Аппарат для осветления малоконцентрированных суспензий Советский патент 1982 года по МПК C02F1/52 C02F1/52 C02F101/00 C02F103/02 C02F103/16 C02F103/34 

Изобретение относится к осветлению малоконцентрированных суспензий и может быть испо,пьзована в химической технологии, гидрометаллургии и водоочистке. Известна конструкция осветлителя воды,содержащая цилиндроконическ й ко пус с узлами подвода исходной зии и вывода разделенных фаз 1 jl Однако работа такого аппарата гфи осветлении малоконцентрированных сус пензий характеризуется недостаточно равномерным распределением потока по сечению защитной зоны вследствие наличия флуктуации в фильтрующей зоне, что в итоге приводит к получению рас воров невысокой прозрачности и снижению коэффициента объемного использования аппарата. Причиной выноса взвесей из фильтрующей зоны в защитную и далее из аппарата является образование локальных восходящих струйных потоков с повышенными скоростями, i значительно превосходящими допустимые значения. Цель изобретения - повышение эффективности осветления за счет предотвращения выноса взвесей из защитной зоны аппарата. Поставленная цель достигается тем, что аппарат снабжен установленным в верхней части корпуса пакетом дренажных решеток высокого сопротивления, площадь .живого сечения которых возрастает снизу вверх. При этом в пространствах между решетками аппарат может быть снабжен приспособлениями для гидросмыва отложившегося осадка, преимущественно трубчатыми коллекторами с наклонными соплами, угол наклона которых к поеерхности решетки составляет . На фиг. 1 представлен предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг. 2 график зависимости изменения содержания взвесей в осветленном раствп ре по высоте защитной зоны.

39

Аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с желобом 2 для отвода осветленного раствора. В верхней цилиндрической части аппарата, служащей защитной зоной, по ее высоте установлен пакет дренажных решеток 3 высокого сопротивления, площадь живого сечения которых возрастает по высоте снизу вверх. В пространствах между решетками аппарат снабжен приспособлениями для гидросмыва с решеток 3 отложившегося осадка, вы полненными, преимущественно, в виде трубчатых коллекторов k с наклонными соплами 5, угол наклона которых к поверхности решетки 3 составляет Трубчатые коллекторы могут быть соединены с напорной линией 6 подачи оборотного смывного раствора.

Для ввода потока исходной суспензии в нижней конической части аппарата имеется система распр делительных труб 7 с коническими соплами. Осветлитель оснащен воздухоотделителем 8 и шламоуплотнителем 9 (могут быть встроенными и выносными), прибором 10 автоматического регулирования и клапаном t1.

Аппарат работает слудующим образом.

Исходная суспензия в смеси с флокулирующим реагентом через воздухоотделитель 8 и систему распределител ных труб 7, обеспечивающую вращательное движение потока, поступает в нижнюю коническую часть аппарата (реакционную зону) и затем равномерно распределяется по всему сечению рабочей фильтрующей зоны. По мере накопления флокулированной взвеси в рабочей зоне формируется фильтрующий сло взвешенных флокул. Четкая граница раздела фаз в осветлителе регулируется и поддерживается на постоянном уровне прибором 1 О автоматического регулирования. Избыток взвеси из : взвешенного слоя непрерывно автоматически отводится через шламоуплотнитель Э- На выходе из взвешенного фильтра раствор осветляется, далее

4

содержание взвесей по высоте защитной зоны в осветленном растворе резко (скачкообразно) снижается после каждой .решетки 3 (кривая 11иафиг,2) за счет постоянного перераспределения потока при прохождении им очередной решетки и тем самым устранения локальных струйных течений с повышенными скоростями. Осветленный раствор

переливается через сборный желоб 2 и подается на дальнейший передел. По мере необходимости через сопла 5 трубчатых коллекторов k из напорной линии 6 подается оборотный раствор

для гидросмыва осадка, отложившегося на решетках 3. В этот короткий промежуток времени осветлитель работает на себя. Полный осадок по мере накопления выводится из конусной

части аппарата через клапан 11.

