Способ обезвоживания тонкоизмельченных железорудных концентратов и устройство для его осуществления
Изобретение касается фильтрования и может быть использовано в черной металлургии и других родственных отраслях промышленности для обезвоживания продуктов обогащения, для снижения влажности готового продукта. Способ включает обработку исходной суспензии сжатым воздухом, подаваемым в ванну фильтра, разделение суспензии в дисковом вакуум-фильтре и контроль содержания твердого осадка в суспензии . Сжатый воздух вводят в суспензию в виде плоских струй под давлением, увеличивающимся в интервале 0,5-2 кгс/см на каждые 10% приращения твердого осадка в суспензии, при этом струи вводят в промежутки между дисками по касательной к поверхности ванны фильтра. Устройство содержит ванну 1 с полукруглым днищем и разгрузочными течками для удаления осадка, фильтровальные диски 2, укрепленные на валу 3, распределительные головки и узел подачи сжатого воздуха, выполненный в виде трубчатых элементов 6 с соплами 8, соединенных с коллектором 5 и установленных на одинаковом расстоянии между дисками 2. 5 з.п.ф-лы, 2 ил., 3 табл. S (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК цд4 301 РЗЗ 26
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 кек
Фиг. 2
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4266635/31-26 (22) 12.05.87 (46) 15.03.89. Бюл. № 10 (71) Криворожский горно-рудный институт (72) Ю. А. Хватов, В. С. Шебеко, Г. И. Серебряник, Е. Я. Стольберг, А. И. Бровко, Н. Д. Иванов, В. Ф. Бызов, В. Ф. Авдеев, Г..В. Губин и Е. Н. Шевченко (53) 66.067.16 (088.8) (56) Гольдберг IO. С., Гонтаренко А. А., Боршиполец В. Т. и др. Процессы и оборудование для обезвоживания руд. М.: Недра, 1977, с. 36.
Авторское свидетельство СССР № 185295, кл. В 01 D 33/26, 1964. (54) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ТОНКОИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ
КОНЦЕНТРАТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ
ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение касается фильтрования и может быть использовано в черной металлургии и других родственных отраслях
ÄÄSU ÄÄ 1465078 А 1 промышленности для обезвоживания продуктов обогащения, для снижения влажности готового продукта. Способ включает обработку исходной суспензии сжатым воздухом, подаваемым в ванну фильтра, разделение суспензии в дисковом вакуум-фильтре и контроль содержания твердого осадка в суспензии. Сжатый воздух вводят в суспензию в виде плоских струй под давлением, увеличивающимся в интервале 0,5 — 2 кгс/см на каждые 100 0 приращения твердого осадка в суспензии, при этом струи вводят в промежутки между дисками по касательной к поверхности ванны фильтра. Устройство содержит ванну 1 с полукруглым днищем и разгрузочными течками для удаления осадка, фильтровальные диски 2, укрепленные на валу 3, распределительные головки и узел подачи сжатого воздуха, выполненный в виде трубчатых элементов 6 с соплами 8, соединенных с коллектором 5 и установленных на одинаковом расстоянии между дисками 2. 5 з.п.ф-лы, 2 ил., 3 табл.
1465078
Изобретение относится к фильтрованию и может быть использовано в черной металлургии и других родственных отраслях промышленности для обезвоживания проду кто в обо га щения.
Цель изобретения — снижение влажности готового продукта.
На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа обезвоживания тонкоизмельченных железорудных концентратов, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. i.
Устройство содержит ванну 1 с полукруглым днищем и разгрузочными течками для удаления осадка, фильтровальные диски
2, укрепленные на горизонтальном валу 3, 15 распределительные головки 4 и узел подачи сжатого воздуха, включающий перфорированный коллектор 5, отверстия которого сопряжены с трубчатыми элементами 6 посредством соединения 7, обеспечивающего при необходимости съем трубчатых элемен- 20 тов 6 для их очистки. Свободные концы трубчатых элементов 6 оснащены соплами 8 со щелевыми наконечниками. Сопла 8 установлены на одинаковом расстоянии между дисками 2.
Устройство для осуществления способа работает следующим образом.
Суспензия тонкоизмельченного железорудного концентрата непрерывно поступает в ванну 1, в которую опущена нижняя часть дисков 2, насаженных на горизонтальный вал 3. В соответствии с вращением вала 3 изменяется положение участков диска 2 относительно суспензии, заполняющей ванну 1, и производится подключение к ним вакуума для набора осадка и его просушки или сжатого воздуха для уда- у ления обезвоженного продукта, осуществляемое распределительными головками 4. Процесс набора осадка на рабочую поверхность дисков 2 осуществляется с одновременной подачей в суспензию потока, сжатого воздуха, вводимого гангенциально 40 относительно радиуса закругления днища ванны 1 в промежутках между дисками 2 в виде плоских струй. Эти плоские струи сжатого воздуха, затопленные в суспензии концентрата, при своем развитии в условиях, 45 стесненных дугообразным днищем и внутренней торцовой стенкой разгрузочной течки ванны 1, в начальный период повторяют форму днища ванны 1, отсекают придонный слой суспензии н инжектируют в поток твердые минеральные частицы, вовле- 50 кая их в вихревое движение газовой фазы.
