Способ обезвоживания суспензий

 

Изобретение относится к области процессов разделения твердой и жидкой фаз гетерогенной системы и может быть использовано при очистке сточных вод, в угледобывающей, углехимической, горнорудной, пищевой, химической промышленности, индустрии строительных материалов при выделении твердой фазы целевого компонента из суспензии. Способ включает последовательную обработку суспензии анионным и катионным флокулянтами с последующим отделением твердой фазы от жидкой фазы. В качестве флокулянта использован раствор полиакриламида и/или его сополимеров. Способ обеспечивает повышение производительности по отделению твердой фазы при снижении влажности осадка и содержания твердой фазы в жидкой фазе. 7 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области процессов разделения твердой и жидкой фаз гетерогенной системы и может быть использовано при очистке сточных вод, в угледобывающей, углехимической, горнорудной, пищевой, химической промышленности, индустрии строительных материалов при выделении твердой фазы целевого компонента из суспензии.

Частным случаем разделения гетерогенной системы является обезвоживание суспензии, т. е. выделение твердой фазы из гетерогенной системы. Именно этот процесс и лежит в основе большинства промышленных производств, использующих а качестве технологических сред суспензии. При обезвоживании суспензии существенным является перед разделением получить крупные, механически устойчивые частицы твердой фазы. Наличие таких частиц обеспечивает получение механически устойчивого осадка, легко отдающего влагу, особенно при использовании фильтр-прессов.

Известен способ флокуляции угольных шламов (DE, заявка 3439842), включающий перемешивание суспензии шлама одновременно с флокулянтом в анионной форме и флокулянтом в катионной форме, причем флокулянт в анионной форме имеет сравнительно низкую молекулярную массу и высокую анионную активность, а флокулянт в катионной форме имеет высокую молекулярную массу и низкую катионную активность.

Известен способ удаления ила из угольных шламов (SU, авторское свидетельство 212895) путем использования коагулянтов на основе паразамещенного фенола винилацетиленовой структуры, а также на основе полиакриламида, причем оба коагулянта вводят в суспензию одновременно.

Известен способ сгущения продуктов обогащения (SU, авторское свидетельство 232870) путем одновременного введения флокулянта на основе полиакриламида, а также кремнийорганических соединений.

Известен способ очистки рассолов (SU, авторское свидетельство 367873) путем последовательного введения в рассол сульфата железа (II), силиката натрия и полиакриламида.

Известен способ отделения взвешенных частиц из водного раствора (SU, авторское свидетельство 528039) путем последовательного введения в раствор, находящийся в смесителе, двух флокулянтов: неорганического и полиакриламида.

Известен способ обезвоживания суспензии (SU, авторское свидетельство 644506). Включающий разделение суспензии на два потока, введение в первый поток флокулянта катионного типа, а во второй поток - флокулянта анионного типа, соединение потоков и выделение твердой фазы.

Недостатками всех указанных способов следует признать их низкую эффективность, обусловленную низким качеством получаемого осадка, слабо отдающего влагу и склонного к саморазрушению.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке эффективного способа обезвоживания суспензии.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в повышении производительности по отделению твердой фазы при снижении влажности осадка и содержания твердой фазы в жидкой фазе.

Указанный технический результат достигается использованием следующей совокупности операций. Предварительно определяют содержание твердой фазы и ее зольность. Затем суспензию последовательно обрабатывают в аппарате для перемешивания раствором полиакриламида и/или его сополимеров в анионной форме, самотеком переводят в следующий аппарат для перемешивания и в процессе перевода обрабатывают суспензию раствором полиакриламида и/или его сополимеров в катионной форме, причем количество полиакриламида и/или его сополимеров в катионной форме, по меньшей мере, не превышает количество полиакриламида и/или его сополимеров в анионной форме, переводят обработанную суспензию на ленточный фильтр-пресс с последующим отделением твердой фазы. Предпочтительно используют соотношение анионной и катионной форм полиакриламида и/или его сополимеров от 2:1 до 1:1. Преимущественно используют растворы флокулянтов с концентрацией от 0,03 до 0,07%.

