提高沉降槽效率的方法及實踐

李 潔

(中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038)

提高沉降槽效率的方法及實踐

李 潔

(中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038)

本文主要從進料桶的料漿自稀釋和料漿流向的優化兩個方面論述了提高沉降槽效率的方法。同時，結合在實際工程中的應用情況，指出了一些不足并提出展望。

沉降槽；重力沉降；沉降效率；自稀釋；料漿流向

0 概述

過程工程中，沉降槽是固液分離的重要設備[1]。沉降槽由殼體、料漿進料系統、底部泥漿排出系統等組成。在沉降槽內，通過重力沉降和離心沉降的方式將料漿的液相和固相顆粒分離[2]。沉降槽由上而下依次為清液區、混合區和濃縮物區等[2]。清液經上部溢流堰流出，高濃度泥漿沉積并儲存在底部。

為提高沉降槽的生產能力，需要采取措施提高沉降效率。本文主要從自稀釋和料漿流向優化兩個方面進行論述。

1 提高沉降效率的方法

1.1 一種料漿自稀釋裝置

沉降槽內料漿的重力沉降過程受很多因素的影響，料漿的濃度就是其中一個重要因素，因為液相中的固體顆粒間會互相干擾。原則上說，固體顆粒粒徑一定的前提下，濃度低的懸浮液更有利于固體顆粒的重力沉降，但是濃度過低在經濟上不合理，而高濃度料漿由于顆粒間的干擾嚴重，不利于沉降，因此存在一個最佳的濃度范圍。為了達到該最佳濃度范圍，一般需要對進入沉降槽的料漿進行適當稀釋。采用自稀釋裝置，保持系統的物料平衡不變，將沉降槽中的清液導入進料桶稀釋料漿，是提高沉降效率的一種好方法。

自稀釋裝置有多種型式，可以利用泵將清液泵入進料桶，還可以利用差分比重或動量轉移作用原理把清液輸送到進料桶內。但是泵的結構復雜，維修不便，所需電力成本高。利用差分比重的方法結構較為簡單，但其缺乏精確控制稀釋的手段。

本文提出一種利用表觀密度差提升清液至進料桶的自稀釋裝置，如圖1所示，該自稀釋裝置主要包括：空氣源、調節閥、供氣管、清液提升桶、氣體分布器等。

該自稀釋裝置的工作原理如下。

混合料漿經過沉降后分為三層，自上而下分別是清液層、混合層、濃縮物層。進料桶內的料漿液面水平高度為H1，清液層的液面的高度為H2，料漿比重大于清液比重，H2恒大于H1。

清液提升桶內未供給壓縮空氣時(非自稀釋狀態)，清液出口高度H3高于H2。由于清液提升桶的頂部和底部都未封口，且其下端沒入清液層內，因此在非自稀釋狀態下，清液提升桶內的液面高度H4與H2相同。

供氣管連接空氣源和清液提升桶，壓縮空氣自空氣源出來，經過供氣管，從清液提升桶下端進入桶內，壓縮空氣與筒內液相混合成為氣液兩相泡狀流，改變了混合相的表觀密度，利用筒內外壓差提升清液提升桶內清液，使得H4高于H2，當H4高于或者等同于H3時，清液即可流入到進料桶內，這種狀態即為自稀釋狀態，可以稀釋進料桶內的物料，由此，稀釋后的混合料漿在沉降槽內的沉降效率得到提高。

1.沉降槽體 2.調節閥 3.供氣管 4.氣體分布器 5.空氣源 6.清液提升桶 7.進料桶 8.進料管圖1 自稀釋裝置結構圖

該裝置還包括氣體分布器和調節閥，氣體分布器在清液提升桶內下部，上有多個進氣孔，供氣管供給的空氣經過進氣孔在清液提升桶內形成泡狀流并穩定地上升。調節閥安裝在供氣管上，調整調節閥的開度可改變清液向進料桶的流入量，進而改變混合料漿的濃度至最佳沉降濃度范圍，最大限度地提高沉降槽的沉降效率。

該自稀釋裝置，在沉降槽內沒有設置動力設備，結構緊湊，附屬物少，故障發生率低，維修、操作容易，成本低。

1.2 一種料漿流向的優化裝置

利用離心力可以高效率的將較大的固體顆粒從流體中分離出來[2]。如果使用某種裝置將料漿處于離心力場中，那么較大顆粒會沿著螺旋線很快沉降下去。本文提出了第二種提高沉降效率的方法，即采用一種料漿流向的優化裝置。如圖2所示，該裝置由高位槽、輸料管、混料桶、均流環組成。俯視圖如圖3所示。

1.沉降槽體 2.高位槽 3.輸料管 4.混料桶 5.均流環圖2 料漿流向的優化裝置結構圖

1.沉降槽體 2.高位槽 3.輸料管 4.混料桶 5.均流環圖3 料漿流向的優化裝置俯視圖

料漿先加入高位槽，使液位始終保持在一個穩定值，以保證進入混料桶中的液流穩定，防止對混料桶和沉降槽中的沉降過程造成干擾。料漿經輸料管切線方向進入混料桶，沿筒壁旋轉，產生的離心力加速了大固體顆粒向混料桶壁運動，并在重力的作用下，大顆粒以螺旋線向下加速沉降。混料桶中設計了均流環，位置可以上下調整，由此可以根據不同性狀料漿的沉降情況調節螺旋型線路。

由此，本裝置優化了料漿流向，使其處于較穩定的離心力場進行沉降，提高了沉降槽的沉降效率。

2 實踐與展望

本文提出的一種料漿自稀釋裝置，已經獲得國家發明專利。提出的一種料漿流向的優化裝置，已經應用于國內三個工程，均已投產并且達到了設計的預期效果，大大提升了沉降槽的沉降效率，沉降槽的清液相比未用該裝置以前更加清澈。

料漿流向的優化裝置在實際中可進一步的進行研究，混料桶的內部結構可通過做實驗等手段進一步改進，使得進料自稀釋混合過程更加均勻穩定。

此外，沉降過程中，在料漿流向的優化裝置上添加絮凝劑的點數和位置對沉降效率的影響也很大，有待以后進行深入的研究。

[1] 上海化工學院，天津大學，浙江大學編. 化學工程[M]. 北京：化學工業出版社，1980.

[2] 楊守志，孫德堃，何方箴. 固液分離[M]. 北京：冶金工業出版社，2008.

MethodandPracticetoImproveEfficiencyofSedimentTank

LI Jie
(China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China)

The paper mainly discusses the method of improving the efficiency of sediment tank from self-dilution of slurry and optimization of slurry flow in the feed barrel, points out some problems in the actual engineering application, and puts forward the prospects.

sediment tank； gravity sedimentation； precipitating efficiency； self-dilution； slurry flow

2014-10-21

李 潔(1982-)，女，山東樂陵人，工程師，碩士研究生，主要從事火法冶金設備設計工作。

TF351

A

1003-8884(2014)06-0052-02