Далее струи расширяются в камерах, заключенных между дисками 2. Этому способствует также и вакуум, создаваемый внутри дисков 2. Поэтому основная рабочая часть потока имеет форму двухстороннего 55 вихревого шнура, развивающегося в вертикальной плоскости и распространяющегося симметрично питающим соплам 8 по нормали к поверхностям дисков 2, и транспортирующего к ним твердые частицы. Такая форма струи обеспечивает выравнивание плотности суспензии по высоте ванны 1, исключая образование застойных зон в ее объеме. Энергия струи, направленной по нормали к поверхности дисков 2, подпрессовывает слой кека, набираемого на его поверхность, срывает и разрушает гидратные оболочки с минеральных частиц концентрата, что еще более облегчает его обезвоживание. Струя воздуха, отражаясь от поверхности набранного кека, дробится и скользит вдоль поверхности дисков 2 в верхнюю часть ванны 1 в зону рекуперации ткани.
Создаваемый этим барботаж очищает поверхность ткани, подготавливая ее к приему новых порций кека, и далее цикл повторр яетс я.
Эффективность предлагаемого способа и показатели работы устройства оценивались по равномерности распределения осадка на поверхности дисков 2, измеренной на периферии и у внутреннего края, и влажности, обезвоженного концентрата, разгружаемого с рабочей поверхности фильтра.
Данные испытаний приведены в табл. 1 и
2. Испытания устройства проводились при избыточном давлении сжатого воздуха, подаваемого в суспензию, 5,5 кгс/см тангенциального направления струи сжатого воздуха относительно радиуса загругления днища ванны, содержания твердого в суспензии 50Я.
Как видно из таблиц, в процессе испытания вакуум-фильтра устойчивый режим его работы был получен при величине избыточного давления сжатого воздуха в коллекторе 3,5- 6,0 кгс/см и тангенциальной направленности подаваемой струи относительно радиуса закругления днища ванны. При этом на каждые 10Я приращения содержания твердого в суспензия для получения аналогичного эффекта требовалось увеличение давления вытекающей струи на 0,5—
2,0 кг/см-. С уменьшением указанного давления энергии потока подаваемого воздуха недостаточно для образования вихревого движения в придонном слое суспензии.
В этом случае истечение газа из сопла 8 происходит с образованием струйных факе лов и выносом газовых пузырей в верхнюю часть ванны 1. При этом отсутствует подрез донного осадка направленнои пяос-1 кой струей, транспортировка минеральных частиц развивающимся вихревым потоком к фильтрующим дискам 2 и дополнительное уплотнение набираемого кека внешним давлением. К аналогичным результатам привели и увеличение диаметра трубчатого элемента 6 более 0,01 частей диаметра диска 2 и ширины щелевого отверстия сопла 8 более 0,002 частей диаметра диска 2, поскольку при этом не обеспечивается развитие направленной плоской струи в вихре1465078
Формула изобретения вой поток с вращательным моментом от места сопряжения внутренней торцовой стенки разгрузочной течки ванны I с ее полукруглым днищем.
С увеличением избыточного давления в узле более 6,0 кгс/см происходит развитие плоской затопленной струи сжагого воздуха в суспензии концентрата с черезмерно высокой интенсивностью вращения газового потока, образованием объемной эллипсовидной каверны в придонном слое и созданием обширного течения суспензии в ее окрестностях, нарушающего целостность слоя суспензии в ванне 1, что приводит к размыканию вихревого шнура и выбросам газа в промежутках между дисками 2. При этом происходит активное перемещение донного осадка в верхнюю часть ванны 1 и интенсивное налипание его на диски 2 у внутреннего края возле сопряжения с валом 3. Неравномерный набор осадка на рабочие поверхности дисков 2 ухудшает процесс обезвоживания кека.
Уменьшение диаметра трубчатого элемента 6 менее 0,005 частей диаметра диска 2 и ширины щелевого отверстия сопла 8 менее 0,001 частей диаметра диска 2 также приводит к повышению дальнобойности развития направленной плоской струи, затопленной в суспензии концентрата, и черезмерно высокой скорости вихревого потока, вызывающее сильное течение суспензии в ванне 1, и пробой ее газовой фазой, ухудшающие показатели процесса фильтрации концентрата.
