專(zhuān)利名稱(chēng):微粒物料固液分離裝置和工藝系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明屬于一種利用流體沉降原理對(duì)微粒物料進(jìn)行固液分離的裝置和工藝系統(tǒng)，可用于微粒物料的精選工藝中，特別是適用于高嶺土、鈦白粉的漂洗工藝。
在高嶺土精制過(guò)程中，高嶺土經(jīng)化學(xué)漂白后，需要將溶浸于液相而夾帶于高嶺土微粒之間的鐵、鈦、錳離子及有機(jī)物等染色雜質(zhì)漂洗出去，以提高其白度。目前國(guó)內(nèi)使用的簡(jiǎn)易方法，就是在有防腐襯里的混凝土方形池中進(jìn)行漂洗，其過(guò)程是加料、加洗水、加壓縮空氣攪拌混合，讓其自然澄清，再排出上清液(漂洗水)，如此循環(huán)數(shù)次，直至將染色雜質(zhì)洗凈為止。
利用這種漂洗方法，由于料漿的制備、混合、澄清、排水等工序，依次在一個(gè)方形池中進(jìn)行，在每一個(gè)循環(huán)作業(yè)(單段漂洗)中，都不能連續(xù)作業(yè);由于高嶺土粒度很細(xì)(小于2微米的占75%)，所以沉降速度慢，澄清時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低;由于方形池底部面積大，沉降時(shí)，高嶺土在池底不能很好壓縮，每次漂洗水也不可能排放得很干凈，因此，高嶺土夾帶的染色水較多，增加了漂洗次數(shù);由于高嶺土漂白一般是在酸性介質(zhì)中進(jìn)行，每個(gè)方形池又是并聯(lián)操作，至使每個(gè)漂洗池一開(kāi)始都要進(jìn)酸度較高的漂白料漿，因此每個(gè)池子都要求防腐襯里，增加了投資費(fèi)用。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)資料(1)、(2)，關(guān)于高嶺土料漿的固液分離設(shè)備，國(guó)外仍采用常規(guī)的濃密機(jī)，管式沉淀池和過(guò)濾機(jī)(板框壓濾機(jī)、園筒真空過(guò)濾機(jī)和帶式過(guò)濾機(jī))。濃密機(jī)有機(jī)械攪拌的耙子及其動(dòng)力傳動(dòng)部分，需要耗能;對(duì)于酸度較高的若干漂洗段的耙子及其傳動(dòng)軸等部件需考慮防腐;濃密池坡度平緩，加上耙子攪動(dòng)，底流沉淀壓縮不太好，至使漂洗段數(shù)增加。過(guò)濾機(jī)雖有濾餅含水少，漂洗段數(shù)可以減少的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，而且對(duì)于這種微粒物料，過(guò)濾強(qiáng)度較低，需過(guò)濾的面積比較大，過(guò)濾機(jī)臺(tái)數(shù)較多，至使設(shè)備投資費(fèi)高。另外，由于耗能多，使運(yùn)行費(fèi)用高，操作也較麻煩。
本發(fā)明的目的在于提供一種微粒物料固液分離裝置和工藝系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能連續(xù)作業(yè)、設(shè)備投資多、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問(wèn)題。
這種微粒物料固液分離裝置，如圖1所示，是由豎流式沉降分離池Ⅰ和中心進(jìn)料筒Ⅱ組成的。其相對(duì)位置是使中心進(jìn)料筒底面與固液分界面的距離h＝0.1～0.3米。
豎流式沉降分離池(Ⅰ)，如圖1所示，由溢流堰(1)、溢流口(2)、沉降分離區(qū)(3)、沉淀壓縮區(qū)(4)和底排口(5)組成。
沉降分離池(Ⅰ)的直徑根據(jù)處理量決定。沉降分離區(qū)(3)呈園筒體，其高度一般取1.5～3米。沉淀壓縮區(qū)(4)呈倒園錐體，其頂角α1＝60～90°。頂角愈小，物料壓縮得愈好，但整個(gè)裝置的高度則要增加，設(shè)備投資費(fèi)亦增加。沉淀分離池(Ⅰ)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)于多段串聯(lián)的漂洗工藝來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)漂白料漿的酸度，在前面若干段分離池的內(nèi)壁設(shè)有防腐襯里，從造價(jià)和使用情況綜合考慮，以襯環(huán)氧樹(shù)脂玻璃布為好。
