用於淨化和/或濃縮漿液的方法和設備的製作方法

2023-06-04 14:29:51

專利名稱：用於淨化和/或濃縮漿液的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種淨化和/或濃縮含固體溶液即漿液的方法，以及用來實現此方法的設備。使用本發明的方法和設備，可將待注入到淨化或濃縮設備中的漿液均勻地分布到槽裡已有的漿液中。現在發展的淨化槽的特徵是槽中耙狀件系統的排流能力從槽邊緣到中部都相同。排流能力測定為與從槽中部的底流排出能力相同。排流能力根據從耙狀件軸起的排流板的距離和在同一環形截面上旋轉的板的數量，通過使用不同高度的耙狀件排流板來達到相同。
背景技術：
淨化或濃縮設備包括一個槽，待淨化的漿液通過給料井注入到槽中，該給料井位於淨化槽的中部，通常在其上方中部。此後在發明說明書中使用術語淨化時，它還用來指濃縮，這是因為所描述的方法和設備通常能夠用於兩種目的。淨化槽的直徑比給料井的直徑大十倍。除了漿液之外，絮凝劑也被注入到給料井中，以在淨化中使用。在注入到給料井中時，絮凝劑通常混合到漿液中。淨化或濃縮槽還可能在底部附近配備有一個可運行的耙狀件，或者沒有配備。
已淨化的液體或溢流作為溢流從淨化槽中除去，濃縮的漿液或底流從槽底的中部除去，到達已經被耙狀件臂移動的地方。濃縮槽的底部通常傾斜，就是傾斜向下朝向中部，藉此除去固體就比較容易。耙狀件中臂的數量可根據設計方案變化。一些耙狀件臂的長度為槽的半徑，另一些可能要短一些。垂直板固定到耙狀件臂上，它們將漿液從邊緣移向中部。它們與耙狀件臂垂直或者例如以30度角地固定在那裡。
當在給料井中絮凝劑與漿液的混合是通過例如切線進給獲得的，很明顯絮凝劑沒有均勻地混合，局部剪切力變得很大。但是，現在使用的絮凝劑是大分子聚合物，其作用隨著剪切力增加而受到阻礙。如果在那裡將待從給料井傳送到淨化槽的漿液強行地排出，那麼漿液在最小壓力的方向上就有基本對準上方的危險，從而在槽上部會被混合到已分開的並已淨化的溢流中。淨化或濃縮槽耙狀件通常起作用以使它們有一個「超大」的排流能力，藉此它們將濃縮了的漿液擠壓到槽的中部，並在此處形成比其它部分的漿液更高的堆積。
發明概述現在已經發展了一種方法和設備來淨化和濃縮含有固體的溶液，也就是漿液，其中位於淨化槽中的耙狀件的能力從槽的邊緣到中部區域確定為基本上相同的幅度。漿液通過給料井注入到實際的濃縮器中，以便漿液從井向外和向下散布。用來作為沉降空間的濃縮器在底部方向上裝配有耙狀件，其中至少兩個排流元件到達圓柱槽的邊緣，至少兩個要顯著地短。但是，本發明並不受限於該排流元件或耙狀件臂溶液。耙狀件臂排流板的高度可變化，以便由耙狀件臂排流板形成的每一個圓周的排流能力多多少少地直到中部區域都一致。為了達到此目的，根據發明，設備中的排流板的高度依賴於板到耙狀件軸的距離和所述處的耙狀件臂的數量。排流板最好傾斜地垂直朝向耙狀件軸。發明的本質特徵將在附屬權利要求中闡明。
本發明方法尤其可應用於這樣的情況，即其目的是清晰的完全與固體分開的溢流溶液。已沉澱和除去的底流可回流到前面的加工步驟中。僅有累積的等量的底流例如通過過濾被移除。這種方式下，沉降空間的流體動力學性狀得到增加。該方法和設備已被證明是有益的，特別是在處理含有石膏和金屬的氫氧化物的沉澱物時更是如此。沉澱物是在用石灰化合物中和酸性洗滌水時形成的，該酸性洗滌水由酸浸鋼而產生。
