第四章重力濃縮.

1、4.14.1沉降原理沉降原理4.24.2影響沉降的因素影響沉降的因素4.34.3用于單元操作的各種濃縮機(jī)用于單元操作的各種濃縮機(jī)4.44.4高容量濃縮系統(tǒng)高容量濃縮系統(tǒng)4.54.5重力沉降設(shè)計重力沉降設(shè)計懸浮液的固液相分懸浮液的固液相分離過程的兩段流程離過程的兩段流程第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.1 4.1 沉降原理沉降原理 第二段是使?jié)饪s的流體變?yōu)閮H含少量水分第二段是使?jié)饪s的流體變?yōu)閮H含少量水分的密實的固體。提供合格的澄清水產(chǎn)品和提供適的密實的固體。提供合格的澄清水產(chǎn)品和提供適當(dāng)控制的濃縮泥漿的雙重任務(wù)。當(dāng)控制的濃縮泥漿的雙重任務(wù)。 第一段是物理化學(xué)過程，常通過加入聚凝第一段是物理化學(xué)過

2、程，常通過加入聚凝劑或絮凝劑促成懸浮液中分散的、不聚凝顆粒轉(zhuǎn)劑或絮凝劑促成懸浮液中分散的、不聚凝顆粒轉(zhuǎn)化成為具有澄清溢流和濃密底流。這一段是可能化成為具有澄清溢流和濃密底流。這一段是可能進(jìn)行高度控制的和高效率的，而且與操作規(guī)模無進(jìn)行高度控制的和高效率的，而且與操作規(guī)模無關(guān)。從建立第二段有同樣效率所要求的條件來看，關(guān)。從建立第二段有同樣效率所要求的條件來看，這一段的可靠性仍是十分重要的。這一段的可靠性仍是十分重要的。沉降試驗沉降試驗第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.1 4.1 沉降原理沉降原理(a)絮凝懸浮液的沉降 （b)濃度對沉降的影響(a)(b)時間界面高度（C）高濃度(B)中濃度(A)低濃

3、度的沉淀壓實的沉淀在壓縮中懸浮液澄清液(4)(3)(2)(1)(E)(D)(C)(B)(A)時間固液界面臨界沉降點區(qū)域1區(qū)域4區(qū)域3區(qū)域2界面高度A 含有均勻混合且絮凝的懸浮液含有均勻混合且絮凝的懸浮液B、C表示放置后不久的狀況表示放置后不久的狀況D 懸浮液區(qū)消失和所有固體以沉懸浮液區(qū)消失和所有固體以沉淀的形式存在。這一狀態(tài)稱為淀的形式存在。這一狀態(tài)稱為臨臨界沉降點界沉降點。特點：在趨近該點以前固液界面特點：在趨近該點以前固液界面與時間大約遵循直線關(guān)系。與時間大約遵循直線關(guān)系。沉降試驗沉降試驗第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.1 4.1 沉降原理沉降原理(a)絮凝懸浮液的沉降 （b)濃度對沉降

4、的影響(a)(b)時間界面高度（C）高濃度(B)中濃度(A)低濃度的沉淀壓實的沉淀在壓縮中懸浮液澄清液(4)(3)(2)(1)(E)(D)(C)(B)(A)時間固液界面臨界沉降點區(qū)域1區(qū)域4區(qū)域3區(qū)域2界面高度E 最終狀態(tài)最終狀態(tài)D-E 沉淀的壓縮過程發(fā)生在沉淀的壓縮過程發(fā)生在D和和E之間，之間，壓縮階段占用的時間成整個過程耗用時壓縮階段占用的時間成整個過程耗用時間的較大部分。間的較大部分。 進(jìn)入沉淀中的液體在上面沉淀的重進(jìn)入沉淀中的液體在上面沉淀的重量作用下慢慢地被擠壓出來。這個過程量作用下慢慢地被擠壓出來。這個過程一直延續(xù)到絮團(tuán)的重量和本身的機(jī)械強(qiáng)一直延續(xù)到絮團(tuán)的重量和本身的機(jī)械強(qiáng)度間建立

