Сгустители

Сгуститель — машина или аппарат для разделения пульп (суспензий) на твёрдую и жидкую фазы под действием сил тяжести, центробежной силы, магнитного поля.

Сгуститель – аппарат, используемый в производстве и промышленности для очищения и сгущения разнообразных веществ. Сама по себе конструкция этого устройства достаточно проста, она компактна и удобна в эксплуатации. При его использовании можно легко отрегулировать процесс осаждения. Конечный продукт в результате содержит порядка 60% твёрдого вещества, его количество в сливе составляет около 0,1 г/л.

Технологические схемы многих современных рудников включают стадию сгущения с получением двух продуктов — уплотненного твердого материала с низким содержанием влаги и отработанной воды, возвращаемой в производственный цикл.

Относительно конструктивных особенностей данная аппаратура разделяется на несколько видов:

• Устройства радиального типа.

• Пластинчатые устройства.

• Вибросгустители.

Широкое применение сгустители нашли в разнообразных отраслях, эти устройства использует металлургическая, угольная, горнорудная, химическая отрасль и многие другие.

По конструктивным признакам сгустители разделяют на:

1. Радиальные (рис. 1)

2. Пирамидальные отстойники

3. Пластинчатые (прямоточные и противоточные) сгустители (рис. 2)

4. Вибросгустители (рис. 3),

5. Гидроциклоны

6. Гидросепараторы

7. Осадительные центрифуги

8. Фильтры-сгустители

9. Магнитные сгустители.

По характеру осаждения:

1. Со сгущением в объёме

2. Со сгущением в тонком слое.

По принципу работы:

1. непрерывного действия;

2. периодического действия.

При сгущении жидких пульп и суспензий, для которых характерно повышенное содержание тонких классов твёрдых частиц в питании сгустители применяют:

- радиальные сгустители с одним или несколькими ярусами.

Радиальные сгустители состоят из цилиндрической ёмкости с горизонтальным (у сгустителей малого диаметра) или конического (у сгустителей большого диаметра) днищем и кольцевым сливным жёлобом (порогом) наверху, загрузочной воронки и механизма для разгрузки сгущённого продукта.

Ёмкость изготавливают из бетона, а при малом размере — из листового железа, реже дерева. Угол наклона днища до 12°, загрузочная воронка располагается в центре сгустителя с заглублением на 0,5х1 м.

Механизм для разгрузки сгущённого продукта может быть выполнен в виде гребков, установленных на перемещающейся ферме, один конец которой опирается на центральную колонну, а другой — на рельс, расположенный по окружности сгустителя. Ферма перемещается центральным или периферическим приводом. Окружная скорость у периферии сгустителя обычно 0,1 м/с, при сгущении тонких шламов — 0,05 м/с, а грубозернистых пульп — от 0,5 до 0,2 м/с и более.

При поступлении пульпы питания в сгуститель под действием силы тяжести происходит выпадение в осадок твёрдых частиц, которые, осаждаясь на днище сгустителя, сдвигаются гребками к центру и разгружаются самотёком через отверстия в днище или насосами, верхний слой осветлённой жидкости (слив) переливается через порог в кольцевой жёлоб и удаляется самотёком. Для осаждения твёрдых частиц, находящихся в пенных продуктах, используют брызгала, расположенные у центральной колонны сгустителя, и пеноотбойник, устанавливаемый у сливного порога ниже уровня слива.

Достоинство радиальных сгустителей — большая степень сгущения, недостаток — значительные размеры сгустителя.

Для предварительного сгущения продуктов применяют пирамидальные отстойники, их слив дополнительно сгущают в цилиндрические сгустители. Иногда пирамидальные отстойники применяют как основные аппараты для сгущения. Конструктивная особенность отстойников — пирамидальная форма днищ.

Наибольшее применение в горнорудной промышленности получили противоточные пластинчатые сгустители, в которых пульпа питания и сгущённый продукт движутся в противоположных направлениях. При сгущении в противоточных пластинчатых сгустителях необходимо обеспечивать равномерную подачу питания во все каналы и исключать перемешивание исходного продукта со сгущённой пульпой. При сгущении пульп с повышенным содержанием шламов для предотвращения забивания разгрузочного патрубка используют вибраторы с малой амплитудой колебаний.

Пластинчатые сгустители уступают радиальным по степени сгущения, но отличаются простотой и отсутствием подвижных частей.

Высокую удельную производительность и степень сгущения обеспечивают вибросгустители, представляющие собой металлическую конструкцию конической формы. В нижней части конуса расположена виброворонка, сгущённый осадок выгружается из вибросгустителя с помощью затвора.

Гидроциклоны , тяжёлая металлургия пользуется ещё одним их видом – сгустительными гидроциклонами, которые очень необходимы при добыче полезных ископаемых. Они используются также в процессах переработки ископаемых в различные виды строительного стекольного песка.

Устройства, называемые гидроциклонами, легко справляются с различными технологическими задачами, связанными с преобразованием промышленных песков и процессами сгущения. После выполнения сгущения, содержание влаги в веществе составляет не больше 20%, это способствует более лёгкой и удобной его транспортировке. Сама процедура по сгущению технологически не требует участия каких-либо реагентов, а параллельно со сгущением происходит и дешламация сырья.

