Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ШЛАМОВОЙ ПУЛЬПЫ

Изобретение относится к области разделения гетерогенных сред, а именно суспензий, с выделением целевого продукта, и может быть использовано в угледобывающей, углехимической, горнорудной, пищевой, химической промышленности, при очистке сточных вод, индустрии строительных материалов при разделении суспензии на жидкую и твердую фазы.

Частным случаем разделения гетерогенной системы является обезвоживание шламовой пульпы, т.е. выделение жидкой фазы из гетерогенной системы. Этот процесс лежит в основе промышленных производств, предназначенных для выделения из породы водорастворимых соединений и использующих в качестве технологических сред суспензии. При разделении шламовой пульпы с получением в качестве целевого продукта жидкой фазы существенным является увеличением скорости отделения жидкой фазы от частиц суспензии - осветления суспензии. Это ускоряет процесс получения осветленной жидкой фазы - целевого продукта.

Известен способ разделения суспензий (RU, патент 2165900), включающий последовательную обработку суспензии анионным и катионным флокулянтами, причем количество полимера в катионной форме, по меньшей мере, не превышает количество полимера в анионной форме с последующим отделением твердой фазы от жидкой с использованием ленточного фильтра.

Недостатком известного способа следует признать длительность процесса, а также загрязнение жидкой фазы флокулянтами.

Известен способ разделения взвешенных частиц и водной фазы из водного раствора (SU, авторское свидетельство 528039) путем последовательного введения в раствор, находящийся в смесителе, двух флокулянтов: неорганического и полиакриламида с последующим отделением твердой фазы от жидкой с использованием ленточного фильтра.

Недостатком известного способа следует признать длительность процесса, а также загрязнение жидкой фазы флокулянтами.

Известен также (SU, авторское свидетельство 346234) сгуститель для осветления шламовых вод. Известный сгуститель работает следующим образом. Исходная пульпа поступает в сгуститель непрерывным потоком через загрузочное устройство. В верхней части загрузочного устройства, представляющего собой цилиндро-конический корпус, установлены телескопическое кольцо или несколько шиберов, установленные с возможностью перемещения в вертикальной плоскости. При загрузке пульпа заполняет весь объем корпуса без перелива и в дальнейшем происходит режим осветления. Полнота заполнения корпуса способствует эффективному осветлению, когда твердые частицы оседают вниз в конусообразную часть корпуса, а осветленная жидкая фаза остается сверху. В момент визуального определения подхода осветленной жидкой фазы к нижней кромке телескопического кольца или шиберов подъемные устройства перемещают телескопическое кольцо или щиберы вниз. Во время опускания осветленная жидкая фаза переливается из корпуса в приемник осветленной фазы в приемник осветленной фазы. По окончанию слива подъемные устройства поднимают телескопическое кольцо или шиберы вверх. Процесс разделения твердой и жидкой фаз повторяют.

Недостатком известного способа следует признать необходимость использования довольно сложного механического устройства с относительно малым объемом для размещения осветляемой жидкой фазы, что приводит к малой эффективности процесса.

Техническая задача, решаемая с использованием разработанного способа, состоит в разработке новой технологии разделения жидкой и твердой фаз суспензии.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного способа, состоит в повышении производительности разделения суспензии с выделением жидкой фазы в качестве целевого продукта.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ обезвоживания шламовой пульпы.

Разработанный способ обезвоживания шламовой пульпы включает периодическое полное заполнение фильтровального мешка пульпой, последующую свободную фильтрацию через материал фильтровального мешка несущей жидкости с одновременным осветлением последней, причем после осветления несущей жидкости в фильтровальном мешке, ее принудительно удаляют из мешка, после чего процесс обезвоживания повторяют.

Время начала принудительного удаления осветленной несущей жидкости (водного раствора солей) из фильтровального мешка определяют различным путем. Начало принудительного удаления несущей жидкости можно задать по времени, когда опытным путем установлено, что осветление несущей жидкости в фильтровальном мешке известного объема происходит за установленный промежуток времени. Начало удаления несущей жидкости можно определять по количеству оставшихся взвешенных частиц суспензии в единице объема несущей жидкости, находящемся на известной глубине суспензии в фильтровальном мешке (мутность суспензии). Мутность можно определять фотометрически (турбидиметрически - по ослаблению проходящего света или нефелометрически - по светорассеянию в отраженном свете), фотоколоримерически, а также визуально - по степени мутности столба высотой 10-12 см в мутномерной пробирке. Также время начала принудительного удаления осветленной жидкости можно определять по характеристикам образовавшегося осадка, причем критерий состояния осадка, соответствующий началу принудительного отбора осветленной несущей жидкости, определяют предварительно экспериментально. Так, в частности, принудительное удаление несущей жидкости из фильтровального мешка производят при образовании слоя осадка толщиной на 10-20%, превышающей минимально возможный, и/или при образовании слоя осадка, плотность которого на 5-10% меньше максимальной.

Установление времени начала принудительного отбора несущей жидкости является достаточно важным фактором технологического процесса, поскольку несвоевременное начало удаления осветленной жидкости может привести, с одной стороны, при слишком позднем начале к уменьшению производительности разделения шламовой пульпы, и с другой стороны, к недостаточному разделению шламовой пульпы из-за неполноты осаждения частиц пульпы в удаленном объеме жидкости.

Принудительное удаление осветленной жидкости необходимо производить в условиях, минимально влияющих на разрыхление уже сформировавшегося осадка. Это достигается, во первых, началом отбора осветленной несущей жидкости с глубины, оставляющей защитный слой осветленной жидкости над осадком, а также ламинарностью потока откачиваемой осветленной жидкости.

Указанным условиям отвечает использование для принудительного удаления осветленной несущей жидкости погружного насоса. Однако возможно использование и насосов, расположенных вне удаляемой несущей жидкости, отборочный шланг которых опущен на заданную глубину отбираемой жидкости.

Обеспечение достижения указанного технического результата разработанного способа состоит в том, что принудительное удаление несущей жидкости позволяет сократить время получения целевого продукта, не тратя его на полное разделение шламовой пульпы на жидкую и твердую фазы. Так, например, основной объем жидкой фазы (90%) глинисто-солевого шлама осветляется в течение первых суток, а фильтрация такого же объема жидкости из мешка продолжается в течение 7-15 суток из-за того, что фильтровальная ткань засоряется частицами шлама.

Разработанный способ иллюстрирован следующим примером реализации.

Разместили глинисто-солевой шлам калийной обогатительной фабрики в фильтровальный мешок длиной 60 м с длиной окружности мешка 12 м. Емкость заполненного мешка 480 м³. При первом заполнении в мешок подали 480 м³ шлама плотностью 1300 кг/м³. Через сутки в мешке образуется осадок объемом около 110 м³. осветленную жидкость в объеме 280 м³ откачали, оставляя над осадком защитный слой жидкости. Затем произвели закачку 280 м³ шлама, через сутки образуется новый осадок объемом 60 м³, осветленную жидкость откачивают. Заполнение и откачка продолжаются в описанном режиме.

Контроль уровня осадка производят с использованием уровнемера, например эхолота, а уровень жидкости определяют ультразвуковым уровнемером. Объем подачи шлама и откачки жидкости контролируют расходомерами.

Последнюю откачку производят при уменьшении слоя жидкости до 0,5 м. Дальнейшее заполнение мешка производят по мере фильтрации жидкости из мешка по известной схеме.

Применение разработанного способа позволяет многократно увеличить производительность разделения суспензии.