5、起平衡為止。度間建立起平衡為止。 總過程的時間完全取決于所用絮凝劑的總過程的時間完全取決于所用絮凝劑的類型。絮凝劑的選擇對沉降過程起主要決定類型。絮凝劑的選擇對沉降過程起主要決定作用。作用。沉降試驗沉降試驗第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.1 4.1 沉降原理沉降原理(a)絮凝懸浮液的沉降 （b)濃度對沉降的影響(a)(b)時間界面高度（C）高濃度(B)中濃度(A)低濃度的沉淀壓實的沉淀在壓縮中懸浮液澄清液(4)(3)(2)(1)(E)(D)(C)(B)(A)時間固液界面臨界沉降點區(qū)域1區(qū)域4區(qū)域3區(qū)域2界面高度區(qū)域區(qū)域1 澄清液區(qū)澄清液區(qū)區(qū)域區(qū)域2 懸浮液區(qū)懸浮液區(qū)區(qū)域區(qū)域3 自由沉降區(qū)自由

6、沉降區(qū)區(qū)域區(qū)域4 壓縮壓實區(qū)壓縮壓實區(qū)四個區(qū)域四個區(qū)域沉降的影響因素沉降的影響因素 第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.24.2影響沉降的因素影響沉降的因素 球形或近似球形的顆粒球形或近似球形的顆粒(或聚凝物或聚凝物)顯著地比相同重顯著地比相同重量的非球形的片狀或針狀顆粒下沉更迅速。量的非球形的片狀或針狀顆粒下沉更迅速。A、顆粒的顆粒的特性特性 絮凝具有將一群尺寸不同和形狀不規(guī)則的顆粒轉(zhuǎn)變成相當(dāng)好的圓形的團(tuán)粒，可大大地改善懸浮液的沉降特性。沉降的影響因素沉降的影響因素 第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.24.2影響沉降的因素影響沉降的因素(b)時間界面高度（C）高濃度(B)中濃度(A)低濃度（b

7、)濃度對沉降的影響 在液體中增加均勻分散的顆粒的數(shù)在液體中增加均勻分散的顆粒的數(shù)量將減小每個單獨的顆粒的下降速度。量將減小每個單獨的顆粒的下降速度。 高濃度的懸浮液表現(xiàn)出：單個顆粒高濃度的懸浮液表現(xiàn)出：單個顆粒的沉降速度急劇地減少，由此導(dǎo)致顆粒的沉降速度急劇地減少，由此導(dǎo)致顆粒群以大體相同的速度下降。因為進(jìn)行沉群以大體相同的速度下降。因為進(jìn)行沉降的是整體的沉降而不是單個顆粒的沉降的是整體的沉降而不是單個顆粒的沉降故稱這種運動為降故稱這種運動為受阻運動受阻運動。A、顆粒的、顆粒的特特性性B、濃度影響、濃度影響沉降的影響因素沉降的影響因素 第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.24.2影響沉降的因素影

8、響沉降的因素(b)時間界面高度（C）高濃度(B)中濃度(A)低濃度（b)濃度對沉降的影響低濃度懸浮液低濃度懸浮液 單個顆粒或絮凝團(tuán)在回單個顆?；蛐跄龍F(tuán)在回流液中獨立活動和自由下降，而回流液流液中獨立活動和自由下降，而回流液則在它們之間向上移動。則在它們之間向上移動。中濃度懸浮液中濃度懸浮液 假如懸浮液高度是足夠假如懸浮液高度是足夠高的話，則進(jìn)行溝道式的沉降。這些溝高的話，則進(jìn)行溝道式的沉降。這些溝道具有與絮團(tuán)同一數(shù)量級的直徑而且是道具有與絮團(tuán)同一數(shù)量級的直徑而且是在誘發(fā)階段發(fā)展形成的，在這誘發(fā)階段在誘發(fā)階段發(fā)展形成的，在這誘發(fā)階段中，回流液體量的增加迫使液體通過漿中，回流液體量的增加迫使液體通