Предпочтительно отделение твердой фазы осуществляют отжимом. Способ может быть реализован при обработке суспензии угольных шламов, суспензии минерального сырья, суспензии отходов производства (сточных вод).

Способ может быть осуществлен следующим образом. Определяют содержание твердой фазы и ее зольность в суспензии. Рассчитывают общее количество подаваемого флокулянта. Исходную суспензию подают в аппарат для перемешивания, куда затем вводят 0,03 - 0,07% раствор полиакриламида и/или его сополимеров в анионной форме в количестве примерно 40% от рассчитанного. Осуществляют перемешивание суспензии с раствором полиакриламида и/или его сополимеров в анионной форме в течение от 5 до 30 с. Затем полученная смесь самотеком перемещается в следующий аппарат для перемешивания, причем в процессе перемещения суспензии в нее вводят 0,03 - 0,07% раствор полиакриламида и/или его сополимеров в катионной форме. Вместе с раствором полиакриламида и/или его сополимера в катионной форме в поток суспензии возможно дополнительное введение раствора полиакриламида и/или его сополимеров в анионной форме. Полученная кондиционированная суспензия поступает на ленточный фильтр-пресс, на котором происходит отделение твердой фазы от жидкой фазы.

На практике способ реализуют следующим образом.

Суспензия флотоконцентрата содержит 200 кг/м³ твердой фазы при ее зольности 39% и содержании в твердой фазе класса крупностью менее 0,074 мм - 55%. Было определено, что необходимо ввести суммарно примерно 108 г флокулянта на тонну суспензии. Были приготовлены 0,05% водные растворы полиакриламида в анионной форме и полиакриламида в катионной форме. В аппарат для перемешивания (контактный чан) закачали исходную суспензию флотоконцентрата. Из дозатора ввели рассчитанное предварительно количество указанного раствора полиакриламида в анионной форме. После перемешивания в течение 25 сек суспензия по трубе самотеком поступила в ершовый смеситель. В процессе перетекания в суспензию ввели рассчитанное количество раствора полиакриламида в анионной форме. Суммарная доза флокулянта составила 109 г на тонну суспензии. Кондиционированная суспензия самотеком поступила на ленточный фильтр-пресс, на котором и было произведено отделение твердой фазы (осадка) от жидкой фазы.

Благодаря использованию всей вышеуказанной совокупности признаков стало возможно получение кондиционированного, механически устойчивого осадка, легко отдающего воду при обработке механическими средствами давления.

Все вышеизложенное позволяет повысить производительность по отделению твердой фазы из-за уменьшения потерь, при снижении влажности осадка и содержания твердой фазы в жидкой фазе.

Формула изобретения

1. Способ обезвоживания суспензий, включающий обработку суспензии катионным и анионным флокулянтами с последующим отделением твердой фазы от жидкой фазы, отличающийся тем, что предварительно определяют содержание твердой фазы и ее зольность, затем суспензию последовательно обрабатывают в аппарате для перемешивания раствором полиакриламида и/или его сополимеров в анионной форме, самотеком переводят в следующий аппарат для перемешивания и в процессе перевода обрабатывают суспензию раствором полиакриламида и/или его сополимеров в катионной форме, причем количество полиакриламида и/или его сополимеров в катионной форме, по меньшей мере, не превышает количество полиакриламида и/или его сополимеров в анионной форме, переводят обработанную суспензию на ленточный фильтр-пресс с последующим отделением твердой фазы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют соотношение анионной и катионной форм полиакриламида и/или его сополимера равное, 2:1 - 1:1.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют растворы флокулянтов с концентрацией 0,03 - 0,07%.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение твердой фазы осуществляют отжимом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатывают суспензию угольных шламов.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обрабатывают суспензию минерального сырья.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатывают суспензию отходов производства.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатывают сточные воды.