ГРАВИТАЦИОННЫЙ ОТСТОЙНИК ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ДИСПЕРСНЫХ ФАЗ (ВАРИАНТЫ)
GRAVITATIONAL SEPARATING TANK FOR SEPARATION OF MIXTURE OF DISPERSE PHASES (VERSIONS)

Техническое решение относится к области производства ядерного топлива и может быть использовано для разделения эмульсионно-суспензионных систем с целью получения чистых солей и окислов ядерно-активных химических элементов.
Из уровня техники известно устройство для разделения суспензий, содержащих ядерно-активные вещества, которое содержит корпус с камерами для приема суспензии, устройство для ввода суспензии, фильтрующий элемент и устройство для вывода осадка (SU 1010745 А1, B01D 25/38, 20.02.1995).
Недостатками известного устройства являются ограничения по ядерной безопасности, низкая скорость разделения фаз, невозможность одновременного разделения трех фаз, сложность конструкции.
Технической задачей заявленного решения является создание устройства, позволяющего осуществлять глубокое разделение до трех фаз в эмульсионно-суспензионных системах, содержащих ядерно-активные материалы.
Техническим результатом, обеспеченным решением упомянутой задачи, являются обеспечение ядерной безопасности, увеличение глубины разделения фаз, возможность одновременного разделения до трех фаз, а также простота и универсальность конструкции устройства для различных эмульсионно-суспензионных систем.
Указанный технический результат достигается за счет того, что гравитационный отстойник для разделения смеси дисперсных фаз содержит корпус с параллельными верхней и нижней стенками, установленными под углом к горизонту, выбранным из условия ламинарного движения отделяемой тяжелой фазы по нижней стенке, корпус имеет ввод для разделяемой смеси дисперсных фаз и в нижней части вывод для отделения тяжелой фазы, а также вывод в верхней части для осветленного раствора и расположенный выше него вывод для отделенной легкой фазы.
Кроме того, технический результат достигается за счет того, что:
- для разделения смеси дисперсных фаз, содержащей ядерно-активный материал расстояние между верхней и нижней стенками выбрано из условия соблюдения ядерной безопасности;
- отстойник может быть снабжен распределительными перегородками, частично перекрывающими поперечное сечение корпуса и расположенными в начале и в конце зоны распределения фаз между вводом для разделяемой смеси и выводом для осветленного раствора;
- отстойник может быть снабжен по меньшей мере одной пластиной, расположенной параллельно нижней стенке;
- отстойник снабжен распределительными перегородками, расположенными в промежутках между пластиной и корпусом, а при наличии более одной пластины - между пластинами и корпусом и между самими пластинами, которые расположены в начале и в конце зоны распределения фаз между вводом для разделяемой смеси и выводом для осветленного раствора, и частично перекрывающими поперечное сечение соответствующих промежутков.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено устройство, продольный разрез; на фиг.2 - вид Е на фиг.1; на фиг.3 - вид с разрезами Б-Б и В-В на фиг.2; на фиг.4 (а, б) - разрезы Г-Г и Д-Д на фиг.1 соответственно.
Гравитационный отстойник для разделения смеси дисперсных фаз содержит корпус 1 с параллельными верхней и нижней стенками 2 и 3 соответственно, расстояние между которыми Н выбрано из условия ядерной безопасности устройства и обеспечивающее безопасную толщину слоя разделяемой смеси дисперсных фаз, содержащей ядерный материал. Верхняя стенка 2 корпуса 1 имеет ввод 4 для разделяемой смеси дисперсных фаз, выполненный в виде трубопровода. Корпус 1 установлен под углом к горизонту (обычно в пределах 30-60°), выбранным из условия ламинарного движения отделяемой тяжелой фазы по нижней стенке 3, при этом в нижней части корпуса 1 расположен вывод 5 для отделения тяжелой фазы, а в верхней, с боковых его сторон - вывод 6 для осветленного раствора и расположенный выше него вывод 7 для отделенной легкой фазы. Кроме того, корпус 1 снабжен карманами 8 и 9 для приема соответственно осветленного раствора и отделенной легкой фазы, расположенными в соответствующих зонах выводов 6 и 7 этих фаз, при этом вывод 7 для отделенной легкой фазы в виде переливного уровня установлен на 3-5 мм выше уровня перелива осветленного раствора.
Корпус 1 снабжен распределительными перегородками 10, установленными, частично перекрывая его поперечное сечение, расположенными в начале и в конце зоны разделения фаз между вводом 4 для разделяемой смеси и выводом 6 для осветленного раствора и разделяющими таким образом полость корпуса 1 на три зоны: зону 11 накопления легкой фазы, расположенную в верхней части корпуса 1, зону 12 накопления тяжелой фазы - в его нижней части, и зону 13 отстаивания, расположенную между двумя упомянутыми зонами 11 и 12. Корпус 1 в нижней своей части в районе зоны 12 выполнен сужающимся с боковых сторон в сторону вывода 5 для отделения тяжелой фазы. Выводы 5, 6 и 7 для разделяемых фаз могут быть снабжены краном 14 и/или гидрозатвором 15, 16.
3
Ширину (а) и длину (б) корпуса 1 выбирают, исходя из требуемой эффективной площади поверхности отстаивания, которая определяется как частное от деления производительности по смеси фаз (м/ч) на скорость разделения фаз (м/час) в дисперсной системе.
Кроме того, для увеличения площади отстаивания в устройстве может быть установлена по меньшей мере одна дополнительная пластина (не показана), параллельная нижней стенке 3 и снабженная своими распределительными перегородками 10, расположенными в промежутках между пластиной и корпусом, а при наличии более одной пластины - между пластинами и корпусом и между самими пластинами, которые расположены в начале и в конце зоны распределения фаз между вводом 4 для разделяемой смеси и выводом 6 для осветленного раствора и частично перекрывают поперечное сечение соответствующих промежутков. В этом случае площадь отстаивания будет равна а·б·(n+1), где n - число дополнительных плоскостей отстаивания.
Устройство работает следующим образом. Через ввод 4 разделяемую смесь дисперсных фаз, содержащую ядерно-активное вещество, подают в корпус 1 устройства. Распределительные перегородки 10 позволяют осуществлять равномерное ламинарное движение смеси по плоскости отстаивания, расположенной под заданным углом наклона к горизонту. В зоне 13 происходит непосредственное разделение смеси на осветленный раствор, тяжелую и легкую фазы. Сгущенная отделенная тяжелая фаза накапливается в суженной зоне 12, откуда выводится через вывод 5 посредством крана 14 или через регулируемый гидрозатвор 15. Осветленный раствор, по мере накопления, через переливной уровень поступает в приемный карман 8, откуда направляется на переработку. Отделенная легкая фаза всплывает и накапливается в верхней части корпуса в зоне 11, откуда поступает в приемный карман 9 для этой фазы.
Таким образом, предложенная конструкция устройства обеспечивает возможность глубокого разделения до трех фаз, а также ядерную безопасность и универсальность для различных эмульсионно-суспензионных систем.