9、過漿狀主體而形成通路。狀主體而形成通路。A、顆粒的特性、顆粒的特性B、濃度影響、濃度影響沉降的影響因素沉降的影響因素 第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.24.2影響沉降的因素影響沉降的因素(b)時間界面高度（C）高濃度(B)中濃度(A)低濃度（b)濃度對沉降的影響高濃度懸浮液高濃度懸浮液 不可能形成回流液溝道，不可能形成回流液溝道，流體的流動只能是通過原始顆粒間的微流體的流動只能是通過原始顆粒間的微小空隙，從而導(dǎo)致相對低的壓縮速率。小空隙，從而導(dǎo)致相對低的壓縮速率。 由于顆粒與顆粒架橋的結(jié)構(gòu)，該結(jié)由于顆粒與顆粒架橋的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)含有相對大量的空隙水，且由于顆粒構(gòu)含有相對大量的空隙水，且由于顆粒

10、之間在接觸點的摩擦力，該結(jié)構(gòu)不易壓之間在接觸點的摩擦力，該結(jié)構(gòu)不易壓塌。塌。高濃度的懸浮液要求相當(dāng)高的懸浮高濃度的懸浮液要求相當(dāng)高的懸浮液高度以便有效評價所能達(dá)到的沉降性液高度以便有效評價所能達(dá)到的沉降性能。能。A、顆粒的特性、顆粒的特性B、濃度影響、濃度影響沉降的影響因素沉降的影響因素 第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.24.2影響沉降的因素影響沉降的因素直徑直徑 靠近沉降顆粒的固定壁或邊界的存在會干擾附近顆粒的正常流靠近沉降顆粒的固定壁或邊界的存在會干擾附近顆粒的正常流型，從而降低沉降速度。如果容器直徑或平均直徑與顆粒直徑之比約型，從而降低沉降速度。如果容器直徑或平均直徑與顆粒直徑之比約大

11、于大于100，容器壁對顆粒的沉降速度可視為沒有影響。，容器壁對顆粒的沉降速度可視為沒有影響。A、顆粒的特性、顆粒的特性B、濃度影響、濃度影響C、沉降容器、沉降容器高度高度 容器提供的懸浮液高度一般并不影響沉降速度或最終獲得的沉容器提供的懸浮液高度一般并不影響沉降速度或最終獲得的沉淀濃度。可是如果固體濃度高時，必須提供足夠的高度。淀濃度?？墒侨绻腆w濃度高時，必須提供足夠的高度。第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.34.3用于單元操作的各種濃縮機(jī)用于單元操作的各種濃縮機(jī)4.3.1 基本相似點基本相似點2、懸浮液的重量濃度超過、懸浮液的重量濃度超過10而且發(fā)生干涉沉降。而且發(fā)生干涉沉降。4、為了從尺

12、寸和型式給定的濃縮機(jī)中獲得最大可能的生、為了從尺寸和型式給定的濃縮機(jī)中獲得最大可能的生產(chǎn)率，沉降速度應(yīng)盡可能的高。產(chǎn)率，沉降速度應(yīng)盡可能的高。1、濃縮機(jī)或澄清槽是通過沉降分離在形成澄清液的情況、濃縮機(jī)或澄清槽是通過沉降分離在形成澄清液的情況下，單純提高懸浮液濃度的工業(yè)設(shè)備。下，單純提高懸浮液濃度的工業(yè)設(shè)備。3、可將濃縮設(shè)備設(shè)計成為間歇或連續(xù)操作的設(shè)備，且大多、可將濃縮設(shè)備設(shè)計成為間歇或連續(xù)操作的設(shè)備，且大多由相對淺的容器構(gòu)成，從其頂部排出澄清液，濃縮的母液由相對淺的容器構(gòu)成，從其頂部排出澄清液，濃縮的母液在底部排走在底部排走5、在多數(shù)情況下通過加入少量凝聚劑或絮凝劑可以人為、在多數(shù)情況下通過加

