提高沉降槽效率的方法及實(shí)踐

李 潔

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

提高沉降槽效率的方法及實(shí)踐

李 潔

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

本文主要從進(jìn)料桶的料漿自稀釋和料漿流向的優(yōu)化兩個(gè)方面論述了提高沉降槽效率的方法。同時(shí)，結(jié)合在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況，指出了一些不足并提出展望。

沉降槽；重力沉降；沉降效率；自稀釋；料漿流向

0 概述

過(guò)程工程中，沉降槽是固液分離的重要設(shè)備[1]。沉降槽由殼體、料漿進(jìn)料系統(tǒng)、底部泥漿排出系統(tǒng)等組成。在沉降槽內(nèi)，通過(guò)重力沉降和離心沉降的方式將料漿的液相和固相顆粒分離[2]。沉降槽由上而下依次為清液區(qū)、混合區(qū)和濃縮物區(qū)等[2]。清液經(jīng)上部溢流堰流出，高濃度泥漿沉積并儲(chǔ)存在底部。

為提高沉降槽的生產(chǎn)能力，需要采取措施提高沉降效率。本文主要從自稀釋和料漿流向優(yōu)化兩個(gè)方面進(jìn)行論述。

1 提高沉降效率的方法

1.1 一種料漿自稀釋裝置

沉降槽內(nèi)料漿的重力沉降過(guò)程受很多因素的影響，料漿的濃度就是其中一個(gè)重要因素，因?yàn)橐合嘀械墓腆w顆粒間會(huì)互相干擾。原則上說(shuō)，固體顆粒粒徑一定的前提下，濃度低的懸浮液更有利于固體顆粒的重力沉降，但是濃度過(guò)低在經(jīng)濟(jì)上不合理，而高濃度料漿由于顆粒間的干擾嚴(yán)重，不利于沉降，因此存在一個(gè)最佳的濃度范圍。為了達(dá)到該最佳濃度范圍，一般需要對(duì)進(jìn)入沉降槽的料漿進(jìn)行適當(dāng)稀釋。采用自稀釋裝置，保持系統(tǒng)的物料平衡不變，將沉降槽中的清液導(dǎo)入進(jìn)料桶稀釋料漿，是提高沉降效率的一種好方法。

自稀釋裝置有多種型式，可以利用泵將清液泵入進(jìn)料桶，還可以利用差分比重或動(dòng)量轉(zhuǎn)移作用原理把清液輸送到進(jìn)料桶內(nèi)。但是泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不便，所需電力成本高。利用差分比重的方法結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但其缺乏精確控制稀釋的手段。

本文提出一種利用表觀密度差提升清液至進(jìn)料桶的自稀釋裝置，如圖1所示，該自稀釋裝置主要包括：空氣源、調(diào)節(jié)閥、供氣管、清液提升桶、氣體分布器等。

該自稀釋裝置的工作原理如下。

混合料漿經(jīng)過(guò)沉降后分為三層，自上而下分別是清液層、混合層、濃縮物層。進(jìn)料桶內(nèi)的料漿液面水平高度為H1，清液層的液面的高度為H2，料漿比重大于清液比重，H2恒大于H1。

清液提升桶內(nèi)未供給壓縮空氣時(shí)(非自稀釋狀態(tài))，清液出口高度H3高于H2。由于清液提升桶的頂部和底部都未封口，且其下端沒(méi)入清液層內(nèi)，因此在非自稀釋狀態(tài)下，清液提升桶內(nèi)的液面高度H4與H2相同。

供氣管連接空氣源和清液提升桶，壓縮空氣自空氣源出來(lái)，經(jīng)過(guò)供氣管，從清液提升桶下端進(jìn)入桶內(nèi)，壓縮空氣與筒內(nèi)液相混合成為氣液兩相泡狀流，改變了混合相的表觀密度，利用筒內(nèi)外壓差提升清液提升桶內(nèi)清液，使得H4高于H2，當(dāng)H4高于或者等同于H3時(shí)，清液即可流入到進(jìn)料桶內(nèi)，這種狀態(tài)即為自稀釋狀態(tài)，可以稀釋進(jìn)料桶內(nèi)的物料，由此，稀釋后的混合料漿在沉降槽內(nèi)的沉降效率得到提高。

1.沉降槽體 2.調(diào)節(jié)閥 3.供氣管 4.氣體分布器 5.空氣源 6.清液提升桶 7.進(jìn)料桶 8.進(jìn)料管圖1 自稀釋裝置結(jié)構(gòu)圖

