Устройство для приготовления и дозирования рабочих растворов реагентов полимерного типа

 

Использование: системы водоснабжения горнорудных предприятий, качественное приготовление и дозирование полимерных реагентов для селективного и флокуляционного воздействия на взвешенные вещества. Сущность изобретения: кроме загрузочного бункера, питателя, устройства для измельчения гранул реагента, насоса, растворной и расходной емкостей устройство содержит смеситель с регулируемым градиентом скорости, вибратор, устройства для контроля качества раствора, аппарат направленного изменения градиента напряженности при магнитной обработке раствора, контур локальной водоочистки. Расходный бак выполнен из двух соединенных между собой трубами емкостей, а смеситель и перемешивающее устройство имеют особую конструкцию. Устройство позволяет снизить расход товарного реагента за счет качественного растворения и увеличения эффективности его воздействия на минеральные гидросмеси. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к водоочистке и может быть использовано в горной промышленности для очистки оборотных и сточных вод транспортно-обогатительных комплексов.

Известно устройство для приготовления рабочих растворов реагентов, состоящее из растворного бака, циркулирующего насоса, трубопроводов, вентилей [1] Недостатком устройства является низкая эффективность работы при приготовлении высоковязких рабочих растворов. Это обусловлено низкой скоростью растворения и небольшой производительностью.

Известно также устройство для растворения и дозирования рабочих растворов реагентов полимерного типа, разработанное в АКХ им. Панфилова, которое состоит из растворного и расходного баков, причем первый служит загрузочным бункером, циркуляционного насоса, расположенного между растворным и расходным баками, дозатора и эжектора на выходе расходного бака [2] Недостатком устройства является невозможность качественного приготовления рабочего раствора реагента из спрессованных или слипшихся, а также увлажненных гранул реагента. При перемешивании реагента в таком состоянии с водой образуются сгустки, которые, циркулируя, забивают трубопроводы, вентили, эжектор, что приводит к простоям для прочистки. Образованные сгустки являются труднорастворимыми и по этой причине невозможно добиться точно заданной концентрации рабочего раствора реагента. При этом увеличивается расход сухого реагента.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является установка для дозированного приготовления растворов реагентов полимерного типа, содержащая загрузочный бункер, на выходе которого размещен измельчитель в виде шнекового гранулятора, растворный бак, оснащенный мешалкой, к которому присоединен циркуляционный насос, смеситель [3] Указанная установка обладает следующими недостатками.

Разгрузочное отверстие бункера будет периодически забиваться комками реагента, особенно при повышенной влажности воздуха или самого реагента. Зависание и закупорка отверстия комками реагента вызовет неравномерную его подачу, что отрицательно повлияет на качество приготовляемого раствора, а время, затраченное на прочистку, снизит удельную производительность установки.

Специфика процесса приготовления растворов полимерных реагентов характеризуется значительными колебаниями концентрации растворенного реагента в единице объема. Это связано с физическими и химическими свойствами приготовляемого раствора (активные группы молекул реагента могут испаряться, изменять свою конфигурацию, изменять концентрацию под действием гравитационных сил и т.д.).

Только постоянно регулируемым активным или пассивным перемешиванием можно точно поддерживать заданную концентрацию раствора на выходе.

При отсутствии контролирующей аппаратуры и перепускной системы невозможно приготовить качественный раствор.

Конструкция расходного бака не позволяет равномерно распределить энергию потока по всему объему. Это вызовет неравномерное распределение или расслоение раствора реагента в объеме расходного бака, что снизит качество раствора на выходе.

Отсутствие возможности приготовления раствора реагента с использованием загрязненной (например, взвешенными веществами) воды, так как выпавшая в осадок взвесь закупорит трубопроводы, вентили, патрубки.

Техническим эффектом изобретения является улучшение качества приготавливаемого раствора.

Это достигается тем, что в устройстве для приготовления и дозирования реагентов полимерного типа, содержащем загрузочный бункер, соединенный с устройством для измельчения реагента, смеситель, растворный бак, циркуляционный насос, согласно изобретению, имеется вибратор, установленный на выходе загрузочного бункера, устройство для контроля качества раствора, аппарат направленного изменения градиента напряженности при магнитной обработке раствора и контур локальной водоочистки, дозатор и расходный бак, соединенный с растворным баком. Расходный бак состоит из двух емкостей, связанных в верхней и нижней части трубами, и соединен с помощью трубопроводов с устройством для контроля качества рабочего раствора, аппаратом направленного изменения градиента напряженности при магнитной обработке воды и контуром локальной водоочистки, который через трубопровод также связан с растворным баком, выполненным с регулируемым градиентом скорости. При этом циркуляционный насос дополнительно соединен с расходными баками, а дозатор установлен перед аппаратом направленного изменения градиента напряженности при магнитной обработке раствора, расположенным на выходе установки. Кроме того, смеситель включает загрузочную воронку, два полукруглых корпуса, в верхней части которых расположены перфорированные полукольца. Кроме того, растворный бак выполнен в виде цилиндра с конусообразным дном и снабжен мешалкой, состоящей из четырех, расположенных под углом лопастей, выполненных в виде рамок трапециевидной формы, укрепленных на валу, причем соотношение длин верхней и нижней стороны каждой рамки составляет 2:1, а высоты и диаметра цилиндра 1: 1, при этом растворный бак в нижней части имеет тангенциальный патрубок, соединенный с трубопроводом. Кроме того, контур локальной водоочистки включает тонкослойный отстойник, связанный через трубопровод с баком для слива.