Пример. Испытывают полупромышленные осветлители двух вариантов конструкций диаметром 1,5 м и общей высотой 5,0м, а именно неоснащенный и оснащенный пакетом дренажных решеток высокого сопротивления постоянного живого сечения по высоте защитной зоны (,1 м) через каждые 300 мм.

В качестве исходной используют кислую минеральную суспензию с содержанием взвесей 0,5 2,5 г/л, полученную в процессе гидрометаллургической переработки руд редких металлов.

Твердую фазу суспензии, предстваленную классом 0,07t мм 100, эффективно флокулируют при воздействии 0,02 ного водного раствора полиакриламида. Эквивалентный размер флокул, формирующих фильтрующий слой, не превышарт 0,50 мм.

Пробы раствора по высоте защитной зоны отбирают через пробоотборники, расположенные в 60 мм над и под каждои решеткой.

В результате испытаний двух вариантов конструкции полупромышленного осветлителя получают показатели осветления раствора, представленные в

табл. 1.

Таблица 1

Средние значения. Значения относятся к пробам, отобранным под и над единственной верхней решеткой Из табл. 1 следует, что характер распределения содержаний взвесей в растворе по высоте защитной зоны изменяется с плавного на плавно-ступен чатый, т.е. содержание взвесей в рас воре после каждой решетки скачкообразно (принудительно) снижается, что нельзя достигнуть без секционирония всей высоты защитной зоны решетками высокого сопротивления. Роль секционирования всей высоты защитной зоны дренажными решетками высокого сопротивления показана на графике, изображенном на фиг. 2. Кривая I характеризует изменение содержания взвесей в осветленном рас воре по высоте защитной зоны при наличии в аппарате одной верхней дрена ной решетки, к|эивая II - то же, но при секционировании высоты защитной зоны пакетом др ажных решеток высокого сопротивления. Пример2. В результате испытаний на модели установлено, что при подобном секционировании осветлителя положительный эффект еще в большей степени достигается в том случае, ко да площадь живого сечения дренажных решеток высокого сопротивления пбследовательно изменяется в сторону из пробоотборников собственно. . увеличения, считая от нижней дренажной решетки. При осветлении такой же малоконцентрированной суспензии в результате визуального наблюдения за полидисперсными флокулами, вынесенными из взвешенного слоя в защитную зону, отме,чено, что флокулы из нижней части защитной зоны значительно крупнее флокул, отобранных в ее верхней части. Эквивалентный диаметр флокул, определенный по известной методике, изменяется постоянно от 0,35-0,0 мм в нижней части защитной зоны до 0,12 - 0,15 мм в верхней части. Соответственно, скорости витания отдельных флокул, находящихся под нижней и верхней решетками, отличаются в 5,2 - 9,8 раз. С учетом выявленных закономерностей изменения физических параметров флокул по высоте защитной зоны изменяют и площадь живого сечения дренажных решеток (путем их замены) во столько раз, во сколько изменяются скорости витания флокул, находящихся, соответственно в верхней и нижней частях защитной зоны. Учитывая, что в в аппаратах, выполненных с одной дренажной решеткой.

7931

площадь живого сечения последней ,принимается равной 0,2 (из расчета максимального коэффициента объемного использования аппарата) и учитывая выявленные пределы изменения скоростей витания флокул, изменяют в таких же пределах площади живого сечения дренажных решеток (от 0,2 до 1,). Аппарат секционируют пакетом дренажных решеток высокого сопротивления, площадь живого сечения которых измен/ егся в направлении снизу вверх для. двух соседних решеток в среднем в 1, раза и составляет 0,2; 0,29; Использование предлагаемого пакета решеток для секционирования верхней защитной зоны осветлителя приводит к упорядочению структуры потока в защитной зоне (выравниванию скоростей в поперечной плоскости по всей ее высоте. Это обеспечивает повышение коэффициента объемного испол зования аппарата. Вследствие выравни вания скорости потока снижается локальный вынос взвесей из защитной зоны аппарата, и происходит эффективное выполнение вынесенных из слоя взвесей обратно в слой. Постепенное увеличение площади жи вого сечения дренажных решеток осуществляется путем увеличения числа отверстий по сравнению с нижерасполо женными решетками и изменением распо ложения отверстий относительно друг друга. В результате испытаний предла гаемого устройства установлено, что