中心進(jìn)料筒(Ⅱ)如圖2所示，由直筒(1)、錐筒(2)、料漿分布錐(3)和連接板(4)組成。直筒內(nèi)徑d由筒內(nèi)物料流速?zèng)Q定，筒內(nèi)物料流速不應(yīng)大于30毫米/秒。錐筒大端內(nèi)徑d1和高度h1分別為園筒直徑d的1.3～1.4倍。布料錐外徑d2為錐筒大端內(nèi)徑d1的1.3～1.4倍，頂角α2＝140～150°。布料錐底面與錐筒底面的距離h2＝0.2～0.4米。中心進(jìn)料筒用硬聚氯乙烯或其它硬質(zhì)塑料制成，優(yōu)點(diǎn)是輕便、防腐、造價(jià)低。
將上述幾臺(tái)裝置串聯(lián)起來(lái)，就組成幾段連續(xù)分離工藝系統(tǒng)，如圖3所示。該系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)料，每段連續(xù)溢出染色雜質(zhì)(即漂洗水)，連續(xù)排底部沉淀。洗水和料漿的混合、輸送是通過(guò)管道實(shí)現(xiàn)的，不用機(jī)械或壓縮空氣攪拌，從而節(jié)省動(dòng)力，料漿從上一漂洗段到下一漂洗段的管道輸送，則是通過(guò)相鄰兩段設(shè)置一定的高差來(lái)實(shí)現(xiàn)，不需用泵揚(yáng)送。段間高差h＝1米，段間距離l＝7.5米，洗水壓力p≥0.7公斤/厘米2。每一段的固液分離是在豎流式沉降分離池中進(jìn)行。
在n段連續(xù)分離工藝系統(tǒng)中，其段數(shù)n可通過(guò)試驗(yàn)得出，也可由下列公式計(jì)算出來(lái)。
n=lg ((1+qO)Xn)/(qOXO) /lg (q)/(Q+q) +1
式中Q-每段漂洗水的流量，或漂洗水量與漂洗進(jìn)料中干固體量之比，常稱(chēng)洗水比，各段漂洗水量相等，即都為Q。
q0-漂洗進(jìn)料中液體的流量或進(jìn)料料漿的液固比。
q-各漂洗段底流的液體流量或液固比。
X0-進(jìn)料液相中某染色雜質(zhì)的濃度，克/升或毫克/升。
Xn-n段漂洗后所要求的某染色雜質(zhì)的濃度，克/升或毫克/升。
本發(fā)明與現(xiàn)有的高嶺土漂洗技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)。
(1)整個(gè)漂洗工藝為連續(xù)作業(yè)，操作管理方便，生產(chǎn)效率高。
(2)整個(gè)漂洗工藝不耗動(dòng)力，節(jié)約能源，生產(chǎn)成本低。
(3)豎流式沉降分離池較方形平底池和濃密池的固液分離效果好。
(4)整個(gè)漂洗工藝為依次分段串聯(lián)漂洗，對(duì)于酸性物料來(lái)說(shuō)，不象并聯(lián)的方形池那樣，要求全部漂洗池都要防腐襯里，而只要根據(jù)酸度考慮前面若干漂洗段襯里即可。
圖1、微粒物料固液分離裝置主視圖Ⅰ、豎流式沉降分離池1.溢流堰 2.溢流口3.沉降分離區(qū) 4.沉淀壓縮區(qū)5.底排口Ⅱ、中心進(jìn)料筒圖2中心進(jìn)料筒主視圖1.直筒 2.錐筒3、料漿分布錐 4.連接板圖3n段連續(xù)分離工藝系統(tǒng)圖1，2，……n-微粒物料固液分離裝置。
微粒物料固液分離過(guò)程，按圖1、圖2說(shuō)明如下經(jīng)與洗滌用水混合的料漿，利用管道輸送至中心進(jìn)料筒Ⅱ，由直筒(1)進(jìn)入，經(jīng)錐筒(2)(擴(kuò)大段)使料漿流速減小，再經(jīng)底部的布料錐(3)使料漿分布均勻，同時(shí)改變流向，向四周擴(kuò)散出去，從而防止料漿流對(duì)整個(gè)沉降分離池的攪動(dòng)，特別是對(duì)固液分界面以下的沉淀壓縮區(qū)物料的沖擊，從錐筒(2)喇叭口和布料錐之間出來(lái)的料漿，根據(jù)重力沉降原理，固體顆粒在沉降分離區(qū)(3)中自然沉降，到固液分界面以下，進(jìn)入沉淀壓縮區(qū)(4)，經(jīng)壓縮一定時(shí)間的物料至底排口(5)排出。在沉淀分離區(qū)的漂洗水，則以一定的上升流速上溢至溢流堰(1)，最后由溢流口(2)排出。上升水流速必須控制在不使溢流跑渾，否則將出現(xiàn)高嶺土隨溢流帶出的現(xiàn)象。
