脫水技術(shù)與設(shè)備(王化軍)

1、脫水技術(shù)與設(shè)備脫水技術(shù)與設(shè)備北京科技大學北京科技大學王化軍王化軍孫體昌孫體昌13681437589 2007年年11月月固液分離是礦物加工過程必不可少的工藝環(huán)節(jié)。固液分離是礦物加工過程必不可少的工藝環(huán)節(jié)。 1 固液分離的作用與方法固液分離的作用與方法 2 濃縮工藝與設(shè)備濃縮工藝與設(shè)備 3 過濾工藝與設(shè)備過濾工藝與設(shè)備1 固液分離的作用和方法固液分離的作用和方法1.1 固液分離的基本方法固液分離的基本方法1.2 脫水的作用脫水的作用1.3 影響脫水的因素影響脫水的因素1.4 物料中水分的賦存形態(tài)物料中水分的賦存形態(tài)1.5 物料性質(zhì)對脫水的影

2、響物料性質(zhì)對脫水的影響1.6 粗粒物料的脫水粗粒物料的脫水1.1 固液分離的基本方法固液分離的基本方法 重力脫水重力脫水 自然重力脫水，重力濃縮脫水自然重力脫水，重力濃縮脫水 機械力脫水機械力脫水 篩分脫水，離心脫水，過濾脫水篩分脫水，離心脫水，過濾脫水 干燥脫水干燥脫水 磁力脫水磁力脫水 其他脫水法其他脫水法 物理化學脫水法，電化學脫水物理化學脫水法，電化學脫水1.1 固液分離的基本方法固液分離的基本方法固液分離對象固液分離對象 精礦，中礦，尾礦精礦，中礦，尾礦固液分離工藝流程固液分離工藝流程一段一段 濃縮脫水流程濃縮脫水流程二段二段 濃縮過濾脫水流程濃縮過濾脫水流程三段三段 濃縮過濾干燥脫

3、水流程濃縮過濾干燥脫水流程1.2 脫水的作用脫水的作用 滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求 滿足運輸?shù)男枰獫M足運輸?shù)男枰?防凍的需要防凍的需要 回收水回收水1.3 影響脫水的因素影響脫水的因素 水的性質(zhì)水的性質(zhì) 極性，粘度，表面張力極性，粘度，表面張力 固相的性質(zhì)固相的性質(zhì) 顆粒粒度，固相礦物組成及其表面性質(zhì)顆粒粒度，固相礦物組成及其表面性質(zhì) 固液體系的性質(zhì)固液體系的性質(zhì) 密度，粘度密度，粘度 1.4 物料中水分的賦存形態(tài)物料中水分的賦存形態(tài) 化合水分化合水分 結(jié)合水分結(jié)合水分 強結(jié)合水分，弱結(jié)合水分強結(jié)合水分，弱結(jié)合水分 毛細管水分毛細管水分 水的性質(zhì)，顆粒粒度與毛細管直徑水的性質(zhì)，顆粒粒度與

4、毛細管直徑 顆粒表面性質(zhì)顆粒表面性質(zhì) 自由水自由水1.5 物料性質(zhì)對脫水的影響物料性質(zhì)對脫水的影響 孔隙度孔隙度 比表面積比表面積 密度密度 潤濕性潤濕性 細泥含量細泥含量 粒度組成粒度組成1.6 粗粒物料的脫水粗粒物料的脫水 脫水篩脫水篩 固定篩（條縫篩，弧形篩，旋流篩）固定篩（條縫篩，弧形篩，旋流篩） 振動篩振動篩 高頻振動篩高頻振動篩 離心機離心機 刮刀卸料離心脫水機刮刀卸料離心脫水機 振動卸料離心脫水機振動卸料離心脫水機2 濃縮工藝與設(shè)備濃縮工藝與設(shè)備2.1 濃縮的基本概念濃縮的基本概念2.2 沉降試驗及沉降曲線沉降試驗及沉降曲線2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 2.4 濃縮效

5、果的評定濃縮效果的評定2.5 濃縮設(shè)備濃縮設(shè)備2.1 濃縮的基本概念濃縮的基本概念 濃縮濃縮 利用重力或離心力，使懸浮液中的顆粒發(fā)生利用重力或離心力，使懸浮液中的顆粒發(fā)生沉降，得到濃度較高的底流和濃度很低的循環(huán)水的沉降，得到濃度較高的底流和濃度很低的循環(huán)水的過程。過程。 濃縮與分級的區(qū)別濃縮與分級的區(qū)別 原理相同；目的不同原理相同；目的不同沉降分類沉降分類 可沉降物質(zhì)顆粒的大小可沉降物質(zhì)顆粒的大小 凝聚性能的強弱及其濃度的高低凝聚性能的強弱及其濃度的高低 按顆粒在沉降過程中的行為和現(xiàn)象按顆粒在沉降過程中的行為和現(xiàn)象自由沉降自由沉降絮凝沉降絮凝沉降成層沉降成層沉降( (集團沉降）集團沉降）壓縮沉