Установка вибратора на выходе загрузочного бункера позволяет исключить зависание гранул (кусков) реагента и обеспечить его равномерную подачу. Конструкция смесителя выполнена таким образом, что попадающая в него с двух сторон под давлением вода с помощью двух перфорированных полуколец распределяется в корпусе смесителя, образуя водяную воронку с углом 90^о, в которой происходит надежный захват падающих под собственной силой тяжести измельченных гранул для транспортирования их по трубопроводу в растворный бак.

Конструкция мешалки и растворного бака позволяет равномерно распределить частично "набухшие" гранулы реагента в воде по всему объему бака как на начальном этапе растворения, так и на конечном, что значительно ускоряет процесс растворения, достигается это за счет большого градиента скорости перемешивания в верхней части и меньшего в нижней. Приготавливаемая смесь в начальной стадии растворения полимеров водой в растворном баке имеет в верхней и нижней его части различную плотность, так как "набухшие" гранулы будут выталкиваться смесью в верхнюю часть, поэтому для недопущения образования труднорастворимых сгустков необходимо создание большего градиента скорости (G τ ) перемешивания. Следовательно, равномерное распределение гранул реагента в объеме воды способствует получению более качественного рабочего раствора, реагента полимерного типа.

Расходный бак состоит из двух прямоугольных емкостей, которые в верхней и нижней части соединены трубами. Такая конструкция бака позволяет повысить качество и скорость приготовления однородного рабочего раствора, так как многократная циркуляция концентрированной массы реагента в заданном объеме способствует максимальной скорости гидролиза, а соединение баков трубами в верхней и нижней части способствует полному выпуску раствора реагента при дозировании и облегчает монтажные работы при изготовлении.

Контур локальной водоочистки позволяет очистить поступающий растворитель (воду) от тонких твердых взвесей непосредственно перед процессом приготовления раствора реагента. Это способствует улучшению качества приготовления рабочего раствора, исключает зарастание внутренних частей водопроводов и вентилей.

На фиг. 1 изображена схема устройства для приготовления и дозирования реагентов; на фиг. 2 растворный бак; на фиг. 3 то же, вид сверху; на фиг. 4 смеситель; на фиг. 5 разрез А-А на фиг. 4.

Устройство для приготовления и дозирования рабочих растворов реагентов содержит последовательно расположенные загрузочный бункер 1, вибратор 2, устройство 3 для измельчения реагента, смеситель 4, связанный через транспортирующий трубопровод 5 с растворным баком 6 и водоводом 7, а также редуктор 8 и электродвигатель 9, расположенные над растворным баком с патрубком 10. Расходный бак состоит из емкостей 11 и 12, последняя имеет патрубок с задвижками 13. Емкости соединены верхней трубой 14 и нижней 15. Устройство содержит циркуляционный насос 16, через циркулирующий трубопровод 17 соединенный с емкостью 12 расходного бака и трубопроводом свежей воды 18, выпускной трубопровод 19, с которым связано устройство контроля качества раствора, включающее прибор 20 для контроля плотности, серводвигатель 21 и двухходовую задвижку 22, соединенную с трубопроводом возврата 23, связанного с емкостью 11 расходного бака, и трубопроводом готового раствора, на котором установлен дозатор 25, после которого установлен аппарат 26 направленного изменения градиента напряженности при магнитной обработке раствора.

Дозатор 25 через трубопровод связан с резервным баком 27. Устройство также содержит контур локальной водоочистки 28, состоящий из тонкослойного отстойника 29, соединенного с баком для слива 30. Кроме того, оно снабжено запорными регулируемыми вентилями 31-41. Смеситель 4 (фиг.4 и 5) состоит из двух полукруглых корпусов 42 с нижней конусной частью 43, загрузочной воронки 44, двух перфорированных полуколец 45. Водовод 7 связан с каждой цилиндрической частью полукруглых корпусов 42, а транспортный трубопровод 5 соединен с нижней конусной частью 43.

