ГРАВИТАЦИОННЫЙ ПЛАСТИНЧАТЫЙ СГУСТИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области гравитационного разделения и может быть использована при сгущении и осветлении различных минеральных суспензий в технологии переработки природного сырья, очистки сточных вод, в строительной, химической, горно-металлургической и других отраслях промышленности.
Известен гравитационный сгуститель, содержащий корпус, коническое днище с патрубком для отвода сгущенной суспензии, загрузочное устройство и патрубок для отвода осветленной жидкости, в котором коническое днище выполнено ступенчатым в виде кольцевых выступов с вертикальными цилиндрическими или прямоугольными стенками, при этом корпус выполнен цилиндрическим или прямоугольным (Патент РФ №2089262, Мкл. B01D 21/24, публ. 10.09.1997 г. )
В этом устройстве исходная суспензия подается внутрь корпуса, где твердые частицы под действием силы тяжести приобретают движение вниз, а освобожденная от них жидкость перемещается вверх. Последняя переливается через верхнюю кромку корпуса в сборный лоток и далее отводится из корпуса в виде одного из конечных продуктов разделения - осветленной жидкости. Твердые частицы в своем движении вниз приближаются к кольцевым выступам конического днища, на которых в начальный период работы сгустителя образуют осадок воронкообразной формы. После достижения верхней поверхностью этого осадка угла наклона, близкого по величине углу естественного откоса, твердые частицы, поступающие на этот осадок, изменяют направление движения и сползают, а точнее стекают с выступа в смеси с водой в виде слоя сгущенной суспензии. Далее этот слой движется вдоль вертикальной стенки выступа до слоя осадка на следующем выступе, стекает с него и т.д. приближаясь к выпускному патрубку. На каждом из выступов к движущейся суспензии присоединяются частицы, оседающие в объеме суспензии, расположенном над этим выступом, утолщая слой движущейся сгущенной суспензии. Двигаясь вдоль вертикальных стенок как единый поток, слой сгущенной суспензии испытывает меньшее сопротивление движению, чем сопротивление отдельно падающих частиц, и поэтому приобретает более высокую скорость. Этот поток не дает возможности оседать и накапливаться на выступах другим частицам, размывая находящийся на них осадок и уменьшая угол откоса его поверхности. Стекающая по ступенчатому коническому днищу сгущенная суспензия отводится из сгустителя в виде конечного продукта.
Недостатком этого технического решения является ограниченность осадительной поверхности, так как осаждение осуществляется на боковой поверхности конического днища, которое выполнено ступенчатым в виде кольцевых выступов с вертикальными цилиндрическими или прямоугольными стенками. Это ограничивает производительность устройства размерами боковой поверхности конического днища.
Наиболее близким к предложенному является гравитационный пластинчатый сгуститель, содержащий корпус с патрубками для ввода исходной суспензии и вывода осадка, блок наклонных осадительных пластин, барабан с радиально установленными осадительными пластинами и камеру сбора осветленной воды с патрубком для ее отвода, в котором осадительный барабан снабжен двигателем с приводом, обеспечивающим его вращение и/или вибрационные колебания в регулируемых режимах. (Патент РФ №2448756, Мкл. B01D 21/02, публ. 10.11.2010 г. ).
В этом устройстве исходная суспензия поступает по загрузочному патрубку в межплоскостные пространства наклонных пластин, где происходит разделение суспензии на сгущенный продукт и осветленный слой, затем сгущенный продукт поступает в межрадиальные зоны вращающегося лопастного барабана, установленного в нижней части корпуса пластинчатого сгустителя.
Недостатком этого технического решения является ограниченная поверхность осадительной поверхности и необходимость подвода энергии для обеспечения вращения и вибрационных колебаний барабана.
В обоих устройствах для увеличения производительности необходимо увеличение осадительной поверхности устройства и, соответственно, увеличение габаритных размеров и занимаемой площади.
Техническим результатом предлагаемого гравитационного сгустителя является увеличение производительности устройства без увеличения его габаритных размеров и площади, занимаемой пластинчатым сгустителем.
Для достижения этого технического результата предлагается гравитационный пластинчатый сгуститель, содержащий корпус с патрубками ввода исходной суспензии, слива осветленной воды и вывода осадка, по крайней мере два блока наклонных осадительных пластин, патрубок слива осветленной воды установлен в верхней части корпуса, патрубок вывода осадка соединен с коническим накопителем в основании корпуса, каждый блок наклонных осадительных пластин выполнен сотовым в поперечном сечении с соотношением ширины к высоте сотового отверстия от 2:1 до 2,5:1, блоки наклонных осадительных пластин установлены друг за другом с углом наклона от 50° до 60° относительно вертикали во взаимнопротивоположных направлениях, конический накопитель в основании корпуса выполнен с углом при вершине от 60° до 70°, патрубок ввода исходной суспензии установлен под нижним краем нижнего блока наклонных осадительных пластин.
Совокупность существенных признаков заявляемого гравитационного пластинчатого сгустителя при проведении поиска по патентной и технической литературе не обнаружена. Предлагаемый гравитационный пластинчатый сгуститель может быть изготовлен на известном общепромышленном оборудовании с использованием общеизвестных материалов и применен для сгущения и осветления различных минеральных суспензий в технологии переработки природного сырья, очистки сточных вод, в строительной, химической, горно-металлургической и других отраслях промышленности. Поэтому заявитель считает, что заявляемый гравитационный пластинчатый сгуститель соответствует критериям охраноспособности полезной модели «новизна» и «промышленная применимость».
