Устройство для непрерывной агломерации и обезвоживания осадков сфлокулированных суспензий

 

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для переработки суспензий с предварительно сфлокулированной твердой фазой, путем ее сферической агломерации и фильтрующим обезвоживанием и может найти применение в производстве калийных удобрений на стадии разделения суспензии глинисто-солевого шлама, жидкая фаза которой насыщена по хлористому натрию и хлористому калию, а также при очистке производственных сточных вод химической, металлургической и других отраслях промышленности. Особенностью является то, что в устройстве для непрерывной агломерации и обезвоживания осадков сфлокулированных суспензий, включающем наклонный барабан с перфорированной стенкой, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, на внутренней поверхности которого расположены вдоль его образующей агломерационные пороги и закреплена фильтрующая сетка, участок барабана длиной L<SB POS="POST">1</SB> со стороны загрузки выполнен со сплошной стенкой, а на оставшейся части барабана перфорация выполнена чередующейся с участками сплошной его стенки, при этом агломерационные пороги расположены на сплошных участках барабана, а сетка выполнена гибкой с возможностью прогиба и укреплена плоскими пластинами, параллельными оси барабана, причем L<SB POS="POST">1</SB> = 10 <SP POS="POST">.</SP> L<SB POS="POST">2</SB>, S = 5 <SP POS="POST">.</SP> L<SB POS="POST">2</SB>, где L<SB POS="POST">1</SB> - длина сплошного участка барабана со стороны загрузки, м

S - шаг чередования участков барабана со сплошной и перфорированной стенкой, м

L<SB POS="POST">2</SB> - длина участка со сплошной стенкой, м. Таким образом, уменьшается влажность осадка, повышается производительность и сокращается унос твердой фазы с фильтратом при разделении предварительно сфлокулированной суспензии. 6 ил.

ГО!03 СОВЕ 1СКИХ

СОЦИАЛИГ1И !1 СКИХ

РГС! ТУГ ЛИК!

s!!s В 01 0 33/06

ГОСУДАРСТВЕННБ!И КОЛ1ИТЕ1

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫ1ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4601118/26 (22) 02.11.88 (46) 23 08.91. Бюл. М 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии (72) Ю.А.Емельянов, Г.С.Черкез, 3.Л,Бородулина, Н.М.Винников и О.Г.Родионова (53) 66.067(088.8) (56) Патент Франции N. 12052604, кл. В 01 J 2/00, 1971, Srezypa I, NecraI Heuzewus J, Spregcha

R, Yunusz W- Envizonment Protection Eug.

1977, Nols, N. 1-2, р. 91-101. Киевская редакция. Всесоюзный центр переводов научно-технической литературы. N" КГ-70241.

15. 1989.

Патент Польши N 104587, кл. В 01 0 33/06, 1980 (прототип).

Касаткин А.Г, Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Химия, 1971, 80- 83.

Родионова О.Г., Черкез Г.С. Определение оптимальных параметров процесса флокуляционной агломерации глинистых шламов калийных производств. ЖПХ, N. 1, 1987, с. 118-122, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ

АГЛОМЕРАЦИИ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

ОСАДКОЫ СФЛОКУЛИРОВАННЫХ СУСПЕНЗИЙ (57) Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для переработки суспензий с предварительно сфлокулированной твердой фазой, путем ее сферической агломерации и фильтрующим обезвоживанием и может найти применение в производстве калийных удобрений на. 50 1671337 А1 стадии разделения суспенэии глинисто-солевого шлама, жидкая фаза которой насыщена по хлористому натрию и хлористому калию, а также при очистке проиэводствен ных сточных вод химической, металлургиче ской и других отраслей промышленности.

Особенностью является то, что в устройстве для непрерывной агломерации и обезвоживания осадков сфлокулированных суспенэий включающем наклонный барабан с перфорированной стенкой, установленный с воэ можностью вращения вокруг своей оси, на внутренней поверхности котсрого расположены вдоль его образующей агломерационные пороги и закреплена фильтрующая сетка, участок барабана длиной I1, со стороны загрузки выполнен со сплошной стенкой, а на оставшейся части барабана перфорация выполнена чередующейся с участками сплошной его стенки, при этом агломерационные пороги расположены на сплошных участках барабана, а сетка выполнена гибкой с возможностью прогиба и укреплена плоскими пластинами параллельными оси барабана, причем I! =- 10 Iz, S = 5 Iz, где I! — длина сплошного участка барабана со стороны загрузки, м, S — шаг чередования участков барабана со сплошной и перфорированной стенкой, м, Iz — длина участка со сплошной стенкой, м. Таким образом, уменьшается влажность осадка, повышается производительность и сокращается унос твердой фазы с фильтратом при разделении предварительно сфлокулированной суспензии. 6 ил, 1671337

