Гравітаційний згущувач - патент Україна 2089262 - Бондаренко Олексій Андрійович
Використання: для згущення суспензій. Сутність винаходу: гравітаційний згущувач містить конічне днище, яке виконано ступінчастим у вигляді кільцевих виступів з вертикальними циліндричними або прямокутними стінками. Тверді частки у своєму русі вниз наближаються до кільцевих виступів конічного днища, на яких у початковий період роботи згущувача утворюють осад лійкоподібної форми. Після досягнення верхньої поверхнею осаду кута нахилу близького за величиною куту природного укосу тверді частинки, що надходять на цей осад, змінюють напрямок руху і стікають з виступу у вигляді шару суспензії, що згущує. Далі цей шар рухається вздовж вертикальної стінки виступу до шару осаду на наступному виступі, стікає з нього і т.д., наближаючись до випускного патрубка. 1 іл.
Малюнки до патенту Україна 2089262
Винахід відноситься до гравітаційних згущувально-освітлювальних пристроїв і може бути використане у вугільній, хімічній, гірничо-рудній, будівельній галузях промисловості.
При збагаченні вугілля гравітаційні згущувачі застосовують для вилучення шламу як корисний продукт із шламових вод, для освітлення цих вод з метою використання в замкнутому циклі водообігу, для підготовки високозольних тонких відходів до складування та ін. Процес згущення шламу в гравітаційних згущувачах полягає в осадженні твердих під дією сил тяжіння в нижню частину апарату та у переміщенні цих частинок до місця вивантаження. Відомо багато конструкцій гравітаційних згущувачів, що відрізняються наявністю та особливостями пристроїв, що інтенсифікують процес осадження частинок, але незалежно від цих особливостей ефективність роботи згущувачів багато в чому визначається тим, як стабільно,своєчасно та в якому співвідношенні з водою осідають частинки надходять до місця їх вивантаження, а саме до патрубка для відведення згущеної суспензії.
Відомий гравітаційний згущувач, який містить циліндричний корпус, конічне днище з патрубком для відведення згущеної суспензії. , 1974, с.289-290). Кут нахилу утворює конуса днища до горизонту у відомого пристрою недостатній для пересування частинок, що осіли, до вихідного отвору під дією складової сили тяжіння. Тому всі частинки, що випадають у межах площі осідання на днищі та утворюють на ньому шар осаду, піддаються механічному впливу гребкового пристрою. Процес зіскребання осаду і переміщення його у напрямку відвідного патрубка вимагає значних зусиль, що веде до великих енерговитрат і знижує надійність роботи гребкового пристрою. Крім того, під час переміщення та при вході у відвідний патрубок осад розріджується до низьких концентрацій, що знижує ефективність згущення.
Відомий також гравітаційний згущувач "Лурги" (ФРН), який містить циліндричний корпус, днище, пристрої для завантаження вихідної суспензії, вивантаження згущеного продукту, гребкового пристрою, патрубок для відведення освітленої рідини (І.С. Благов та ін. Оборотне водопостачання углеобо. М. Надра, 1980, с.60, рис.32). Днище виконано у вигляді двох конусів, з'єднаних між собою таким чином, що між ними утворюється кільцеве поглиблення, в якому розташовані патрубки, що всмоктують, відцентрових насосів пристрою для вивантаження згущеного продукту.Таке виконання згущувача дозволяє приблизно вдвічі скоротити шлях для переміщення частинок, що осідають, до місця вивантаження згущеної суспензії, що дещо знижує навантаження на гребковий пристрій. Недоліком відомого пристрою є невисока ступінь згущення суспензії, обумовлена розведенням осаду при всмоктуванні відцентровим насосом.
Відомий гравітаційний згущувач, який містить циліндричний корпус, конічне днище з патрубком для відведення згущеної суспензії, завантажувальний пристрій та патрубок для відведення освітленої рідини (авт.св. N 1333370, кл. B 01 D 21/24). Кут нахилу стінки днища до горизонту в напрямку до патрубка відведення згущеної суспензії більше кута тертя частинок поверхню днища, завдяки чому частинки, що осідають на нього, переміщаються до відвідного патрубка під дією сили тяжіння. У відомого згущувача відсутній гребковий пристрій, що в порівнянні з описаними вище згущувачами знижує енерговитрати та підвищує надійність роботи.
Однак тверді частинки, що рухаються поверхнею конічного днища, в міру наближення до осі апарату зближуються один з одним і неминуче приходять в дотик. Відбувається свого роду взаємне "заклинювання" частинок під дією складових сил тяжіння. Те саме відбувається і з частинками, що рухаються по шару осаду, утвореному цими заклиненими частинками, і т.д. В результаті на конічній поверхні днища утворюється масив ущільненого осаду, частинки якого знаходяться під дією сил, що згуртовують їх у моноліт. У центральній частині цього моноліту утворюється лійка, через яку витікає недостатньо концентрована суспензія, що є суттєвим недоліком відомого згущувача.
Наявність великої кількості твердих частинок, що осіли, зменшуєобсяг згущувача, що знижує його продуктивність і є істотним недоліком.
У нижній частині конуса частинки можуть зблизитися до повної закупорки відвідного патрубка і внутрішньої порожнини конуса, що знижує надійність роботи згущувача і є істотним недоліком відомого згущувача.