13、入少量凝聚劑或絮凝劑可以人為地提高速度，對于特殊的應(yīng)用場合，通常應(yīng)在全都試驗了地提高速度，對于特殊的應(yīng)用場合，通常應(yīng)在全都試驗了所推薦的各種類型的絮凝劑之后來選定。所推薦的各種類型的絮凝劑之后來選定。第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.34.3用于單元操作的各種濃縮機(jī)用于單元操作的各種濃縮機(jī)4.3.2 沉降容量沉降容量 沉降容量與容器或槽的面積成正比，通常由懸浮液中沉降容量與容器或槽的面積成正比，通常由懸浮液中固體的自由沉降或非壓縮沉降速度確定固體的自由沉降或非壓縮沉降速度確定，這種速度與液體深，這種速度與液體深度無關(guān)。度無關(guān)。 最低沉降速度的那個區(qū)將控制設(shè)備的尺寸，最低沉降速度的那個區(qū)將控制設(shè)

14、備的尺寸，因為所有的固體最終必須通過此區(qū)因為所有的固體最終必須通過此區(qū)。第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.34.3用于單元操作的各種濃縮機(jī)用于單元操作的各種濃縮機(jī)4.3.3 絮凝固體的濃縮容量絮凝固體的濃縮容量 到達(dá)卸料濃度所需要的容器尺寸，取決于在連續(xù)操作到達(dá)卸料濃度所需要的容器尺寸，取決于在連續(xù)操作的濃縮機(jī)中的真實條件下，固體的的濃縮機(jī)中的真實條件下，固體的實際沉降速度實際沉降速度與與濃度濃度的關(guān)的關(guān)系式。因此在確定濃縮機(jī)尺寸時，可靠性取決于用這個關(guān)系系式。因此在確定濃縮機(jī)尺寸時，可靠性取決于用這個關(guān)系式的準(zhǔn)確度。式的準(zhǔn)確度。)(tkfC 如果沉降速度是濃度的單值函數(shù)，那么靜態(tài)間歇沉降試驗

15、可獲得如果沉降速度是濃度的單值函數(shù)，那么靜態(tài)間歇沉降試驗可獲得完全滿意的結(jié)果。完全滿意的結(jié)果。第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.34.3用于單元操作的各種濃縮機(jī)用于單元操作的各種濃縮機(jī)4.3.3 絮凝固體的濃縮容量絮凝固體的濃縮容量 到達(dá)卸料濃度所需要的容器尺寸，取決于在連續(xù)操作到達(dá)卸料濃度所需要的容器尺寸，取決于在連續(xù)操作的濃縮機(jī)中的真實條件下，固體的實際沉降速度與濃度的關(guān)的濃縮機(jī)中的真實條件下，固體的實際沉降速度與濃度的關(guān)系式。因此在確定濃縮機(jī)尺寸時，可靠性取決于用這個關(guān)系系式。因此在確定濃縮機(jī)尺寸時，可靠性取決于用這個關(guān)系式的準(zhǔn)確度。式的準(zhǔn)確度。)(tkfC 如果沉降速度是濃度的單值函數(shù)

16、，那么靜態(tài)間歇沉降試驗可獲得如果沉降速度是濃度的單值函數(shù)，那么靜態(tài)間歇沉降試驗可獲得完全滿意的結(jié)果。完全滿意的結(jié)果。第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.34.3用于單元操作的各種濃縮機(jī)用于單元操作的各種濃縮機(jī)4.3.4 濃縮機(jī)的設(shè)計濃縮機(jī)的設(shè)計組成組成驅(qū)動頭驅(qū)動頭軸或轉(zhuǎn)籠軸或轉(zhuǎn)籠回轉(zhuǎn)耙臂回轉(zhuǎn)耙臂 輸送沉降的固體至卸料口，并輸送沉降的固體至卸料口，并且在壓縮的沉淀中耙出溝道讓水逸且在壓縮的沉淀中耙出溝道讓水逸出以便獲得相對緊密的和易于處理出以便獲得相對緊密的和易于處理的底流濃度。的底流濃度。槽體槽體第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.34.3用于單元操作的各種濃縮機(jī)用于單元操作的各種濃縮機(jī)4.3.4