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для переработки суспензий с предварительно сфлокулированной твердой фазой путем ее сферической агломерации и фильтрующим обезвоживанием и может быть использовано в производстве калийных удобрений на с1адии разделения суспензии глинисто-солевого шлама, жидкая фаза которой насыщена по хлористому натрию и хлористому кали)о, а также при очистке производственных сточных вод химической, металлургической и других отраслей промышленности.

Цель изобретения -- уменьшение влажности осадка, снижение уноса твердой фазы с фильтра гом и повышение производительности за счет обеспечения возможности проведения поочередно с обезвоживанием, агломерирования осадка, без отвода жидкой фазы с выравниванием ее концентрации в осадке, а также исключения повторного дробления агломератов при ре-! енерации сетки.

На фиг, представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 — сечение барабана по

А- А на фиг, 1; на фиг. 3 — сечение барабана по Б — Б на фиг, 1; на фиг. 4 — сечение бараба)(а по В-В на фиг. 1: на фиг, 5 — вариант крепления грузов для выгибания фильтруют(ей сетки. На фиг. 6- вариант выполнения элcìå)4òà для креп )pния фильтрующей сетки.

Устройство для непрерывной агf)QMopd ции и обезвоживания осадков сфлокулироBB)4Hb(x суспензий включает наклонный под углом а бар" áàí 1 с внутренним диаметром

D и установленный на роликовых опорах 2 с воэможностью вращения вокруг своей оси с угловой скоростью о). Барабан 1 на участке длиной l1 со стороны загрузки выпол(:ен со сплошной сте),кой 3, а ) а оставшейся части

Г)арабана перфорированная стенка 4 чередуется участками длиной Iz со сплошной с енкой 5 и шагом чередования S, при этом на участках со сплошными стенками 3 и

5 расположены вдоль образу)ощей барабана 1 агломерационные пороги 6, предназначеннь(е для интенсификации агломерации и выравнивания перемешиванием содержания жидкой фазы по сечению осадка. Значение величин I>, Iz u

S выбраны и з у с л о в и я I l — 1 0 I z; S =- 5 I z, грЕ IZ = (2,0 — 3,2) !г () (1), гре

ct) 0 /> (0 — llðîèçâîäëòcëü(4îñòü устройства по твердой фазе, кг/с; а — угловая скорость вращения барабан", рад/с; Π— внутренний диаметр барабана, м; р- плотность твердой

55 фазы, кгlм; С вЂ” концентрация твердой фаз, зы суспенэий в пита)(ии, кг/к(, что обусловлено необходимостью ) роведения на участке длиной !4 со сплг)шной стенкой 3 агломерации без отвода жидкой фазы для получения агломератов твердой фазы с узкой полидисперсность)о и уменьшения уноса твердой фазы на участках с перфорированной стенкой 4, при этом значение величины !4 получено полуэмпирически с учетом нестационарности процесса агломерации, моделируемого модифицированным критерием гомохронности, равным

Но = (2).

Q в D рl) С

Его значение для нестационарных гидродинамичегких процессов агломерации, смешения и фильтрования, имеющих место в нашем случае, получено иэ общего уравнения гидродинамики Навье-Стокса, при этом нестационарный член этого уравнения име(4W W. ет видр -- — p — (3), где w v T характерные

<) I скорость и время соответственно, р — плотность вещества. Соотношение между этой р И величиной и силой инерции Р— — - (где !в ! характерный линейный размер) дает значеW Т ние критерия гомохронности Но = (4);

Для нашего случая эа характерный линейный размер принята длина участков Iz co сплошной стенкой и агломерационными порогами.

В качестве характерной скорости принята линейная скорость внутренней погерхности барабана w =- (i> О/2, а эа характерное время — величина

/6 С т = — = — -- — (5). Г1одставляя значения для w

Q и г в уравнение (4) и опуская постоянные, Q получаем H() — — (2). в.0 р6 С

Гаким образом, полученный критерий определяет эффективность нестационарного процесса, а его величина для агломерации смешения и фильтрования позволяет моделировать эти процессы из условия H() =- сопэт для каждого из них.

