Аппарат для осветления малоконцентрированных суспензий

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАКИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)931718 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08. 07. 77 (21) 2504795/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 30. 05. 82 Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 01 06. 82 (51)М. Кл.

С 02 F 1/52

11тиударстааеый комитет

СССР до делам изабретаиий и открытий (53) УД3 628.162.

5(088. 8) И. А. Якубович, В. А. Толкачев, Л. А. Руденко, А. И. Скрипин, А. Л. Левченко, В. И. алин . и Н. С. Байрак

1

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (Я) АППАРАТ ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯ ИАЛОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ

СУСПЕНЗИЯ

Изобретение относится к осветле нию малоконцентрированных суспензий и может быть использовано в химической технологии, гйдрометаллургии и водоочистке.

Известна конструкция осветлителя воды, содержащая цилиндроконическйй корпус с узлами подвода исходной суспензии и вывода разделенных фаэ (1); ь-.

Однако работа такого аппарата при осветлении малоконцентрированных суспензий характеризуется недостаточно равномерным распределением потока по сечению защитной эоны вследствие наличия флуктуаций в фильтрующей зоне, что в итоге приводит к получению растворов невысокой прозрачности и снижению коэффициента обьемного использования аппарата. Причиной выноса взвесей из фильтрующей зоны в защитную и далее из аппарата является образование локальных восходящих струйных потоков с повышенными скоростями, 1 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 дре.нажных 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 по«верхности решетки составляет 5-15о.

На фиг. 1 представлен предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг. 2 график зависимости изменения содержания вэвесей в осветленном растворе по высоте защитной эоны.

3 93171

Аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с желобом 2 для отвода ос- ветленного 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, выполненными, преимущественно, в виде трубчатых коллекторов 4 с наклонными соплами 5, угол наклона которых к поверхности решетки 3 составляет

5-15". Трубчатые коллекторы могут быть соединены с напорной линией 6 подачи оборотного смывного раствора. го

Для ввода потока исходной суспензии в нижней конической части аппарата имеется система распределительных труб 7 с коническими соплами.

Осветлитель оснащен воздухоотделителем 8 и шламоуплотнителем 9 (могут быть встроенными и выносными), прибором 10 автоматического регулирования и клапаном 11.

Аппарат работает слудующим образо зом.

Исходная суспензия в смеси с флокулирующим реагечтом через воздухоотделитель 8 и систему распределительных труб 7, обеспечивающую вращательное движение потока, поступает в ниж- З нюю 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 слой взвешенных флокул. Четкая граница раздела фаз в осветлителе регулируется и поддерживается на постоянном уровне прибором 10 автоматического регулирования. Избыток взвеси из взвешенного слоя непрерывно автоматически отводится через шламоуплотнитель 9. На выходе из взвешенного фильтра раствор осветляется, далее

8 4 содержание взвесей по высоте защитной зоны в осветленном растворе резко (скачкообразно) снижается после каждой .решетки 3 (кривая ll на фиг.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 4 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 1. 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 (Н » „+2,1 м) через каждые 300 мм.

В качестве исходной используют кислую минеральную суспензию с содер. жанием вз весей О, 5 — 2, 5 г/л, полученную в процессе гидрометаллургической переработки руд редких металлов.

Твердую фазу суспензии, предстваленную классом 0,074 мм 100, эффективно флокулируют при воздействии 0,023ного водного раствора полиакриламида. Эквивалентный размер флокул, формирующих фильтрующий слой, не превышает 0,50 мм.

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

В результате испытаний двух вариантов конструкции полупромышленного осветлителя получают показатели осветления раствора, представленные в табл. 1.. 931718

Таблица

Содержание взвесей в пробах раствора по высоте защитной, эоны, г/л

Расстояние от границы раздела фаз до каждой из решеток, м при секционировании всей высоты защитной эоны дренажными решетками высокого сопротивления постоянного сечения при установке одной решетки в верхней части защитной зоны под решеткой над решеткой

0,695

0,740

° 0,3

0 505

О, 126

О, 016

О, 005

0,007

0,005

0,6

О 308

О, 175

О, 183

0,119

О, 086

О, 051

О 9

0,010 0,005

0,008

1,2

1.5

1,8

0,072/0,042

Средние значения.