6、降壓縮沉降2.2 沉降試驗及沉降曲線沉降試驗及沉降曲線自由沉降自由沉降的特點的特點 廢水中的懸浮固體濃度較低，而且不具有凝聚性時發(fā)生的。廢水中的懸浮固體濃度較低，而且不具有凝聚性時發(fā)生的。 沉降過程中，固體顆粒不改變形狀和尺寸，也不互相粘合，沉降過程中，固體顆粒不改變形狀和尺寸，也不互相粘合，各自獨立地完成沉降過程。顆粒的沉降速度在經(jīng)一定的沉降各自獨立地完成沉降過程。顆粒的沉降速度在經(jīng)一定的沉降時間后保持不變。時間后保持不變。 可觀察到水是從上到下逐步變清的可觀察到水是從上到下逐步變清的。自由沉降過程示意圖自由沉降過程示意圖t=0時時t=t1時時t=t2時時t=無窮大時無窮大時絮凝沉降絮凝沉降

7、的特點的特點 固體濃度不高，但具有凝聚性時發(fā)生的。固體濃度不高，但具有凝聚性時發(fā)生的。 在沉降的過程中，顆粒互相碰撞、粘合，結(jié)合成較大在沉降的過程中，顆粒互相碰撞、粘合，結(jié)合成較大的絮凝體而沉降；在沉降的過程中顆粒的尺寸不斷變的絮凝體而沉降；在沉降的過程中顆粒的尺寸不斷變化；顆粒的沉降速度是變化的?；活w粒的沉降速度是變化的。 水是逐漸變清的，但可觀察到顆粒的絮凝現(xiàn)象水是逐漸變清的，但可觀察到顆粒的絮凝現(xiàn)象。成層沉降成層沉降的特點的特點 廢水中懸浮顆粒的濃度提高到一定程度后發(fā)生的。廢水中懸浮顆粒的濃度提高到一定程度后發(fā)生的。 每個顆粒的沉降將受到其周圍顆粒存在的干擾，沉速每個顆粒的沉降將受到其

8、周圍顆粒存在的干擾，沉速有所降低，在聚合力的作用下，顆粒群結(jié)合成為一個有所降低，在聚合力的作用下，顆粒群結(jié)合成為一個整體，各自保持相對不變的位置共同下沉。整體，各自保持相對不變的位置共同下沉。 實驗時可觀察到水與顆粒群之間有明顯的分界面，沉實驗時可觀察到水與顆粒群之間有明顯的分界面，沉降的過程實際上是該界面下沉的過程降的過程實際上是該界面下沉的過程。壓縮沉降壓縮沉降的特點的特點 廢水中懸浮物的濃度很高時發(fā)生的。廢水中懸浮物的濃度很高時發(fā)生的。 固體顆粒互相接觸，互相支承，在上層顆粒的重力作用下，固體顆粒互相接觸，互相支承，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的液體被擠出界面，固體顆粒群被濃縮

9、。下層顆粒間隙中的液體被擠出界面，固體顆粒群被濃縮。 粒群與水之間也有明顯的界面，但顆粒群部分比成層沉降時粒群與水之間也有明顯的界面，但顆粒群部分比成層沉降時密集，界面的沉降速度很慢。密集，界面的沉降速度很慢。不同沉降過程示意圖不同沉降過程示意圖A澄清區(qū)；澄清區(qū)；B沉降區(qū)；沉降區(qū)；C過渡區(qū)；過渡區(qū)；D 壓縮區(qū)壓縮區(qū)臨臨界界點點成層沉降沉降曲線成層沉降沉降曲線 界面高度界面高度沉降時間沉降時間/min/minH0t0tuHu臨界點臨界點2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 凝聚凝聚 在懸浮液中加入電解質(zhì)，使懸浮液失穩(wěn)的現(xiàn)象。在懸浮液中加入電解質(zhì)，使懸浮液失穩(wěn)的現(xiàn)象。絮凝絮凝 在懸浮液中加入高

10、分子化合物，由于它的架橋作在懸浮液中加入高分子化合物，由于它的架橋作用，使懸浮液失穩(wěn)的現(xiàn)象。用，使懸浮液失穩(wěn)的現(xiàn)象。2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 凝聚凝聚 在懸浮液中加入電解質(zhì)，使懸浮液失穩(wěn)的現(xiàn)象。在懸浮液中加入電解質(zhì)，使懸浮液失穩(wěn)的現(xiàn)象。絮凝絮凝 在懸浮液中加入高分子化合物，由于它的架橋作在懸浮液中加入高分子化合物，由于它的架橋作用，使懸浮液失穩(wěn)的現(xiàn)象。用，使懸浮液失穩(wěn)的現(xiàn)象。2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 凝聚原理凝聚原理 DLVO理論理論絮凝原理絮凝原理 靜電鍵合，氫鍵鍵合，共價鍵鍵合靜電鍵合，氫鍵鍵合，共價鍵鍵合2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 絮凝劑用量