根據本發明，在淨化或濃縮設備中有一個給料井，含有固體的溶液或漿液將注入到給料井中。漿液可從例如上面注入到給料井中，然而漿液注入是可控制的。使用的絮凝劑也注入到給料井中。給料井最好是一個直立的圓柱體，並配備有其自身的混合元件。混合元件最好是螺旋管型的混合器，其工作原理在美國專利5,182,027中得到描述，其結構為兩根管子圍繞軸旋轉1/3-2圈。混合方向是升高的。正是由於混合元件，才能夠將絮凝劑均勻地混合到漿液中，從而在整個給料井區域中混合的強度都非常低而均勻。這樣可避免強烈的局部混合。
混合元件的直徑為給料井的40-80％。混合元件軸是一個中空的圓柱，其直徑足夠大，從而淨化槽耙狀件的軸和軸的連接法蘭都可以穿過混合元件的軸裝配。螺旋管所需要的支承的一端自然地固定到管子上，另一端固定到混合元件的軸殼上。給料井還可配備有一些導流板，它們沿著井的邊緣等間隔設置。一部分導流板的高度與給料井相同，但最好有這樣的一些導流板設置在其間，這些導流板從底部向上延伸，延伸的高度僅約為長導流板和整個給料井高度的1/3。
漿液和混合到漿液中的絮凝劑通過一些開口從實際的給料井被向下引導，這些開口位於給料井的下邊緣，並總是位於導流板之間。開口在混合器的旋轉方向上位於導流板的前方。這樣，混合器在導流板處引起的壓力脈衝促進了漿液在每一個開口處的均勻排出。出流的速度最好為0.05-0.2m/s的等級。部分漿液也可能流過耙狀件的軸套筒。
漿液從給料井流到位於給料井下方的引導錐體，該引導錐體延伸進入淨化槽中的漿液層的上部。引導錐體是用來給進入沉降空間的漿液一個向下移動的分量，降低漿液彎曲向上流的趨勢。這種方式下，漿液均勻地散布到壓實的沉澱物中，不會與溢流溶液混合。引導錐體，如其名字所示，是一個向下拓寬的錐體，其開口在內側。來自給料井的漿液通過位於引導錐體邊緣下部的開口排出進入到淨化槽中。引導錐體的堅固的下邊緣將壓實的漿液向下推，槽中的壓力差引起漿液在各排出口中均勻地分配。引導錐體位於淨化槽內的漿液層的上部，該漿液層仍然處於壓實的階段。已證明，引導錐體下部的最佳高度為槽中部的溶液和漿液深度的0.5-0.7倍。
在沉降空間中，也就是淨化槽中，已同時向下淨化和壓實了的底流，被使用耙狀件系統從圓柱槽的邊緣移動朝向槽的中部。如果槽不是圓柱形的，那麼已淨化在槽角落的底流移動到槽圓形周邊必須採用之前已知的方式來執行。在現在發展的設備中，耙狀件有兩個臂到達圓柱槽的邊緣，在它們之間有兩個短臂，其長度僅約為長臂長度的一半。理所當然的是，長臂和輔助臂的數量可在發明的範圍之內變化，而不受限於兩個長臂和兩個輔助臂。現在發展的淨化槽溶液的特徵是底流排出能力從槽邊緣到中部區域都相同。排出能力測定為與來自槽中部的底流排出能力相同。這種方法能夠避免「超大」的排流能力，而「超大」的排流能力會導致壓實的漿液在淨化器的中部大量增加，從而形成堆積。壓實的底流的表面不會上升到給料井引導錐體，這樣就避免了出現不均勻的、管道化的漿液注入。
獲得在沉降空間中的相同的排出能力，從而附著到耙狀件臂系統上的底流排流板的高度會變化。與耙狀件軸距離相同的排流板將來自環形區域的底流朝向內部移動。由於從槽的周邊向內環形區域的截面會變小，為了獲得相同的排流能力，排流板的高度應該隨著其位置越來越靠近耙狀件的軸而增加。每一個與耙狀件軸距離相同的排流板都具有相同的高度。這樣，外部排流板的高度比那些靠近中部的排流板的高度小。在沉降空間內部，即短輔助臂位於長耙狀件臂之間的地方，排流能力隨著耙狀件臂的數量增加一倍而增加，因此，在這種方式下，所有排流板的高度都可設為與耙狀件臂末端排流板的高度相同等級的幅度。