При введении потока сжатого воздуха в суспензию концентрата на расстоянии менее 0,08 частей диаметра диска 2 от нижнего края ванны 1 происходит интенсивное гашение скорости плоской струи о днище и внутреннюю торцовую стенку разгрузочной течки ванны 1, что препятствует вихревому движению газового потока и приводит к увеличению вертикальной составляющей скорости его движения, способствующей пробою целостности слоя суспензии в ванне 1 струей воздуха, отразившейся от днища. Увеличение же расстояния между местом ввода струи сжатого воздуха и нижним краем ванны 1 более 0,12 частей диаметра диска 2 приводит к тому, что поворот газового потока в придонном слое суспензии происходит выше днища ванны 1 и не сопрягается с осад .ом, выпавшим на дно.
Установка сопла 8 на расстоянии более
0,55 частей диаметра диска 2 or внутренней торцовой стенки разгрузочной течки ванны 1 также приводит к неполному отсечению придонного слоя суспензии и вовлечению его в вихревой поток, движущийся к рабочим поверхностям дисков 2, что снижает эффективность работы устройства. При
5 10
4Q
45 установке сопла 8 н; расстоя .ии менее
0,5 частей диаметра диска 2 от:.. ренней торцовой стенки разгрузочной течки ванны 1, снижение интенсивности развития вихревого потока в суспензии концентрата происходит из-за тормозящего воздействия на его скорость внутренней торцовой стенки разгрузочной течки ванны 1.
Изменение направления ввода струи сжатого воздуха в суспензию концентрата относительно радиуса закругления днища ванны 1 показали, что при тангенциально направленной струе весь поток газовой фазы приобретает вращательное вихревое движение, повторяющее форму днища ваннь. 1 и развивается симметрично питающего сопла 8 в сторону рабочих поверхностей ди ков
При этом энергия вводимого воздуха тратится на перемешивание суспензии. направленную транспортировку минеральных частиц к фильтрующим поверхностям дискон " и создание дополнительного давления на и поверхности в процессе формирования кека.
Это стабилизирует толщину осадка на площади дисков 2 и уменьшает влажность концентрата. При нормально направленной струи сжатого воздуха относительно днища ванны 1 происходит разделение потока на две части, имеющие разнонаправленное вихревое движение. Объединение этих потоков при их дальнейшем развитии приволи1 к потере их кинетической энергии и выходу газовой фазы в виде пузырей в про межутках между дисками 2.
Уменьшение длины щелевого отверстия сопла 8 менее 0,01 частей диаметра лиска 2 приводит к тому, что раскрытие плоской струи сжатого воздуха в придонном слое суспензии не захватывает участок ванны 1, заключенный между дисками 2, приводит к образованию «застойных» зон под дисками. где скапливается выпадающий осадок. =Ко приводит к неравномерному набору осади;; на рабочие поверхности дисков 2 и повышению влаги в обезвоженном продукте. При увеличении длины щелевого отверстия сопла
8 более 0,02 частей диаметра диска 2 происходит сопряжение подаваемых потоков сжатого воздуха под дисками 2 и выбросы газовой фазы в зоне набора осадка
В табл. 3 представлены данные сравнительных испытаний обезвоживания продуктов обогащения по предлагаемой технологии и известной.
1. Способ обезвоживания тонкоизмель ченных железорудных концентратов, включающий обработку исходной суспензии сжатым воздухом, подаваемым в ванну фильтра. разделение суспензии в дисковом вакуумфильтре и контроль содержания твердого осадка в суспензии, отличающийся тем, что, с целью снижения влажности готового про1465078 дукта, сжатый воздух вводят в суспензию в виде плоских струй под давлением, увеличивающимся в интервале 0,5 — 2 кгс/см на каждые 10% приращения твердого осадка в суспензии, прн этом струи вводят в промежутки между дисками по касательной к поверхности ванны фильтра.
2. Устройство для обезвоживания тонкоизмельченных железорудных концентратов, содержащее установленные на валу фильтровальные диски с распределительными головками, ванну с полукруглым днищем и разгрузочными течками для удаления осадка, узел подачи сжатого воздуха, отличающееся тем, что, с целью снижения влажности готового продукта, узел подачи сжатого воздуха выполнен в виде трубчатых элементов с соплами, соединенных с коллектором и установленных на одинаковом расстоянии между дисками.
Таблица 1
Показатели
Содержание твердого в суспензии, X
40
70
Толщина осадка, мм
Влажность кека,X
ВлажВла)кность кека,7.
Толщина осадка, мм
Влажность кека, Толщина осадка,мм
Толщина осадка, мм
Толщина осадка,мм ность кека)Х ность кека,7! а а )ение . k!! l J но .(Тка, ::>он,)емо! о
Ь ).!leï>ИЮ
10,6 !