Відомий також гравітаційний згущувач (прототип), який містить циліндричний корпус, конічне днище з патрубком відводу згущеної суспензії. 01 D 21/24).
При роботі відомого пристрою тверді частинки під дією сил тяжіння осідають на конічне днище, яким сповзають в нижню частину згущувача. Освітлена рідина переміщається вгору і через патрубок відводиться зі згущувача.
У нижній частині згущувача тверді частинки, що сповзають у вигляді шару осаду по конічному днищу, переходять у зважений стан за допомогою струменя суспензії, що витікає з циркуляційного трубопроводу, і відвідний патрубок видаляється зі згущувача у вигляді кінцевого згущеного продукту.
Зона дії затопленого струменя обмежується відстанню від відвідного патрубка до циркуляційної труби, що дорівнює 3 10 діаметрам цієї труби. Вище цієї зони тверді частинки, що осідають на конічну поверхню, піддаються взаємному стиску і "заклинювання", через що осад втрачає можливість переміщатися і, накопичуючись, значно зменшує корисний обсяг згущувача. Це зменшення обсягу підвищує швидкість висхідного потоку рідини, що знижує ступінь згущення суспензії та підвищує винесення твердих частинок зі зливною рідиною. Для підтримки прийнятного вмісту твердогозливної рідини знижують навантаження нього за вихідної суспензії, тобто. продуктивність. Недостатня продуктивність є суттєвим недоліком відомого згущувача.
Осад, що накопичується на конічній поверхні, періодично обрушується вниз у вигляді великих грудок, які не встигають розбавитися суспензією під дією струменя з циркуляційної труби і можуть закупорити патрубок відведення згущеної суспензії. Тим самим знижується надійність роботи згущувача, що є його істотним недоліком.
Завданням пропонованого винаходу є підвищення ступеня згущення, продуктивності та надійності роботи згущувача.
Для вирішення поставленої задачі в гравітаційному згущувачі, що містить циліндричний або прямокутний корпус, конічне днище виконано ступінчастими у вигляді кільцевих виступів з вертикальними від розмірів згущувача.
На кресленні представлено загальний вигляд пропонованого гравітаційного згущувача.
Гравітаційний згущувач містить циліндричний корпус 1, конічне днище 2 з патрубком 3 для відведення згущеної суспензії, завантажувальний пристрій 4 і патрубок 5 для відведення освітленої рідини. Конічне днище виконано ступінчастим у вигляді кільцевих виступів 6 з вертикальними циліндричними або прямокутними стінками 7. Згущувач може бути забезпечений відомими пристроями, що інтенсифікують процес осадження твердих частинок.
Робота гравітаційного згущувача здійснюється в такий спосіб.
Вихідна суспензія за допомогою завантажувального пристрою 4 подається всередину корпусу 1 де тверді частинки піддією сили тяжіння набувають рух униз, а звільнена від нього рідина переміщається вгору. Остання переливається через верхню кромку корпусу збірний лоток і далі відводиться з корпусу через патрубок 5 у вигляді одного з кінцевих продуктів поділу - освітленої рідини.
Тверді частинки у своєму русі вниз наближаються до кільцевих виступів 6 конічного днища, на яких у початковий період роботи згущувача утворюють осад лійкоподібної форми. Після досягнення верхньої поверхнею цього осаду кута нахилу, близького за величиною куту природного укосу, тверді частинки, що надходять на цей осад, змінюють напрямок руху і сповзають, а точніше стікають з виступу в суміші з водою у вигляді суспензії, що згущує шар. Далі цей шар рухається вздовж вертикальної стінки виступу до шару осаду на наступному виступі, стікає з нього і т.д. наближаючись до випускного патрубка. На кожному з виступів до суспензії, що рухається, приєднуються частинки, що осідають в об'ємі суспензії, розташованому над цим виступом, потовщуючи шар рухомої згущеної суспензії. Рухаючись уздовж вертикальних стінок як єдиний потік, шар згущеної суспензії відчуває менший опір руху, ніж опір окремо падаючих частинок, і тому набуває більш високої швидкості. Цей потік не дає можливості осідати і накопичуватися на виступах іншим частинкам, розмиваючи осад, що знаходиться на них, і зменшуючи кут укосу його поверхні. Згущена суспензія, що стікає по ступінчастому конічному днищу надходить у відвідний патрубок 3, через який відводиться зі згущувача у вигляді кінцевого продукту.
Відсутність у згущувачі відкладень твердих частинок, що викликаються їх "заклинюванням", і тим самим відсутність втрати його активного обсягу дозволяє підвищити його продуктивність.
Застосування пропонованих згущувачів на вуглезбагачувальних фабриках дозволить зменшити втрати паливної маси з відходами збагачення, зменшити обсяг відходів, що скидаються в илонакопичувачі, зменшити забруднення навколишнього середовища.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Гравітаційний згущувач, що містить корпус, конічне днище з патрубком для відведення згущеної суспензії, завантажувальний пристрій і патрубок для відведення освітленої рідини, який відрізняється тим, що конічне днище виконано ступінчастим у вигляді кільцевих витупів з вертикальними циліндричними або прямокутними .