從這裡開始，排流板的高度向中部方向將再次逐步增加。那些最靠近耙狀件軸的末級排流板的高度可保持為基本上相同，這會引起中部區域的耙狀件臂的底流排流能力下降。排流板的高度在一定的距離內保持相同，該距離為與槽等長的耙狀件臂的長度的15-30％。在這種方式下運行時，外部大量的向中部移動的底流參與將中部的底流移向排出口。由外部移動的底流引起的擠壓將更為均勻地壓實底流，並提高待除去的底流中的固體含量。
在上面描述的方式中，本發明方法能夠防止「過量」的底流排流。當耙狀件的動力傳動裝置裝配有變頻器時，可通過調節耙狀件的運行速度來為每一種情況確定更加合適的底流排流能力。採用現在發展的方法，可避免這樣的情況，即底流的超量排流導致底流在淨化槽的中部堆積。如果形成了堆積，那麼將可能導致底流排出口的阻塞，另外還會防止來自給料井的漿液均勻地分布到沉降空間中。如前所述，這將進一步導致對溢流淨化的擾動。
附圖的簡要說明根據本發明的方法和設備通過附圖得到進一步的說明，其中

圖1為整個淨化設備的垂直剖面，圖2介紹了根據圖1的淨化設備從上方看的情況，和圖3顯示了根據發明的淨化槽給料井的垂直剖面。
圖2介紹了圖1的淨化設備從上方看的情況。在這種情況下，它顯示出耙狀件10配備了兩個長耙狀件臂12和位於長耙狀件臂之間的兩個短輔助臂17。圖中顯示出一個耙狀件臂帶有臂傳動齒輪的支承梁18，而另一個沒有。圖中還顯示出耙狀件支承杆19。排流板13相互之間的距離沿耙狀件臂始終相同。如圖所示，排流板與耙狀件臂約呈30度的角(相對半徑)。排流板的長度沿耙狀件臂始終相同。排流板的長度(寬度)如此確定，以便前一塊板的後端與後一塊板的前端重疊10-20％。排流板的功能效率也提高了，這是通過板與垂直平面呈5-25度角的事實，即它們稍微傾斜朝向耙狀件軸的事實實現的。隨著耙狀件旋轉，底流通過排流板的耕作效果移向中部。另外，由於前面描述的排流板定位的結果，底流還會升高超出排流板少許。正因為這種簡單的工序，排流板不會在耙狀件下方將底流壓實成薄層，而正相反，將它維持鬆動，從而防止耙狀件變成楔形卡塞。
圖3更為詳細地闡述了淨化槽給料井，其形狀為直立圓柱。漿液通過管道20注入到井中，絮凝劑通過另一個管道21注入到井中。漿液和絮凝劑都以易控流量的方式注入到給料井中，因為它們在井中通過一個混合元件3混合到一起。圖中顯示出螺旋管混合器軸4做成一個套筒的形式，以便混合槽耙狀件軸11和耙狀件軸的連接法蘭22都適合穿過它。混合元件3包括兩個管子23，它們繞軸旋轉1/3-2圈。管子23通過支承元件24支承在軸上。混合方向25是升高的方向。混合元件的直徑為給料井直徑的40-80％。
給料井2還裝配有一些導流板26，它們均勻地位於給料井的外邊緣27上。漿液和絮凝劑都最好在混合前側導流板附近被引導到給料井中。部分導流板的高度基本上與給料井相同，但是一部分導流板，最好是每下一個導流板的高度只為給料井高度的1/3。所有的導流板都被從給料井28的底部向上支承。導流板數量為12-24之間。漿液排出口29總是位於給料井的底部導流板之間，以便它們就混合元件的旋轉方向而言位於導流板的前面。根據本發明的給料井，絮凝劑與漿液迅速混合，但是當漿液在給料井中的滯留時間調節到3-15分鐘時，漿液在向前引導之前就會很好地凝聚。
