9

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра РМПИ

Лабораторная работа №8

«Интенсификация процессов сгущения пульпы и осветления шламовых вод»

Выполнил ст. гр. ГИ-10-2

Пономарев С.С.

Преподаватель:

Аверин Г.А.

Алчевск, 2012 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

Интенсификация процессов сгущениЯ пульпы и осветления шламовых вод

1. Цель работы

Освоить процессы интенсификации сгущения пульп.

Изучить влияние на скорость осаждения взвешенных в воде твёрдых частиц коагулянтов и флокулянтов.

Установить оптимальный расход флокулянтов (коагулянтов).

Провести осветление шламовой воды под действием центробежной силы.

2. Теоретическое введение

ПУЛЬПА  смесь воды и измельченного продукта. Она образуется при гидравлическом транспортировании, мокрых способах обогащения и измельчении исходного сырья.

ШЛАМ  частицы угля или руды крупностью 0-0,5 или 0-1,0 мм, содержащиеся в гидросмеси.

Сгущением называются операции обезвоживания мелкозернистых суспензий, основанные на расслоении их путем осаждения в пульпах (суспензиях) твердых частиц и отделения осадка (сгущенного продукта) от жидкости  слива. Осаждение взвешенных твердых частиц может быть произведено под действием силы тяжести или центробежной силы.

Операции сгущения при обработке моечных или сточных вод, представляющих собой сильно разжиженные шламовые суспензии, называют также осветлением шламовых вод.

Для сгущения (осветления шламовых вод) применяют:

1. Устройства и аппараты, в которых расслоение пульпы происходит под действием силы тяжести:

а) непрерывного действия  пирамидальные отстойники, конусные сгустители (воронки), цилиндрические сгустители и т.д.

б) периодического действия  наружные отстойники, пруды.

2. Препараты, в которых расслоение пульпы происходит под действием центробежной силы: гидроциклоны-сгустители, осадительные центрифуги.

Устройства и аппараты, в которых расслоение пульпы происходит под действием силы тяжести, представляют собой большие чаны или бассейны, куда подается непрерывно или периодически пульпа. Взвешенные в пульпе твердые частицы медленно оседают, образуя осадок, который уплотняется и по мере его накопления выдается из аппарата.

Верхние слои осветленной воды переливаются через борта аппарата.

В верхних слоях пульпы в сгустителях и отстойниках концентрация твердых частиц обычно невысокая и поэтому частицы осаждаются в условиях свободного падения с максимальной скоростью, зависящей от крупности и плотности частиц.

По мере увеличения концентрации частиц в нижележащих слоях пульпы скорость осаждения их уменьшается. Когда концентрация частиц достигает определенного предела в зависимости от крупности и плотности частиц, осаждение их происходит в условиях естественного падения, характеризуемого оседанием частиц всей массой. При этом крупные, быстро оседающие частицы, задерживаются в своем падении мелкими частицами и осаждаются вместе с ними.

При уплотнении (сжатии) осадка концентрация твердых частиц достигает максимума, а скорость осаждения их приближается к нулю. Здесь вода выжимается из осадка под действием давления вышележащих частиц и перемещается снизу вверх. Плотность осадка (сгущенной пульпы) зависит от структуры и размера твердых частиц. Обычно небольшая плотность осадка, при котором не теряется свойство его текучести, получается при концентрации в нем твердого до 43-44 % по объему.

Скорость осаждения твердых частиц шарообразной формы в условиях свободного падения может быть определена по известной формуле Стокса:

(1)

где  диаметр частицы, м;

 плотность частицы, кг/м³;

 плотность жидкости, кг/м³;

 вязкость жидкости (см. Приложение Б).

Скорость стесненного осаждения частиц может быть выражена уравнением:

(2)

где  коэффициент снижения скорости свободного осаждения частиц в стесненных условиях.

Величина коэффициента зависит от многих различных факторов (меняющейся концентрации, твердого в пульпе, гранулометрического состава твердых частиц и т.д.), влияние которых трудно подается учету, поэтому обычно для расчетов сгустителей СКОРОСТЬ ОСЩЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ В ПУЛЬПЕ ОПРЕДЕЛЯЮТ ОПЫТНЫМ ПУТЕМ.

Подвергаемые сгущению суспензии можно разделить по крупности взвешенных в них твердых частиц на следующие типы:

грубые суспензии, содержащие частицы крупностью > 100мм.

тонкие суспензии с частицами от 0,5 до 100 мм; мутности и частицами от 0,1 до 0,5 мм; коллоидные растворы с частицами.

Твердее частицы в грубых суспензиях легко осаждаются действием силы тяжести собственного веса. В тонких суспензиях под действием силы тяжести почти не осаждаются (или осаждаются медленно), так как они частично находятся в броуновском движении.

Для ускорения осаждения твердых частиц в тонких суспензиях и мутностях в суспензии добавляют различные реагенты, вызывающие коагуляцию или флокуляцию, т.е. слипание диопергированных суспензий мельчайших частиц, под действием молекулярных сил оцепления и образование из них хлопьев  относительно крупных, быстро осаждающихся агрегатов.

В суспензии вводятся следующие реагенты:

1. КОАГУЛЯНТЫ  это электролиты, распадающиеся в суспензии на ионы. Ионы, имеющие противоположный знак, электрическому заряду твердых частиц, нейтрализуют последний или уменьшают его, вызывая коагуляцию частиц.

2.ФЛОКУЛЯНТЫ  это высокополимерные естественные или искусственные органические вещества. Процесс флокуляции твердых частиц суспензии при введении в нее флокулянтов основан на адсорбции удлиненных молекул полимера поверхностью частиц. При этом, отдельные молекулы как бы «склеивают» частицы, образуя из них связанные быстро осаждающиеся агрегаты ("хлопья").

Одновременно растворение флокулянта в воде сопровождается диссоциацией его молекул на анионы и катионы, нейтрализующие электрические заряды твердых частиц, в результате чего происходит коагуляция.

Пример флокулянтов: естественные  крахмал и др., искусственные  полиакриламид, салфлок и др.

Для интенсификации осаждения твердых частиц, обладающих магнитной проницаемостью (железные, марганцевые и другие руды), суспензии пропускают через намагничивающие аппараты. При этом частицы намагничиваются и образуют магнитные агрегаты.

При сгущении шламов в осадительных центрифугах скорость осаждения , частиц может быть рассчитана по формуле Стокса:

(3)

где  угловая скорость вращения, 1/с;

 радиус вращения, м.

Скорость осаждения частиц в центробежном поле в раз больше, чем при осаждении их под действием силы тяжести. ( называют фактором РАЗДЕЛЕНИЯ центрифуги или ЧИСЛОМ ФРУДА).