Увеличение величины !! больше указанно:-о предела приводит к росту полидисперсности агломератов твердой фазы с получением крупных рыхлых агломератов и высоким содержанием влаги в осадке на выходе из аппарата, а уменьшение !! ниже y(:азанного предела при узкой полидисперсности агломератов предопределяе (получение мел:и> агломератов с по16;1337 следующим увеличением уносз их фильтратом на участках с перфорированной стенкой 4, Значение величины S выбрано иэ условия необходимости обезвоживания и агломерации твердой фазы на участках с перфорированной стенкой 4 с длиной, равной разности (S — 1 ), и последующего выравнивания содержания жидкой фазы в поперечном сечении осадка на участках длиной 12 со сплошной стенкой 5. Это обусловлено тем, что на длине (S -12) происходит не только гравитэционное обезвоживание твердой фазы, но и ее гравитационное осэждение в нижней части барабана, и поэтому при одновременном агломерировании твердой фазы окатыванием у фильтрующеи сетки 8 образуются более крупные агломераты с уменьшением их размера по высоте осадка, а в отслоенной жидкой фазе, рзсполо женной под осадком, находятся наиболее мелкие агломераты твердой фазы, которые, фильтруясь через осадок, закупоривают поры между агломератами и снижают эффективность обеэвоживзния.

Поэтому превышение длины S - l приводит либо к снижению удельной производительности устроиства, либо к увеличению полидисперсности и влажности осадка, а уменьшение ниже указанно о предела к снижению среднего размера агломератов и их повышенному уносу с фильтратом.

Участки со сплошной с енкой 5 длиной

12 предназначены для возможносги выравнивания содержания жидкой фазы в осадке без ее отвода с проведениегл одновременно агломерирования окатыванием наиболее мелкой фракции агломератов благодаря перемешивэющему и сбрасывэющему воэдеиствию згломерационных порогов 6. а длина

12 выбрана также из условий нестзционзрности процесса выравнивания содержания жидкой и твердой фаз в продольном сечении осадка, который также определяется критерием Но, причем увеличение этои длины выше указанных пределов уменьшает длину участков с перфорировэнной стенкой 4, э уменьшение не позволяст достигнуть необходимой сгепени выравнивания жидкой фазы в осадке, что в обоих случаях приводит к невозможности достижения поставленной цели.

Фильтрующая сетка 7, расположенная на внутренней поверхности барабана 1, выполнена гибкой с воэможностью прогиба и укреплена с помощью плоских пластин 8, расположенных параллельно оси барабана

1, что позволяет проводить регенерацию фильтрующей сетки 7 путем ее выгибания внутрь барабана 1, либо за счет ее собствен10

?5

55 ного веса и веса î"- зтков твердой фазы. либо эа счет грузов 9, укрепленных на внутренней поверхности барабана 1 параллельно его образующей и закрепленных на нелл между фильгрующей сеткой 7. Грузы 9 могут быгь выполнены, например, в фооме цепей, отдельные звенья которых прикреплены к внутренней поверхности барабана 1 с в агом приблизительно равным !р.

Барабан 1 снабжен кожухом 10 для сброса фильтратэ с патрубком 11 для его отвода.

Привод барабана осуществляется от электродвигателя 12 через вэризтор 13 и зубчатую передачу 14.

Работа устройства осуществляетгя следующим образовал.

Суспензия с концентрацией твердой фазы С (кг/кг) обрзбэтывзется флокулянтом при интенсивном перемешивзнии в отдельном аппарате (не показан) и непрерывно поступает из него с расходом 0 по твердой фазе в барабан 1 со стороны загрузки. При этом барабан 1 вращается с угловой скоростью «I (рзд/c), Вследствие окатывающего воэдейгтвия внутренней поверхности баpahaIIa 1 и перемешивзнии г. помощью агломерэционных порогов б на длине II барабана 1 со сплошной сгенкой 5 непрерывно осуществляется процесс флокуляционной агломерации твердой фээы по механизму орто-перикинетической агломерации эз счеT пере лещения и окатывания твердои gaaII в суспензии вдоль криволинейной внутреннеи поверхности барабана