" Значения относятся к пробам, отобранным из пробоотборников под и над единственной верхней решеткой собственно. (Иэ табл. 1 следует, что характер распределения содержаний взвесей в растворе по высоте защитной зоны изменяется с плавного на плавно-ступенчатый, т.е. содержание взвесей в растворе после каждой решетки скачкообразно (принудительно) снижается, что нельзя достигнуть без секциониро" ния 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 растворе по высоте защитной зоны при наличии в аппарате одной верхней дренажной решетки, кривая II - то же, но при секционировании высоты защитной зоны пакетом дренажных решеток высокого сопротивления.

Пример 2. В результате испытаний на модели установлено, что при подобном секционировании осветлителя положительный эффект еще в большей степени достигается в том случае, когда площадь живого сечения дренажных решеток высокого сопротивления пбследовательно изменяется в сторону 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, отмечено, 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 0,35-0,40 мм в нижней части защитной зоны до

О, 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.

Учитувая, что в в аппаратах, выполненнйх с одной дренажной решеткой, 931718

Таблица2 содержание взвесей в пробах осветленного раствора, отобранных по высоте защитной зоны, г/л

Растворение от г раницы раздела фаз до каждой иЗ решеток, м

При постоянной площади живого сечения решеток под решеткой над решеткой

0,695

О, 169

0,О42

0,012

О, 008

0,ОО0

0,507

О, 087

0,008

О, 002

О, 002

0,695

0,4

О ° 505

О, 126

0,016

0,005

0,007

0,005

0,6

О, l 75

О, 051

0,010

0,005

0,008

О 9

1,2

1 ° 5

О,ООО

1,8 площадь живого сечения последней ,принимается равной 0,23 (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 1,43).

Аппарат секционируют.пакетом дренажных решеток высокого сопротивления, 10 площадь живого сечения которых изменяется в направлении снизу вверх для, двух соседних решеток в среднем в

1,4 раза и составляет 0,2; 0,29;

Использование предлагаемого пакета решеток для секционирования верхней защитной зоны осветлителя приводит к упорядочению структуры пото4О ка в защитной зоне (выравниванию скоростей в поперечной плоскости по всей ее высоте. Это обвспечивает .повышение коэффициента объемного использования аппарата. Вследствие выравнивания скорости потока снижается локальный вынос взвесей из защитной зоны аппарата, и происходит эффективное выполнение вынесенных из слоя взвесей обратно в слой.

Постепенное увеличение площади живого сечения дренажных решеток осуществляется путем увеличения числа I отверстий по сравнению с нижерасположенными решетками и изменением распо- >> ложения отверстий относительно друг друга. В результате испытаний предлагаемого устройства установлено, что

0,43; 0,63; 0,94; 1,40 . 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 пробах осветленного раствора уменьшается по сравнению с использованием пакета решеток постоянного живого сечения. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

При переменной площади живого се" чения решеток, увеличивающейся снизу вверх под решеткой над решеткой 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 о решеток составляет 5-15 . 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 5, на поверхности решеток остается некоторое количество 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 15о, наблюдается ухудшение гидросмыва. В этом случае гидросмыв отло3

9 931 жившихся взвесей осуществляется неравномерно по поверхности, "пятнами", что объясняется недостаточно равномерным распределением потоков по поверхности решеток.

Снабжение аппарата приспособлениями для гидросмыва позволяет повысить эффективность осветления за счет предотвращения выноса из защитной зоны отложившегося на решетках осадка.

Предлагаемый аппарат позволяет резко повысить прозрачность осветленных растворов либо значительно сократить 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 контрольного фильтра перед последующим переделом при осветлении гидрометаллургической суспензии в производстве редких металлов, а кроме того, представляется возможным расширить диапазон применения осветлителей для тех суспензий, которые осветляются во взвешенном слое.

Условия труда при эксплуатации аппарата улучшены за счет замены ручной операции гидросмыва на механизированную.

Величина годового экономического эффекта только на одной операции осветления, достигаемого за счет сниже10 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, о т л и ч а ю щ и,йс я тем, что, с целью повышения эфщ фективности осветления за счет пре-. дотвращения 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 и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен размещенными над дренажными решетками трубзо чатыми коллекторами с наклонными соплами, у гол на клона которых к поверхности решетки составляет 5-15".

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 111821, кл. В 01 0 21/24, 1957.

Я1718

Составитель Л. Суханова

Редактор А. Яежнина i Техред Е. Харитончик

Заказ 3657/30 Тираж 980

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР . по делам изобретений и открытий

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор В. Бутяга

Подписное

1 ) b ао аю МО Чоо Лю 6® Юо Вво

Содержание Хлф ей 5 асбетаенною рцсглборе Яр

Рор 2