фуговании в течение 30 мин.

Целью настоящего изобретения является ускорение процесса выгрузки осадка из ротора в осадительной центрифуге с периодической выгрузкой осадка.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном способе разделения суспензии в осадительной центрифуге с периодической выгрузкой осадка, предусматривающем подачу суспензии в ротор при рабочем числе оборотов, ее раскручивание при помощи ребер, образование слоя осадка заданной величины и слив осветленной жидкой фазы из ротора, прекращение подачи исходной суспензии и выгрузку осадка, последнюю операцию осуществляют в процессе вращения ротора путем подачи нескольких порций промывной жидкости на поверхность слоя оставшейся жидкой фазы после прекращения подачи исходной суспензии на уровне ее слива, при этом каждую порцию промывной жидкости подают в течение 2-3 с для создания гидравлического удара на осадок.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез вертикальной центрифуги.

Способ разделения суспензии в осадительной центрифуге с периодической выгрузкой осадка заключается в следующем.

Во вращающийся с постоянной угловой скоростью ротор 1 вертикальной центрифуги снизу по неподвижной трубе 2 через вентиль 3 подают суспензию, содержащую дисперсную фазу.

Перед поступлением в ротор суспензия раскручивается до рабочей скорости вращения ротора вначале при помощи рассекателя 4 в раструбе 5 и затем при помощи радиальных ребер вставки 6.

В роторе происходит разделение суспензии. Дисперсная фаза (осадок) оседает на внутренней стенке ротора 1, а осветленная часть суспензии (фугат), переливаясь через борт 7, удаляется из ротора центрифуги. Через определенное время после накопления в роторе осадка заданной величины вентиль 3 закрывают и производят выгрузку осадка. Для этого быстродействующий клапан 8 открывают на 2-3 с. Порция промывной жидкости по питающей трубе поступает в реберную вставку, раскручивается ею и затем поступает на поверхность слоя оставшейся жидкой фазы после прекращения подачи исходной суспензии на уровне ее слива (максимальный диаметр реберной вставки превышает сливной диаметр ротора), взмучивает некоторое количество осадка и вместе с ним переливается через борт 7, например, в емкость реактора, расположенную под ротором. Через 5-6 с клапан 8 вновь открывают на 2-3 с, вновь некоторое количество осадка выгружается из ротора. Кратковременную подачу промывной жидкости производят необходимое количество раз (определяется опытным путем) до полного удаления осадка из ротора.

Расход порции промывной жидкости составляет не менее рабочего расхода исходной суспензии. Количество порций промывной жидкости зависит от физических свойств осадка, скорости вращения, размеров и формы ротора и т.д.

Выгрузка осадка осуществляется в результате взмучивания осадка в роторе промывной жидкостью за счет гидравлического удара, который длится в течение около 1 с, а также частично за счет торможения ротора порцией промывной жидкости. Процесс торможения также кратковременный.

При подаче одной порции жидкости взмучивание и унос осадка наблюдается только в зоне против ребер вставки 6. После нескольких чередующихся порционных подач промывной жидкости осадок уносится со всей внутренней поверхности ротора.

Подача промывной жидкости непрерывным потоком не приводит к гидроударам и взмучивание осадка в роторе не наблюдается даже при расходах, превышающих в несколько раз расход при порционной подаче. Время действия гидравлического удара определяют по движению полистироловых шариков, закрепленных на нитках в различных участках ротора, выполненного из органического стекла. Наблюдения ведут при помощи стробоскопа.

Наличие в предлагаемом способе эффекта ускорения процесса выгрузки осадка из ротора подтверждается результатами следующих опытов.

П р и м е р 1. Ротор 1 имеет следующие параметры: внутренний диаметр 180 мм, длина 180 мм, диаметр сливного порога 120 мм. Скорость вращения 3000 об/мин.

Суспензию, содержащую дисперсную фазу (перлит), по питающей трубе 2 через вентиль 2 с расходом 200 дм³/ч в течение 20 минут подают в ротор при рабочем числе оборотов. После раскручивания при помощи радиальных ребер вставки 6 суспензия поступает в роторное пространство, где происходит ее разделение под действием центробежных сил. Перлит оседает на внутреннюю стенку ротора, а осветленная часть суспензии через борт 7 удаляется из ротора центрифуги.