Сегодня используются гидроциклоны универсального типа, с помощью которых осуществляют сгущение пульпы, начиная с предварительной стадии и до того момента её подготовки, при котором необходимо добавлять реагенты. Устройства этого типа относят к универсальным высокотехнологическим системам, в процессе эксплуатации которых возможна перспектива получения слива сгущения, минуя этапы дополнительной очистки или обработки сырья.

Развитие и использование новейших технологий открывает возможность отказаться от использования плоских днищ и многоярусных устройств для перешивания. Эта весьма перспективная возможность позволит широко использовать флокулянты, значительно увеличиться и производительная масса сгустителей. В свою очередь, всё это позволит новым заводам сократить объёмы капиталовложений, а старые смогут наращивать объёмы производства.

При сгущении пульп, содержащих быстрооседающую твёрдую фазу, получили применение гидросепараторы. Для повышения производительности по твёрдому компоненту гидросепараторы оснащаются вибрационными устройствами, позволяющими ускорить процесс осаждения твёрдых частиц и уплотнения осадка. Гидросепараторы устанавливаются перед фильтрами, что улучшает показатели работы фильтровальных отделений.

При сгущении мелких разжиженных продуктов применяют осадительные центрифуги, в которых твёрдые частицы осаждаются в поле центробежных сил. Осадительные центрифуги представляют собой горизонтально установленный вращающийся конусный барабан со сплошной или фильтрующей поверхностью (осадительно-фильтрующие центрифуги). Угол наклона образующей поверхности конусного барабана составляет до 20°. Осадок обезвоживается и выгружается шнеком по поверхности барабана.

При сгущении тонкозернистых и шламистых продуктов (разжиженных пульп) используют фильтры-сгустители, состоящие из чана с расположенной в нём батареей фильтрующих элементов (патронов). Патроны, погружённые в пульпу, попеременно подключаются к вакууму и сжатому воздуху. При создании вакуума шлам осаждается на ткани патронов, а жидкость фильтруется и удаляется из сгустителя. При подаче сжатого воздуха шлам отделяется, осаждается на дно чана и удаляется через разгрузочное устройство.

Сгущение пульп с магнитными частицами (в основном железных и марганцевых руд) осуществляется в магнитных сгустителях. Осаждение твёрдой фазы происходит под действием магнитного поля и определяется свойствами продукта, конструктивными особенностями и режимом работы сгустителя. Магнитные сгустители разработаны на основе гидросепараторов, снабжённых намагничивающим устройством (размещены на питающей воронке сгустителя). Магнитные сгустители обычно работают с большой нагрузкой по твёрдому компоненту (содержание твёрдого компонента в сгущённом продукте достигает 70%).

Магнитные сгустители отличаются более высокой удельной нагрузкой и степенью сгущения.

Существует три основных типа сгустителей ,

используемых на горнодобывающих предприятиях:

- высокопроизводительные сгустители;

- сгустители высокой плотности сжатия;

- пастовые сгустители.

Выбор конкретной разновидности зависит от поставленных задач и прогнозируемого характера материала на выходе, в частности концентрации в нем твердых частиц.

Высокопроизводительные сгустители применяются для получения суспензии со сравнительно низкой концентрацией твердых частиц. Такой продукт перекачивается на хранилище и распределяется по большой площади без дополнительных усилий. Эксплуатация высокопроизводительных сгустителей, в частности рециркуляция воды и перемещение сгущенного материала, обходится сравнительно недорого.

Без сгустителей высокой плотности сжатия не обойтись тогда, когда имеется необходимость повышения концентрации твердого; такие установки рассчитаны на долгое время пребывания материала, что обуславливает определенные отличия в проектировании приводов граблин и несущих конструкций.

Наконец, отличительной особенностью пастовых сгустителей является их способность производить материал с наиболее высокими показателями концентрации твердого в продукте сгущения. Для повышения эффективности процесса уплотнения граблины зачастую оснащают специальными приспособлениями, которые прорезают в суспензии канавки для высвобождения захваченной воды.

Наиболее обширная область применения сгустителей на добыче — хвостовое хозяйство: оборудование сгущения не только сокращает идущие на хранение объемы материала, но и позволяет незамедлительно возвратить определенную часть технологической воды на фабрику. Вообще, надлежащее хранение хвостов является важнейшим фактором деятельности любой горнодобывающей компании: как сделать хвостохранилище устойчивым и прочным, как максимально повысить объемы рециркуляции воды, как сократить площадь участка под хранение хвостов — эти и связанные с ними вопросы непременно беспокоят специалистов предприятий.

В зависимости от конкретной задачи, под подготовку хвостов выбирается определенный тип сгустителей: например, высокопроизводительный сгуститель на типичном руднике по добыче железной руды сгущает поток хвостового материала до 45–50% содержания твердого, соответствующие показатели пастового сгустителя в этом случае могут достигать 65–70%.

На жидкую и твёрдую части суспензии разделяют при воздействии давления, магнитного поля или центробежной силы, а также посредством специальной аппаратуры – сгустителя. Эти аппараты используются для очистки различных растворов, в том числе воды, для очистки от шлама обогатительных продуктов.