Растворный бак 6 (фиг.2) состоит из цилиндрической емкости 46 с конусообразным дном, в центре которого находится выпускной патрубок 47, соединенный с циркулирующим трубопроводом 17, транспортирующий трубопровод 5 тангенциально связан с нижней частью цилиндрической емкости 46 на уровне нижних частей четырех трапециевидных лопастей 48, центрального вала 49, крепежной крестовины 50 с подшипником 51.

Устройство работает следующим образом.

Заполняют расходный бак. Для этого производят открытие вентиля 31, вентили (32-41) закрыты. Включением насоса 16 производят закачку воды из водоисточника (не показан). После заполнения емкостей 11 и 12 открывают вентиль 39, перекрывают вентиль 31.

Для приготовления рабочего раствора реагента полимерного типа приводят во вращение лопасти 48 с помощью редуктора 8 и электродвигателя 9. Включают устройство 3 для измельчения реагента. Засыпают реагент в загрузочный бункер 1. Одновременно включают вибратор 2 и открывают вентили (33, 40, 36). Определенная порция сухого реагента, измельчаясь в устройстве 3, поступает в загрузочную воронку 44 смесителя 4, где измельченные гранулы захватываются струями воды и поступают по транспортирующему трубопроводу 5, который тангенциально соединен с растворным баком 6. Избыток воды самотеком удаляется через патрубок 10 в емкость 12. После заполнения растворного бака 6 реагентом и водой перекрывают вентили (33, 40, 36), отключают насос 16 и производят приготовление концентрированного раствора реагента. Для приготовления и дозирования рабочего раствора реагента включают насос 16, постепенно открывают вентиль 34, выкачивая концентрированный раствор реагента в расходные емкости 11 и 12. Перекрывают вентиль 34, отключают электродвигатель 9, производят циркуляцию раствора из емкости 12 в емкость 11 через верхнюю трубу 14 и нижнюю трубу 15. Открывают вентиль 32 и по выпускному трубопроводу 19 и трубопроводу возврата 23 пропускают раствор реагента. Включают прибор для контроля плотности 20 и при заданном значении производят включение сервоэлектродвигателя 21, обеспечивающего открытие тракта готового раствора и перекрытие трубопровода возврата 23. Готовый раствор реагента поступает или в резервный бак 27 открытием вентиля 38, или на дозатор 25. После дозатора раствор реагента по трубопроводу поступает в аппарат 26 направленного изменения напряженности магнитного поля для дополнительного растяжения цепи макромолекул дозируемого раствора.

Для очистки технической воды от взвешенных веществ, используемой для приготовления раствора, открывают вентили 31, 35, 41 и включают насос 16, затем вентили 32, 34, 36, 37, 35, 39, 38, 40 перекрывают. Выпадающую взвесь постоянно удаляют из тонкослойного отстойника 29. Осветленный слив по водоводу поступает в бак для сливной воды 30, откуда насосом 16 при закрывании вентиля 33 закачивается в расходный и растворный баки.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ДОЗИРОВАНИЯ РАБОЧИХ РАСТВОРОВ РЕАГЕНТОВ ПОЛИМЕРНОГО ТИПА, содержащее последовательно соединенные загрузочный бункер, устройство для измельчения реагента, смеситель, растворный бак и циркуляционный насос, отличающееся тем, что она дополнительно снабжена вибратором, установленным на выходе загрузочного бункера, устройством для контроля качества раствора, аппаратом направленного изменения напряженности при магнитной обработке раствора, контуром локальной водоочистки, дозатором и расходным баком, соединенным с растворным баком и выполненным из двух емкостей, связанных в верхней и нижней частях трубами, при этом расходный бак соединен с помощью трубопроводов с устройством для контроля качества рабочего раствора, аппаратом направленного изменения градиента напряженности при магнитной обработке раствора и контуром локальной водоочистки, который через трубопровод связан с растворным баком, выполненным с регулируемым градиентом скорости, а циркуляционный насос дополнительно соединен с расходными баками, дозатор установлен перед аппаратом направленного изменения градиента напряженности при магнитной обработке, расположенным на выходе установки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смеситель включает загрузочную воронку, два полукруглых корпуса, в верхней части которых расположены перфорированные полукольца.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что растворный бак выполнен в виде цилиндра с конусообразным дном и снабжен мешалкой, состоящей из четырех расположенных под углом лопастей, выполненных в виде рамок трапециевидной формы, укрепленных на валу, причем соотношение длин верхней и нижней сторон рамки составляет 2 1, а высоты и диаметра цилиндра 1 1, при этом растворный бак в нижней части имеет тангенциальный патрубок, соединенный с трубопроводом.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контур локальной водоочистки включает тонкослойный отстойник, связанный через трубопровод с баком для слива.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5