附著在給料井底部的是引導錐體5，它向下敞開，給料井排出口通到引導錐體的內部。引導錐體由一個或許多錐體表面組成，最好向內打開，雖然並不是必須這樣。圖3顯示了兩個錐體表面，其中上錐體表面30以20-45度(自水平面方向)的角向下敞開。上錐體表面緊密地固定到下錐體表面31上，下錐體表面以45-75度(自水平方向)的角向下敞開。位於錐體表面下部的是漿液引導口32。引導口的數量例如在16-32之間，這些口的出流可在0.05-0.2m/s的範圍內調節。引導錐體的下邊緣33是完整的，並最好是豎直的。引導錐體是用來防止注入到淨化槽中的漿液劇烈地流向底流層的表面，那會危及溢流流的淨化度。引導錐體的尺寸可設定，以便其下邊緣的直徑比給料井的直徑大1.3-2倍。當引導錐體由多個錐體表面形成時，最陡峭的錐體表面最好佔有整個引導錐體的整個高度的55-70％。
本發明可通過下面的實施例來進一步描述。
實施例1所需要的是在一個現有的工業規模的濃縮器中從圓柱槽的周邊到中部的底流井獲得底流的均勻排流。濃縮器的直徑為27m，待移動到井的底流量為40m3/h。耙狀件系統選擇的運行速度為0.075rpm。附表1顯示了排流板的高度首先從外逕到輔助耙狀件臂增加的情況，在輔助耙狀件臂處由於它們的數量加倍而高度減小。在輔助耙狀件臂末端的最小點之後，排流板的高度再次增加朝向中部。那些最靠近中部的最後一些排流板的高度彼此相同，從而外部的耙狀件壓力更加壓實底流。
表1

實施例2淨化測試顯示在根據本發明的濃縮器中漿液均勻地分布。測試中使用的漿液是一種工業規模的濃縮器底流，它在中和含有鐵(III)、鉻(III)和鎳(II)的水和精煉鋼酸洗中生成的硫酸鹽時獲得。漿液中52％的固體是石膏，剩下的是金屬的氫氧化物。測試用的濃縮器的直徑為1100m，圓柱部分的有效深度為340mm。錐體的底部向中部傾斜9.5°的角。耙狀件大體上與實施例1中描述的相同。濃縮器給料井的直徑為172mm，有效深度為315mm。導流板和引導錐體與前文中描述的一致。給料井混合器為螺旋管型，即包括兩個管子，它們在混合方向上繞軸上升一轉，並與軸之間存在固定的距離。混合器的直徑為110mm，深度為252mm。
之前在淨化測試中淨化的底流通過濃縮器給料井被抽回到流通中。水以與底流三比一的比例也注入到給料井中。在濃縮器中分離的水作為濃縮器溢流除去。底流和水的注入按比例增加，接著以相同比例下降，以確定濃縮器的分離能力和分離效率。開始時沒有使用絮凝劑，以便濃縮器的性能特徵在很大程度上依賴於開始混合時漿液從給料井流出的均勻程度。在測試中，混合器的轉動速度為127rpm，耙狀件的轉動速度為0.4rpm。在測試的最終階段，完全分離的水層發展如下表2

根據上述結果，測試用的濃縮器的最大速度可確定為水約120l/h，底流約40l/h。考慮到淨化屬性和測試中沒有使用絮凝劑的事實，輸入流可上升到驚人的高。分離出的水層完全清晰，這也表示給料井中使用的混合器校平了濃縮器井。傳統的濃縮器，也就是測試中使用的底流來自的源頭，不能夠獲得相同的性能，這是因為分離的溢流仍然混濁。
實施例3使用絮凝劑Fennopol A305來實施實施例2中的測試，A305劑量為0.5g/l-136mg/kg固體的溶液。當注入的為360l/h水和120l/h底流時，溢流層為確定的100mm並完全清晰。從而，給料井混合器能夠均勻地混合水、底流和絮凝劑，並將它均勻地分布到濃縮器的漿液層中。
權利要求