11、絮凝劑用量 適宜適宜絮團特點絮團特點 水分高水分高2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 凝聚劑凝聚劑無機鹽類無機鹽類 硫酸鋁、硫酸鉀鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、碳酸鎂、硫酸鋁、硫酸鉀鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、碳酸鎂、 氯化鐵、氯化鋁、氯化鋅、鋁酸鈉等。氯化鐵、氯化鋁、氯化鋅、鋁酸鈉等。金屬氫氧化物類金屬氫氧化物類 氫氧化鋁、氫氧化鐵、氫氧化鈣、生石灰氫氧化鋁、氫氧化鐵、氫氧化鈣、生石灰聚合無機鹽類聚合無機鹽類 聚合鋁、聚合鐵等。聚合鋁、聚合鐵等。2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 聚合鋁又聚合鋁又可細分為：可細分為：堿式氯化鋁堿式氯化鋁：Al2(OH)nCl6-nm堿式硫酸鋁堿式硫酸鋁：Al2

12、(OH)n(SO4)3-n/2m2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 聚合鐵又可細分為：聚合鐵又可細分為：堿式氯化鐵堿式氯化鐵：Fe(OH)nC16-nm堿式硫酸鐵堿式硫酸鐵：Fe(OH)n(SO4)6-n/2m2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 絮凝劑絮凝劑天然高分子天然高分子 淀粉加工產(chǎn)品及其衍生物淀粉加工產(chǎn)品及其衍生物 纖維素的衍生物纖維素的衍生物 腐植酸鈉腐植酸鈉人工合成高分子人工合成高分子 聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAM） 部分水解體的聚丙烯酰胺（部分水解體的聚丙烯酰胺（PHP）2.3 絮凝原理及絮凝劑絮凝原理及絮凝劑 絮凝劑的配制和使用絮凝劑的配制和使用 400r/min

13、 11.5h 0.10.15 凝聚劑和絮凝劑的配合使用凝聚劑和絮凝劑的配合使用2.4 濃縮效果的評定濃縮效果的評定漢考克公式漢考克公式底流固體回收率底流固體回收率2.5 濃縮設(shè)備濃縮設(shè)備 濃縮機選擇原則濃縮機選擇原則 給料量給料量 廠址要求與自然條件廠址要求與自然條件 工藝要求工藝要求 試驗或模擬試驗試驗或模擬試驗 參考類似礦石參考類似礦石2.5 濃縮設(shè)備濃縮設(shè)備 中心傳動式濃縮機中心傳動式濃縮機 周邊傳動式濃縮機周邊傳動式濃縮機 斜板濃縮機斜板濃縮機深錐濃縮機深錐濃縮機 高效濃縮機高效濃縮機 2.5 濃縮設(shè)備濃縮設(shè)備 中心傳動式濃縮機中心傳動式濃縮機 2.5 濃縮設(shè)備濃縮設(shè)備 周邊傳動式濃縮

14、機周邊傳動式濃縮機 2.5 濃縮設(shè)備濃縮設(shè)備 斜板濃縮機斜板濃縮機2.5 濃縮設(shè)備濃縮設(shè)備 深錐濃縮機深錐濃縮機2.5 濃縮設(shè)備濃縮設(shè)備 高效濃縮機高效濃縮機 3 過濾工藝與設(shè)備過濾工藝與設(shè)備3.1 過濾原理及方法過濾原理及方法3.2 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)3.3 過濾效果的評定過濾效果的評定3.4 影響過濾效果的因素影響過濾效果的因素3.5 過濾設(shè)備過濾設(shè)備3.1 過濾原理及方法過濾原理及方法過濾過濾 以某種多孔性物質(zhì)作為過濾介質(zhì)，在外力作用下，以某種多孔性物質(zhì)作為過濾介質(zhì)，在外力作用下，使懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被使懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實現(xiàn)固液分離的工藝過程。截留在介質(zhì)上，從而實現(xiàn)固液分離的工藝過程。過濾推動力過濾推動力 重力、壓強差或慣性離心力。重力、壓強差或慣性離心力。選礦廠應(yīng)用最多的是以壓強差為推動力的過濾。選礦廠應(yīng)用最多的是以壓強差為推動力的過濾。3.2 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì) 織物介質(zhì)織物介質(zhì) 粒狀介質(zhì)粒狀介質(zhì) 多孔固體介質(zhì)多孔固體介質(zhì)3.3 過濾效果的評定過濾效果的評定 濾餅水分濾餅水分 濾液中的固體含量濾液中的固體含量 過濾機單位面積處理能力過濾機單位面積處理能力