18а

0,43; 0,.63; 0, Ь+О. в результате испытаний установлено, что содержание взвеси в пробах, отобранных до и после решеток переменного увеличивающегося снизу вверх живого сечения так же, как и для решеток постоянного сечения, по высоте защитной зоны меняется скачкообразно, однако при этом содержание взвесей в 0 пробах осветленного раствора уменьшается по сравнению с использованием пакета решеток постоянного живого сечения. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

гТаблица2 наилучшие результаты, при которых после подачи оборотного раствора (при одном и том же времени гидросмыва) на решетках остается минимальное количество взвесей, достигаются в том случае, когда угол наклона соПел трубчатых коллекторов в поверхности решеток составляет . При таком угле наклона сопел к поверхности ре{шеток практически полностью удаляется отложившаяся взвесь. В том случае, когда угол наклона к поверхности решеток составляет менее °, на поверхности решеток остается некоторое коичество взвесей, что связано с недостаточностью усилий для отрыва осадка от поверхности решетки. В этом случае струи движутся, в основном, вдоль поверхности решеток. В случае, когда угол наклона сопел составляет более is, наблюдается ухудшение гидросмыва. В этом случае гидросмыв отло993жившихся взвесей осуществляется неравномерно по поверхности, пятнами, что объясняется недостаточно равномерным распределением потоков по поверхности решеток. Снабжение аппарата приспособления ми для гидросмыва позволяет повысить эффективность осветления за счет пре дотвращения выноса из защитной зоны отложившегося на решетках осадка. Предлагаемый аппарат позволяет резко повысить прозрачность осветлен ных растворов либо значительно сокра тить высоту аппарата; создать гарантию от проскока недопустимого количества взвесей через сборный желоб; значительно увеличить коэффициент объемного использования аппарата, тем самым создать возможность применения осветлителей, обычно используемых в подобных.случаях на операции предочистки, в качестве контроль ного фильтра перед последующим переделом при осветлении гидроМеталлурги ческой суспензии в производстве редких металлов, а кроме того, представ ляется возможным расширить диапазон применения осветлителей для тех суспензий, которые осветляются во взвешенном слое. Условия труда при эксплуатации аппарата улучшены за счет замены руч ной операции гидросмыва на механизированную. Величина годового экономического эффекта только на одной операции осветления, достигаемого за счет сниже 10 ния затрат на фильтрационное полотно для экипирования контрольных механических фильтров, столярный клей, применяемый в качестве флокулянта при фильтровании, энерго- и водообеспечение, ремонт и замену движущихся Частей и др., составляет при промышленном внедрении изобретения на одном предприятии около 50 тыс.руб. формула изобретения 1.Аппарат для осветления малоконцентрированных суспензий, содержащий цилиндрический корпус, узлы подвОда исходной суспензии и вывода разделенных фаз, отличающи,йс я тем, что, с целью повышения эффективности осветления за счет предотвращения выноса взвесей из защитной зоны аппарата, он снабжен установленным в верхней части корпуса пакетом дренажных решеток высокого сопротивления, площадь живого сечения которых возрастает снизу вверх .. 2.Аппарат по п. 1,отличающ и и с я тем, что он снабжен размещенными над дренйжными решетками трубчатыми коллекторами с наклонными соплами, у гол наклона которых к поверхности решетки составляет . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 111821, кл. В 01 D , 1957.

/x

i/P. /

Г

1

9