Сущность предложения поясняется чертежами, на которых показан неисключающий пример выполнения гравитационного пластинчатого сгустителя. На фиг. 1 показана функциональная схема гравитационного пластинчатого сгустителя, на фиг. 2 - поперечное сечение (соты) блока наклонных осадительных пластин.
На фигурах обозначено:
Корпус 1, верхний 2 и нижний 3 блоки наклонных осадительных пластин, патрубок 4 ввода исходной суспензии, установлен под нижним краем нижнего 3 блока наклонных осадительных пластин, патрубок 5 слива осветленной воды установлен в верхней части корпуса 1, патрубок 6 вывода осадка соединен с коническим накопителем 7 в основании корпуса 1, блоки 2 и 3 наклонных осадительных пластин выполнены в поперечном сечении сотовыми с соотношением ширины Ш к высоте В сотовых отверстий 8 от 2:1 до 2,5:1, верхний 2 и нижний 3 блоки наклонных осадительных пластин установлены друг за другом с углом наклона от 50° до 60° относительно вертикали во взаимнопротивоположных направлениях, конический накопитель 7 в основании корпуса 1 выполнен с углом при вершине от 60° до 70°. Конструкция пластинчатого сгустителя выполнена из листовой стали стандартного сталепроката.
Количественные признаки, выраженные в виде интервалов значений, определены заявителем экспериментально при разработке макетов гравитационного пластинчатого сгустителя, с целью достижения максимальной производительности устройства без увеличения его габаритных размеров и площади, занимаемой пластинчатым сгустителем.
Поскольку исходная суспензия внутри корпуса распределяется в сотовых отверстиях 8 блоков наклонных осадительных пластин, где происходит разделение суспензии на твердую и жидкую фазы, для увеличения поверхности осаждения необходимо уменьшать высоту В (увеличивать число) и увеличивать ширину Ш сотовых отверстий 8, однако чрезмерное уменьшение высоты В приводит к забиванию сотовых отверстиях 8 осадком, а увеличение ширины Ш сотовых отверстий 8 приводит к уменьшению прочности и жесткости блоков наклонных осадительных пластин, что необходимо компенсировать толщиной и качеством материала блоков наклонных осадительных пластин. Экспериментально установлено, что соотношением ширины Ш к высоте В сотовых отверстий 8 от 2:1 до 2,5:1 блоков наклонных осадительных пластин обеспечивается наиболее эффективное осаждение частиц при надежной работе устройства.
В предложенном устройстве на осаждающиеся на поверхностях наклонных осадительных пластин частицы действуют силы инерции движущегося потока суспензии и силы тяжести, их соскальзывание в конический накопитель 7 в основании корпуса обусловлено величиной угла наклона блоков наклонных осадительных пластин относительно вертикали. При угле наклона менее 50° относительно вертикали ухудшаются условия осаждения частиц на поверхности наклонных пластин, а при угле наклона более 60° относительно вертикали ухудшаются условия соскальзывания частиц в конический накопитель. Экспериментально определено, что наклон блоков наклонных осадительных пластин в диапазоне от 50° до 60° относительно вертикали обеспечивает наиболее эффективную работу устройства.
Выбор угла при вершине конического накопителя 7 в диапазоне от 60° до 70° обусловлен обеспечением эффективности удаления осадка через патрубок 6 вывода осадка (сгущенного материала) из гравитационного пластинчатого сгустителя. При увеличении угла при вершине конического накопителя 7 свыше 70° возникает прилипание осадка к поверхности конического накопителя 7, при уменьшении этого угла увеличивается габаритный размер (высота) гравитационного пластинчатого сгустителя
Гравитационный пластинчатый сгуститель работает следующим образом:
Исходный материал подается через патрубок 4 ввода исходной суспензии внутрь корпуса 1 и равномерно распределяется в сотовых отверстиях 8 верхнего 2 и нижнего 3 блоков наклонных осадительных пластин. Там происходит разделение суспензии на твердую и жидкую фазы. На каждую частицу, находящуюся в сотовых отверстиях 8 верхнего 2 и нижнего 3 блоков наклонных осадительных пластин действуют силы инерции движущегося потока суспензии и силы тяжести. В результате частицы перемещаются между пластинами в двух направлениях: вдоль пластин со скоростью V и перпендикулярно пластинам со скоростью Vcp.Частицы под действием сил тяжести осаждаются на поверхности наклонных пластин, соскальзывают в конический накопитель 7 в основании корпуса 1, где происходит дальнейшее сгущение и уплотнение материала. Через патрубок 6 вывода осадка (сгущенного материала) осадок выгружается из гравитационного пластинчатого сгустителя. Извлечение частиц в сгущенный продукт повышается с увеличением длины и числа наклонных осадительных пластин. Жидкая фаза у нижней кромки наклонных осадительных пластин изменяет направление движения, проходит по промежуткам между пластинами нижнего 3 и верхнего 2 блоков наклонных осадительных пластин вверх и отводится через патрубок 5 слива осветленной воды, который установлен в верхней части корпуса 1.
3
Заявителем изготовлены и успешно испытаны опытные образцы предлагаемого гравитационного пластинчатого сгустителя с производительностью от 25 до 500 м/час.