17、 濃縮機(jī)的設(shè)計濃縮機(jī)的設(shè)計槽體槽體1、占總裝置費用的、占總裝置費用的5060，由鋼、，由鋼、混凝土或鋼筋混凝土組合而成?；炷粱蜾摻罨炷两M合而成。2、鋼槽直徑小子、鋼槽直徑小子25m為較經(jīng)濟(jì)的方案。為較經(jīng)濟(jì)的方案。3、槽底常常是平的但機(jī)械耙臂向中心卸、槽底常常是平的但機(jī)械耙臂向中心卸料處傾斜。用這種結(jié)構(gòu)沉降的固體必然下料處傾斜。用這種結(jié)構(gòu)沉降的固體必然下層不動以形成虛假的傾斜底。因為造價高，層不動以形成虛假的傾斜底。因為造價高，很少讓鋼底與耙臂一樣傾斜。很少讓鋼底與耙臂一樣傾斜。第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.34.3用于單元操作的各種濃縮機(jī)用于單元操作的各種濃縮機(jī)4.3.4 濃縮機(jī)的設(shè)計

18、濃縮機(jī)的設(shè)計支撐裝置支撐裝置 支撐機(jī)械裝置的方式主要取決于槽支撐機(jī)械裝置的方式主要取決于槽經(jīng)。糟徑較小時，可將驅(qū)動頭支撐在加強(qiáng)經(jīng)。糟徑較小時，可將驅(qū)動頭支撐在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)或橫跨槽體的橋路上面，而將粑臂固結(jié)構(gòu)或橫跨槽體的橋路上面，而將粑臂固定在驅(qū)動軸上定在驅(qū)動軸上。 糟徑約大于糟徑約大于25m時，鋼或混凝土的時，鋼或混凝土的固定中心柱支撐驅(qū)動頭和機(jī)械裝置。將耙固定中心柱支撐驅(qū)動頭和機(jī)械裝置。將耙臂固定在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動轉(zhuǎn)籠上，而轉(zhuǎn)籠又被栓臂固定在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動轉(zhuǎn)籠上，而轉(zhuǎn)籠又被栓接到主傳動裝置上。接到主傳動裝置上。第四章第四章 重力濃縮重力濃縮4.34.3用于單元操作的各種濃縮機(jī)用于單元操作的各種濃縮機(jī)4.3.4 濃縮機(jī)的設(shè)計濃縮機(jī)的設(shè)計供料筒供料筒 該筒由三個圍繞圓筒內(nèi)側(cè)伸展的水該筒由三個圍繞圓筒內(nèi)側(cè)伸展的水平環(huán)板組成。料液被分成兩股相等的切向平環(huán)板組成。料液被分成兩股相等的切向進(jìn)料液流。這些相向的液流的互相撞擊破進(jìn)料液流。這些相向的液流的互相撞擊破壞了不規(guī)則的進(jìn)料液流速度并促進(jìn)了絮凝，壞了不規(guī)則的進(jìn)料液流速度并促進(jìn)了絮凝，因此改善了總的沉降速度和遲延效應(yīng)。由因此改善了總的沉降速度和遲延效應(yīng)。由于環(huán)板內(nèi)側(cè)完全敞開且不存在向上液流邊于環(huán)板內(nèi)側(cè)完全敞開且不存在向上液流邊緣來截留殘渣，因此流入的料液不會堵住緣來截留殘渣，因此流入的料液不會堵住這種供料簡。這種供料簡。第