1, нереMf .IIjèIIàIIèI . и сталкивание флокул друг с другом, образуя з ло лерз ы. По мере продвижения вдоль длины ll рззме ll I aIllo мерзтов увеличиваются и их размер в конце участка II составляе 100 300 мкм, а сами агломераты имеют рыхлую структуру. Суспензия таких агломератов попзд,,ет далее нэ у IacxoI. с перфорированной стенкой 4, на котором происходит обезвоживание за счет гравитационной фильтрации через филь грующую сетку 7 под действием гидростэтического напора жидкой фазы, при эгом одновременно с обезвоживанием осуществляется агломерировэние и уплотнечие твердой фазы (механический синерезис) с ростом размеров агломератов за счет агрегирования с более мелким11 агломератами. При этом интенсивность роста агломератов и их уплотнения зэ счет агрегирования и механического синепезиса различна по высоте слоя осадка. образующегося на фильтрующей сетке 7, причем наиболее плотные крупные агломераты образуются у фильтрующей сетки 7 как за счет сж имающего давления высоты слоя, так и за счет большего градиента скорости ока1671337 тывания у фильтрующей сетки 7. Кроме того, в конце этого участка длиной S -- Iz с перфорированной стенкой 4 и фильтрующей сетки

7 происходит разделение сфлокулированной суспензии на жидкую фазу и осадок, при этом в жидкой (отслоенной) фазе находятся наиболее мелкие агломераты.

При дальнейшем продвижении эа счет угла наклона а сгущенная суспензия поступает на участок длиной Iz со сплошной стенкой 4 и порогами 6, где осуществляется без отвода жидкой фазы выравнивание распределений ее содержания в поперечном сечении слоя сгущенной суспензии агломератов благодаря перемешивающему воздействию порогов 4, которые одновременно осуществляют процесс агломерирования окатыванием и уплотнением агломератов с уменьшением степени полидисперсности агломератов твердой фазы, так как наиболее мелкие агломераты, обладая большей поверхностной энергией когезии, флокули- руют между собой, что позволяет по мере продвижения осадка агломератов далее на участок длиной S — Lz с перфорированной стенкой 5 и фильтрующей сеткой 7 уменьшить их унос с фильтратом, при этом как и ранее на этом участке происходит дальнейшее обезвоживание и уплотнение агломератов осадка твердой фазы, Таким образом, перемещаясь поочередно с участка на участок со сплошной стенкой 4 и с перфорированной стенкой 6, твердая фаза агломерируется, уплотняется и обезвоживается.

Выгрузка осадка агломератов осуществляется со стороны разгрузочного торца. Жидкая фаза собирается в кожухе 11 и отводится по патрубку 12 для дальнейшего использования. Регенерация гибкой фильтрующей сетки 7 благодаря ее креплению с помощью плоских пластин 8, установленных параллельно оси барабана, ос,есвляется за каждый оборот барабана, когда участки фильтрующей сетки 7 находятся в верхней половине барабана 1, за счет ее выгибания внутрь барабана под действием ее собственного веса и грузов 9, выполненных в форме цепей, причем и цепи эа счет воэможности перемещения отходят от внутренней поверхности барабана, сбрасывая тем самым осадок твердой фазы и обеспечивая регенерацию фильтрующей сетки 5 без

5 динамического воздействия на осадок, что исключает воэможность дробления отдельных агломератов твердой фазы и последующий унос их с фильтратом.

10 Формула изобретения

Устройство для непрерывной агломерации и обезвоживания осадков сфлокулированных суспенэий, включающее наклонный барабан с перфорированной стенкой, уста15 новленный с возможностью вращения вокруг своей оси, на внутренней поверхности которого расположены вдоль его образующей агломерационные пороги и закреплена фильтрующая сетка, о т л и ч а ю щ е е с я

20 тем, что, с целью уменьшения влажности осадка. снижения уноса твердой фазы с фильтратом и повышения производительности за счет обеспечения возможности проведения поочередно с обезвоживанием

25 агломерирования осадка без отвода жидкой фазы с выравниванием ее концентрации в осадке, а также исключения повторного дробления агломератов при регенерации сетки, участок барабана дли30 ной 11 со стороны загрузки выполнены со сплошной стенкой, а на оставшейся части барабана перфорация выполнена чередующейся с участками сплошной его стенки, при этом агломерационные пороги распо35 ложены на сплошных участках барабана, а сетка выполнена гибкой с возможностью прогиба и укреплена плоскими пластинами параллельными оси барабана, причем, I> =10 1г

40 S=5 12, где Ii — длина сплошного участка барабана со стороны загрузки, м;

S — шаг чередования участков барабана со сплошной и перфорированной стен45 кой, м;

1 — длина участка со сплошной стенкой, м.

1671337

1671337

Сост а вител ь А. Тазова

Редактор Е. Полионова Техред М,Моргентал Корректор M. Пожо

Заказ 2786 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1130;35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издэ ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1О1