提高沉降槽效率的方法及实践

李 洁

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

提高沉降槽效率的方法及实践

李 洁

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

本文主要从进料桶的料浆自稀释和料浆流向的优化两个方面论述了提高沉降槽效率的方法。同时，结合在实际工程中的应用情况，指出了一些不足并提出展望。

沉降槽；重力沉降；沉降效率；自稀释；料浆流向

0 概述

过程工程中，沉降槽是固液分离的重要设备[1]。沉降槽由壳体、料浆进料系统、底部泥浆排出系统等组成。在沉降槽内，通过重力沉降和离心沉降的方式将料浆的液相和固相颗粒分离[2]。沉降槽由上而下依次为清液区、混合区和浓缩物区等[2]。清液经上部溢流堰流出，高浓度泥浆沉积并储存在底部。

为提高沉降槽的生产能力，需要采取措施提高沉降效率。本文主要从自稀释和料浆流向优化两个方面进行论述。

1 提高沉降效率的方法

1.1 一种料浆自稀释装置

沉降槽内料浆的重力沉降过程受很多因素的影响，料浆的浓度就是其中一个重要因素，因为液相中的固体颗粒间会互相干扰。原则上说，固体颗粒粒径一定的前提下，浓度低的悬浮液更有利于固体颗粒的重力沉降，但是浓度过低在经济上不合理，而高浓度料浆由于颗粒间的干扰严重，不利于沉降，因此存在一个最佳的浓度范围。为了达到该最佳浓度范围，一般需要对进入沉降槽的料浆进行适当稀释。采用自稀释装置，保持系统的物料平衡不变，将沉降槽中的清液导入进料桶稀释料浆，是提高沉降效率的一种好方法。

自稀释装置有多种型式，可以利用泵将清液泵入进料桶，还可以利用差分比重或动量转移作用原理把清液输送到进料桶内。但是泵的结构复杂，维修不便，所需电力成本高。利用差分比重的方法结构较为简单，但其缺乏精确控制稀释的手段。

本文提出一种利用表观密度差提升清液至进料桶的自稀释装置，如图1所示，该自稀释装置主要包括：空气源、调节阀、供气管、清液提升桶、气体分布器等。

该自稀释装置的工作原理如下。

混合料浆经过沉降后分为三层，自上而下分别是清液层、混合层、浓缩物层。进料桶内的料浆液面水平高度为H1，清液层的液面的高度为H2，料浆比重大于清液比重，H2恒大于H1。

清液提升桶内未供给压缩空气时(非自稀释状态)，清液出口高度H3高于H2。由于清液提升桶的顶部和底部都未封口，且其下端没入清液层内，因此在非自稀释状态下，清液提升桶内的液面高度H4与H2相同。

供气管连接空气源和清液提升桶，压缩空气自空气源出来，经过供气管，从清液提升桶下端进入桶内，压缩空气与筒内液相混合成为气液两相泡状流，改变了混合相的表观密度，利用筒内外压差提升清液提升桶内清液，使得H4高于H2，当H4高于或者等同于H3时，清液即可流入到进料桶内，这种状态即为自稀释状态，可以稀释进料桶内的物料，由此，稀释后的混合料浆在沉降槽内的沉降效率得到提高。

1.沉降槽体 2.调节阀 3.供气管 4.气体分布器 5.空气源 6.清液提升桶 7.进料桶 8.进料管图1 自稀释装置结构图

该装置还包括气体分布器和调节阀，气体分布器在清液提升桶内下部，上有多个进气孔，供气管供给的空气经过进气孔在清液提升桶内形成泡状流并稳定地上升。调节阀安装在供气管上，调整调节阀的开度可改变清液向进料桶的流入量，进而改变混合料浆的浓度至最佳沉降浓度范围，最大限度地提高沉降槽的沉降效率。

该自稀释装置，在沉降槽内没有设置动力设备，结构紧凑，附属物少，故障发生率低，维修、操作容易，成本低。

1.2 一种料浆流向的优化装置

利用离心力可以高效率的将较大的固体颗粒从流体中分离出来[2]。如果使用某种装置将料浆处于离心力场中，那么较大颗粒会沿着螺旋线很快沉降下去。本文提出了第二种提高沉降效率的方法，即采用一种料浆流向的优化装置。如图2所示，该装置由高位槽、输料管、混料桶、均流环组成。俯视图如图3所示。

1.沉降槽体 2.高位槽 3.输料管 4.混料桶 5.均流环图2 料浆流向的优化装置结构图

1.沉降槽体 2.高位槽 3.输料管 4.混料桶 5.均流环图3 料浆流向的优化装置俯视图

料浆先加入高位槽，使液位始终保持在一个稳定值，以保证进入混料桶中的液流稳定，防止对混料桶和沉降槽中的沉降过程造成干扰。料浆经输料管切线方向进入混料桶，沿筒壁旋转，产生的离心力加速了大固体颗粒向混料桶壁运动，并在重力的作用下，大颗粒以螺旋线向下加速沉降。混料桶中设计了均流环，位置可以上下调整，由此可以根据不同性状料浆的沉降情况调节螺旋型线路。

由此，本装置优化了料浆流向，使其处于较稳定的离心力场进行沉降，提高了沉降槽的沉降效率。

2 实践与展望

本文提出的一种料浆自稀释装置，已经获得国家发明专利。提出的一种料浆流向的优化装置，已经应用于国内三个工程，均已投产并且达到了设计的预期效果，大大提升了沉降槽的沉降效率，沉降槽的清液相比未用该装置以前更加清澈。

料浆流向的优化装置在实际中可进一步的进行研究，混料桶的内部结构可通过做实验等手段进一步改进，使得进料自稀释混合过程更加均匀稳定。

此外，沉降过程中，在料浆流向的优化装置上添加絮凝剂的点数和位置对沉降效率的影响也很大，有待以后进行深入的研究。

[1] 上海化工学院，天津大学，浙江大学编. 化学工程[M]. 北京：化学工业出版社，1980.

[2] 杨守志，孙德堃，何方箴. 固液分离[M]. 北京：冶金工业出版社，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 洁(1982-)，女，山东乐陵人，工程师，硕士研究生，主要从事火法冶金设备设计工作。

TF351

A

1003-8884(2014)06-0052-02