該裝置還包括氣體分布器和調(diào)節(jié)閥，氣體分布器在清液提升桶內(nèi)下部，上有多個(gè)進(jìn)氣孔，供氣管供給的空氣經(jīng)過(guò)進(jìn)氣孔在清液提升桶內(nèi)形成泡狀流并穩(wěn)定地上升。調(diào)節(jié)閥安裝在供氣管上，調(diào)整調(diào)節(jié)閥的開度可改變清液向進(jìn)料桶的流入量，進(jìn)而改變混合料漿的濃度至最佳沉降濃度范圍，最大限度地提高沉降槽的沉降效率。

該自稀釋裝置，在沉降槽內(nèi)沒(méi)有設(shè)置動(dòng)力設(shè)備，結(jié)構(gòu)緊湊，附屬物少，故障發(fā)生率低，維修、操作容易，成本低。

1.2 一種料漿流向的優(yōu)化裝置

利用離心力可以高效率的將較大的固體顆粒從流體中分離出來(lái)[2]。如果使用某種裝置將料漿處于離心力場(chǎng)中，那么較大顆粒會(huì)沿著螺旋線很快沉降下去。本文提出了第二種提高沉降效率的方法，即采用一種料漿流向的優(yōu)化裝置。如圖2所示，該裝置由高位槽、輸料管、混料桶、均流環(huán)組成。俯視圖如圖3所示。

1.沉降槽體 2.高位槽 3.輸料管 4.混料桶 5.均流環(huán)圖2 料漿流向的優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)圖

1.沉降槽體 2.高位槽 3.輸料管 4.混料桶 5.均流環(huán)圖3 料漿流向的優(yōu)化裝置俯視圖

料漿先加入高位槽，使液位始終保持在一個(gè)穩(wěn)定值，以保證進(jìn)入混料桶中的液流穩(wěn)定，防止對(duì)混料桶和沉降槽中的沉降過(guò)程造成干擾。料漿經(jīng)輸料管切線方向進(jìn)入混料桶，沿筒壁旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力加速了大固體顆粒向混料桶壁運(yùn)動(dòng)，并在重力的作用下，大顆粒以螺旋線向下加速沉降。混料桶中設(shè)計(jì)了均流環(huán)，位置可以上下調(diào)整，由此可以根據(jù)不同性狀料漿的沉降情況調(diào)節(jié)螺旋型線路。

由此，本裝置優(yōu)化了料漿流向，使其處于較穩(wěn)定的離心力場(chǎng)進(jìn)行沉降，提高了沉降槽的沉降效率。

2 實(shí)踐與展望

本文提出的一種料漿自稀釋裝置，已經(jīng)獲得國(guó)家發(fā)明專利。提出的一種料漿流向的優(yōu)化裝置，已經(jīng)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)三個(gè)工程，均已投產(chǎn)并且達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，大大提升了沉降槽的沉降效率，沉降槽的清液相比未用該裝置以前更加清澈。

料漿流向的優(yōu)化裝置在實(shí)際中可進(jìn)一步的進(jìn)行研究，混料桶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可通過(guò)做實(shí)驗(yàn)等手段進(jìn)一步改進(jìn)，使得進(jìn)料自稀釋混合過(guò)程更加均勻穩(wěn)定。

此外，沉降過(guò)程中，在料漿流向的優(yōu)化裝置上添加絮凝劑的點(diǎn)數(shù)和位置對(duì)沉降效率的影響也很大，有待以后進(jìn)行深入的研究。

[1] 上海化工學(xué)院，天津大學(xué)，浙江大學(xué)編. 化學(xué)工程[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1980.

[2] 楊守志，孫德堃，何方箴. 固液分離[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

MethodandPracticetoImproveEfficiencyofSedimentTank

LI Jie
(China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China)

The paper mainly discusses the method of improving the efficiency of sediment tank from self-dilution of slurry and optimization of slurry flow in the feed barrel, points out some problems in the actual engineering application, and puts forward the prospects.

sediment tank； gravity sedimentation； precipitating efficiency； self-dilution； slurry flow

2014-10-21

李 潔(1982-)，女，山東樂(lè)陵人，工程師，碩士研究生，主要從事火法冶金設(shè)備設(shè)計(jì)工作。

TF351

A

1003-8884(2014)06-0052-02