最佳實(shí)施方式假設(shè)處理能力為5000噸/年，年工作日為300天等條件，該微粒物料固液分離裝置與工藝系統(tǒng)主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下Ⅰ、豎流式沉降分離池D＝6m， H＝1.5m， h＝0.1m， α1＝80°溢流孔(2)為φ200mm， 底排口(5)為φ100mm，
輸送管道φ40mm。
Ⅱ、中心進(jìn)料筒d＝400mm，d1＝550mm，d2＝750mm，h1＝550mm，h2＝250mm，h＝1400mm，α2＝146°Ⅲ、相關(guān)數(shù)據(jù)中心進(jìn)料筒底面與固液分界面距離h＝0.1m，段數(shù) n＝5， 段間高差h＝1米段間距離l＝7.5米， 洗水壓力p≥0.7公斤/厘米2現(xiàn)有技術(shù)資料1、G、DAUMAS，Le trastement des Kaelins darver，Industrie Minerale，v67，5，1985，p251～253。
2、Transact Inst Min Metall，Sect，A，Min，Induct，v95，Jun，1986，ppA22-23。
權(quán)利要求
1.微粒物料固液分離裝置，具有一個(gè)分離池，其特征是分離池為豎流式沉降分離池(Ⅰ)，并且該池設(shè)有一個(gè)中心進(jìn)料筒(Ⅱ)。
2.按權(quán)利要求
1所述的固液分離裝置，其特征是豎流式沉降分離池(Ⅰ)由溢流堰(1)、溢流口(2)、沉降分離區(qū)(3)、沉淀壓縮區(qū)(4)和底排口(5)組成。
3.按權(quán)利要求
2所述的固液分離裝置，其特征是沉降分離區(qū)(3)呈園筒形，其高度H＝1.5～3米。
4.按權(quán)利要求
2所述的固液分離裝置，其特征是沉淀壓縮區(qū)(4)呈倒園錐形，其頂角α1＝60～90°。
5.按權(quán)利要求
2所述的固液分離裝置，其特征是豎流式沉降分離池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁根據(jù)需要，亦可襯環(huán)氧樹(shù)脂玻璃布等防腐襯里。
6.按權(quán)利要求
1所述的固液分離裝置，其特征是中心進(jìn)料筒(Ⅱ)由直筒(1)、錐筒(2)、料漿分布錐(3)和連接板(4)組成。
7.按權(quán)利要求
6所述的固液分離裝置，其特征是中心進(jìn)料筒的錐筒(2)高度h1、大端內(nèi)徑d1與直筒(1)內(nèi)徑d間的關(guān)系式為d1＝h1＝1.3～1.4d，式中d根據(jù)物料流速確定。
8.按權(quán)利要求
6所述的固液分離裝置，其特征是中心進(jìn)料筒的料漿分布錐(3)底面外徑d2＝1.3～1.4d1，頂角α2＝140～150°，h2＝0.2～0.4米。
9.按權(quán)利要求
6所述的固液分離裝置，其特征是中心進(jìn)料筒所有零件都由硬質(zhì)塑料制成。
10.一種對(duì)微粒物料進(jìn)行固液分離的多段連續(xù)分離工藝系統(tǒng)，其特征是由上述多臺(tái)單段分離裝置串聯(lián)組成，洗水和料漿的混合、輸送通過(guò)管道完成，段間流體通過(guò)壓差提升，無(wú)需外加動(dòng)力。
11.按權(quán)利要求
10所述的多段連續(xù)分離工藝系統(tǒng)，其特征是段間高差h＝1米，段間距離1＝7.5米(根據(jù)分離池直徑而定)，洗水壓力P≥0.7公斤/厘米2(大于從地面到池頂面高差所形成料漿靜壓力)。
專(zhuān)利摘要
一種微粒物料固液分離的裝置和工藝系統(tǒng)，主要解決連續(xù)作業(yè)問(wèn)題。該裝置由豎流式沉降分離池、中心進(jìn)料筒和輸送管道組成。將這種單臺(tái)裝置串聯(lián)起來(lái)，無(wú)需外加動(dòng)力，可形成一種具有管道混合——壓差提升——沉降分離特點(diǎn)的多段連續(xù)分離工藝系統(tǒng)。主要用于漂洗(即洗滌)高嶺土、鈦白粉及其它類(lèi)似物料料漿中的染色雜質(zhì)，例如鐵、錳離子及有機(jī)物等，還可用于分離其它各種水溶性雜質(zhì)。
文檔編號(hào)B01D21/02GK86107101SQ86107101
公開(kāi)日1987年9月2日 申請(qǐng)日期1986年10月8日
發(fā)明者王本儀, 唐蘇英, 丁桐森, 楊朝文 申請(qǐng)人:核工業(yè)部第六研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan