Определение удельной площади сгустителя непрерывного действия и высоты зоны уплотнения шлама для концентрированых пульп (при консолидированном осаждении)

Ц е л ь р а б о т ы – экспериментальное определение удельной площади осаждения сгустителя непрерывного действия для заданной пульпы; определение высоты зоны уплотнения шлама.

1. Теоретические сведения

Отстаивание – это процесс разделения жидкой неоднородной системы путем осаждения дисперсной фазы под действием силы тяжести.

Отстаивание производится чаще всего в аппарате (сгустителе) непрерывного действия, снабженном гребковым механизмом для выгрузки шлама. Он представляет собой цилиндрический резервуар с коническим днищем.

Расчет сгустителя зависит от механизма процесса отстаивания. При отстаивании разбавленных суспензий происходит интенсивная сегрегация, т.е. основная масса твердого (крупные частицы) выпадает в центральной части аппарата. При сгущении концентрированных пульп наблюдается консолидированное (совместное) осаждение твердого вещества. Оно характеризуется тем, что скорости осаждения частиц разной крупности становятся близки между собой, вследствие чего возникает четко выраженная граница раздела осветляемой жидкости и пульпы. В этих условиях расчет ведется по осаждению твердого.

Скорость консолидированного осаждения уменьшается при увеличении концентрации твердого в пульпе. Она определяется только опытным путем как скорость опускания границы пульпа - осветленная жидкость. Опыты включают целый ряд изменений скорости при разных исходных концентрациях пульпы. Они показывают, что эта зависимость достаточно точно выражается равенством:

ω_ос = Б· Сⁿ

где С – концентрация твердого в пульпе, т/м³;

Б – коэффициент, характерный для данной пульпы;

n – показатель степени, характерный для данного типа пульпы.

На практике встречается большое количество пульп, для которых n = -2 (красный шлам в производстве глинозема, пульпа гидроокиси железа в воде, мела в воде и др.). Для них:

ω_ос =

Итак, по высоте сгустителя непрерывного действия при консолидированном осаждении, концентрация твердого увеличивается сверху вниз, а скорость осаждения уменьшается.

2. Схема установки

Для проведения опыта необходимо иметь пять измерительных цилиндров по 1000 см³ , градуированных по высоте в мм и по объему см³, секундомер и пруток (мешалку) для перемешивания.

Ход периодического процесса консолидированного осаждения в лабораторном цилиндре в зависимости от времени показан на рисунке 3.

В начале цилиндр заполнен исходной пульпой, в которой твердые частицы равномерно распределены в жидкости. С течением времени поверхность раздела пульпы опускается с постоянной скоростью. Над ней накапливается осветленная жидкость, в то же время растет высота твердого слоя. Через некоторое время слой исходной пульпы исчезает, но граница раздела осадка с осветленной жидкостью продолжает опуск аться: происходит осаждение с увеличением концентрации твердой фазы.