1.一種用來淨化和/或濃縮含有固體的溶液的方法，其中漿液通過給料井注入到沉降空間中來淨化，在沉降空間中已沉澱的固體或底流通過位於沉降空間中部的排出口除去，而已淨化的溶液或溢流作為溢流除去，在沉降空間中有一個繞其軸旋轉的耙狀件，它將來自空間邊緣的底流移動朝向中部，在所述耙狀件上的排流元件徑向位於槽中，其特徵在於底流的排流元件的排流能力確定為與從沉降空間邊緣到中部區域的基本一致。
2.如權利要求1的方法，其特徵在於底流排流通過使用排流板而發生，排流板附著到排流元件上，與排流元件和槽半徑形成約30度的角。
3.如權利要求1的方法，其特徵在於與軸距離相同的排流元件和排流板在從環形截面向中部旋轉時移動底流。
4.如權利要求3的方法，其特徵在於排流元件在同心的環形截面上的排流能力基本一致。
5.如權利要求3的方法，其特徵在於排流元件在中部區域最靠內部的同心環形截面上的排流能力比在其它截面上的排流能力小。
6.如權利要求5的方法，其特徵在於15-30％的內部截面的排流能力比外部環形截面的排流能力小。
7.一種用來淨化和/或濃縮含有固體的溶液的設備，其中設備包括一個淨化和/或淨化的槽(1)，它裝配了給料井(2)用於待淨化的漿液，一些排出口(9)，用於沉降空間中部的已沉澱的固體或底流，一個排出槽(16)，用於已淨化的溶液或溢流，一個繞其軸(11)旋轉的耙狀件(10)，將來自槽邊緣的底流移動朝向中部，其中所述耙狀件至少有兩個臂(12)沿徑向到達槽的邊緣，其特徵在於，為了保持從淨化和/或濃縮槽(1)邊緣到中部的底流排流能力不變，有許多排流板(13)附著到耙狀件臂(12、17)上，它們的高度依賴於它們到耙狀件軸(11)的距離和耙狀件臂的數量。
8.如權利要求7的設備，其特徵在於耙狀件臂的排流板(13)的高度從槽(7)的邊緣朝向耙狀件軸直到中部區域(8)一直增加。
9.如權利要求7的設備，其特徵在於耙狀件裝配有至少兩個輔助臂(17)，它們的長度約為到達槽邊緣的臂(12)的一半。
10.如權利要求9的設備，其特徵在於耙狀件臂的排流板(13)的高度從槽(7)的邊緣朝向耙狀件軸直到輔助臂(17)的末端一直增加。
11.如權利要求9的設備，其特徵在於所有耙狀件臂的排流板(13)的高度從輔助臂(17)的末端到中部區域(8)一直增加。
12.如權利要求7的設備，其特徵在於中部區域(8)中的排流板(13)的高度是標準的，這些排流板為環形，它從耙狀件軸(11)向外延伸，延伸的距離為長耙狀件臂(12)長度的15-30％。
13.如權利要求7的設備，其特徵在於排流板(13)以相對臂和槽半徑縱向約30度的角附著到耙狀件臂(12、17)上。
14.如權利要求7的設備，其特徵在於排流板(13)以相對垂直軸5-25度的角向前傾斜。
15.如權利要求7的設備，其特徵在於每一塊與耙狀件軸距離相同的排流板(13)的高度都相同。
全文摘要
本發明涉及一種淨化和/或濃縮含有固體的溶液即漿液的方法，和用來實現此方法的設備。使用本發明的方法和設備，可將待注入到淨化或濃縮設備中的漿液均勻地分布到槽中已有的漿液中。現在發展的淨化槽的特徵是槽中的耙狀件系統的排流能力從槽邊緣到中部都相同。排流能力測定為與從槽中部的底流排出能力相同。排流能力可通過使用各種不同高度的耙狀件排流板來達到相同，其中，該高度是根據排流板到耙狀件軸的距離和在同一環形截面上旋轉的板的數量來確定的。
文檔編號B01D21/01GK1520331SQ02812727
公開日2004年8月11日 申請日期2002年6月19日 優先權日2001年6月25日
發明者布魯爾·尼曼, 馬蒂·諾拉拉, 布魯爾 尼曼, 諾拉拉 申請人:奧託庫姆普聯合股份公司