Через 20 мин после накопления в роторе осадка заданной величины подачу исходной суспензии прекращают, вентиль 3 закрывают, а клапан 8 резко открывают на 2-3 с. Производится выгрузка перлита при рабочей скорости вращения ротора.

Промывная жидкость (вода) с расходом 200 дм³/ч после раскручивания ребрами вставки 6 поступает на поверхность слоя оставшейся жидкой фазы после прекращения подачи исходной суспензии на уровне ее слива. Порция промывной жидкости взмучивает часть перлита и удаляется вместе с ним из ротора через борт 7.

Через 5 секунд клапан 8 вновь открывается на 2-3 с. Через четыре открывания клапана 8 практически весь перлит выгружается из ротора и центрифуга готова для переработки новой порции суспензии.

Продолжительность выгрузки перлита из ротора 2 составляет ≈30 с, или 2,5% от общей продолжительности одного рабочего цикла.

П р и м е р 2. Во вращающийся с постоянной скоростью ротор 1 по питающей трубе 2 через вентиль 3 с расходом 250 дм³/ч в течение 20 мин подают поочередно водные суспензии перлита, окиси железа, зубного порошка, гидроокиси железа. Затем подачу суспензии прекращают (вентиль 3 закрывают), а клапан 8 резко открывают на 2-3 с. Промывная жидкость (вода) с расходом 400 дм³/ч после раскручивания ребрами вставки 6 поступает на поверхность слоя оставшейся жидкой фазы после прекращения подачи исходной суспензии на уровне ее слива. Порция промывной жидкости взмучивает часть осадка, осевшего на внутренние стенки ротора, и удаляется вместе с ним из ротора через борт 7. Через 5 с клапан 8 вновь открывают на 2-4 с. После восьми открываний клапана 8 практически весь осадок выгружается из ротора и центрифуга готова для переработки следующей порции суспензии.

Продолжительность выгрузки осадка из ротора составляет 1,5 мин или 7% от общей продолжительности одного рабочего цикла центрифуги.

Предложенный способ разделения по сравнению с прототипом обеспечивает ускорение процесса разделения суспензии в целом за счет исключения остановок центрифуги для выгрузки из ротора. Если общая продолжительность режима выгрузки осадка из ротора в известном способе составляет 16 мин, то в предложенном способе разделения в зависимости от дисперсной фазы составляет не более 1,5 мин.

Использование: изобретение относится к способам разделения суспензий и может быть использовано в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность: способ разделения суспензии в осадительной центрифуге с периодической выгрузкой осадка предусматривает подачу суспензии в ротор при рабочем числе оборотов, ее раскручивание при помощи ребер, образование слоя осадка заданной величины и слив осветленной жидкой фазы из ротора, прекращение подачи исходной суспензии и выгрузки осадка. Последнюю осуществляют в процессе вращения ротора путем подачи нескольких порций промывной жидкости на поверхность слоя оставшейся жидкой фазы после прекращения подачи исходной суспензии на уровне ее слива, при этом каждую порцию промывной жидкости подают в течение 2-3 с для создания гидравлического удара на осадок. 1 ил.

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИИ В ОСАДИТЕЛЬНОЙ ЦЕНТРИФУГЕ С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ВЫГРУЗКОЙ ОСАДКА, предусматривающий подачу суспензии в ротор при рабочем числе оборотов, ее раскручивание при помощи ребер, образование слоя осадка заданной величины и слив осветленной жидкой фазы из ротора, прекращение подачи исходной суспензии и выгрузку осадка, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, выгрузку осадка осуществляют в процессе вращения ротора путем подачи нескольких порций промывной жидкости на поверхность слоя оставшейся жидкой фазы после прекращения подачи исходной суспензии на уровне ее слива, при этом каждую порцию промывной жидкости подают в течение 2-3 с для создания гидравлического удара на осадок.