0,2
9,5
8,9
8, !
10)9 4,7
10, 5,5
9,8 6,0
9, 1 6,6
8,
6,)> 9,) 15,5
14,7
14,0
13,4 !.:,9 ! ., 1,1
11, 1:), 7,9
8,8
9,6
10,3
10,9
11, (i,9
1,!
20,4 1i,9
19,6 12,8
18,9 13,6
18,3 14,3>
17>8 14,9
17,2 15,6
16,7 16,2
15,9 16,9
14, 7 18,0
11,2
10,5
1 Ii ) I)
9,6
9,1
8,5
8,2
8,7 о
11,8
11,1
10,6
9,9
9,5
9,0
8,7
9,1
9,6
23,0
,2 з >
21,6
21,1
?Q 5
19,9
19,2
17,8
17,0
14,4
15,3
16,0
16,6
17,3
18,0
18,8
20,8
25,2
24,4
23,7
23,1
22,6
21)3
19,6 !
8,9
12 3
11,6
10,9
10,5
10,0
9,4
8,9
9,6
10,1
16,4 12,9
17,3 12,0
18,1 11,5
18,8 11,0
19,4 10,6
20,1 9,9
20,9 9,3
22,5 9,8
23 1 10,6
) 5
>,I!
> ) ) 1"
6, > папразление нн >:I;. стоу:!
)3. )г > н >зц!.—
О ° Hd) И> . )!.—
i) Ill: а!
)! .)л! н (, ;,6 >,1 Ii 9 7,9 16,7 16,2 8,7 19,2 18,8 8,9 21 3 20,9 9 3.)з ьн ! .
8, 12,7 1i 3 8 7 17,6 153 9,2
20,"- 17,8 9,7
22,2 - 0,0 10,0
Таблица 2
Влажность кека, Ж
Размер, Толщина осадка, мм ч. диаметра на перидиска ферии диска у внутреннего края диска
10,0
9,3
8,7
9,1
14,0
15,1
16,2
17,0
18,5
17,6
16,7
15,7
0,07
0,08
0,10
0,12
Расстояние места ввода струи сжатого воздуха от нижнего края ванны
Параметры предлагаемого устройства
3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что трубчатые элементы выполнены съемными.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что соотношение расстояний, на которые установлены сопла от нижнего края ванны внутренней торцовой стенки разгрузочной течки, и диаметров дисков составляет 0,08—
0,12 и О,5 — 0,55 соответственно.
5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что соотношение длины свободного конца трубчатого элемента и диаметра диска составляет 0,4 — 0,8.
6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что соотношение диаметров трубчатого элемента и диска составляет 0,005 — 0,01.
7. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что, соотношения длины и ширины отверстий сопл и диаметра дисков составляет
0,01 — 0,02 и 0,001 — 0,002 соответственно.
1465078
Продолжение табл, 2
Влажность кека, Ж
Толщина осадка, мм
Размер, ч. диа метра диска у внутреннего края диска на периферии диска
О, 13
0,49
0,50
0,53
0,55
0,56
14,7
14,5
15,7
16,7
17,4
18,4
17,8
18,0
16,9
16,2
15,3
14,1
9,5
9,6
8,9
8,7
9,2
9,9
Расстояние места
Ширина щелевого отверстия сопла
Таблица 3
Толщина осадка, мм
Влажность кека, 7. на периферии у внутреннег диска края
20,4
16,7
11,9
16,2
11,8
8,7
Параметры предлагаемого устройства ввода струи сжатого воздуха от внутренней торцовой стенки разгрузочной течки ванны
Диаметр трубчатого эг,.емента
Длина щелевого отверстия сопла
Способ обезвоживания продуктов обогащения
Известный (с механической мешалкой) Предлагаемый
О, 004
О, 005
О, 008
О, 010
О, 011
О, 009
О, 010
О, 015
О, 020
О, 021
О, 0009
О, 0010
О, 0015
О, 0020
О, 0021
19,0
17,7
16,7
16,5
14,1
18,7
17,5
16,7
15,6
14,6
19,2
17,4
16,7
17,1
19,0
13,3
14,9
16,2
17,2
18,4
13,8
15,2
16,2
17,1
17,9
13,2
15,3
16,2
15,6
13,5
10,3
9,4
8,7
9,0
9,8
10,1
9,3
8,7
9,0
9,5
10,5
9,2
8,7
8,9
10,4
1465078
C 2/7р л бу
Фдр
Составитель М. Гайдуков
Редактор А. Долинич Техред И. Верес Корректор A. Пбручар
Заказ 851/9 Тираж 600 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 1О!
