专利名称:微粒物料固液分离装置和工艺系统的制作方法
本发明属于一种利用流体沉降原理对微粒物料进行固液分离的装置和工艺系统，可用于微粒物料的精选工艺中，特别是适用于高岭土、钛白粉的漂洗工艺。
在高岭土精制过程中，高岭土经化学漂白后，需要将溶浸于液相而夹带于高岭土微粒之间的铁、钛、锰离子及有机物等染色杂质漂洗出去，以提高其白度。目前国内使用的简易方法，就是在有防腐衬里的混凝土方形池中进行漂洗，其过程是加料、加洗水、加压缩空气搅拌混合，让其自然澄清，再排出上清液(漂洗水)，如此循环数次，直至将染色杂质洗净为止。
利用这种漂洗方法，由于料浆的制备、混合、澄清、排水等工序，依次在一个方形池中进行，在每一个循环作业(单段漂洗)中，都不能连续作业;由于高岭土粒度很细(小于2微米的占75%)，所以沉降速度慢，澄清时间长，生产效率低;由于方形池底部面积大，沉降时，高岭土在池底不能很好压缩，每次漂洗水也不可能排放得很干净，因此，高岭土夹带的染色水较多，增加了漂洗次数;由于高岭土漂白一般是在酸性介质中进行，每个方形池又是并联操作，至使每个漂洗池一开始都要进酸度较高的漂白料浆，因此每个池子都要求防腐衬里，增加了投资费用。
根据现有技术资料(1)、(2)，关于高岭土料浆的固液分离设备，国外仍采用常规的浓密机，管式沉淀池和过滤机(板框压滤机、园筒真空过滤机和带式过滤机)。浓密机有机械搅拌的耙子及其动力传动部分，需要耗能;对于酸度较高的若干漂洗段的耙子及其传动轴等部件需考虑防腐;浓密池坡度平缓，加上耙子搅动，底流沉淀压缩不太好，至使漂洗段数增加。过滤机虽有滤饼含水少，漂洗段数可以减少的优点，但其结构复杂，造价高，而且对于这种微粒物料，过滤强度较低，需过滤的面积比较大，过滤机台数较多，至使设备投资费高。另外，由于耗能多，使运行费用高，操作也较麻烦。
本发明的目的在于提供一种微粒物料固液分离装置和工艺系统，解决现有技术中存在的不能连续作业、设备投资多、费时费力等问题。
这种微粒物料固液分离装置，如图1所示，是由竖流式沉降分离池Ⅰ和中心进料筒Ⅱ组成的。其相对位置是使中心进料筒底面与固液分界面的距离h＝0.1～0.3米。
竖流式沉降分离池(Ⅰ)，如图1所示，由溢流堰(1)、溢流口(2)、沉降分离区(3)、沉淀压缩区(4)和底排口(5)组成。
沉降分离池(Ⅰ)的直径根据处理量决定。沉降分离区(3)呈园筒体，其高度一般取1.5～3米。沉淀压缩区(4)呈倒园锥体，其顶角α1＝60～90°。顶角愈小，物料压缩得愈好，但整个装置的高度则要增加，设备投资费亦增加。沉淀分离池(Ⅰ)为钢筋混凝土结构。对于多段串联的漂洗工艺来说，可以根据漂白料浆的酸度，在前面若干段分离池的内壁设有防腐衬里，从造价和使用情况综合考虑，以衬环氧树脂玻璃布为好。
中心进料筒(Ⅱ)如图2所示，由直筒(1)、锥筒(2)、料浆分布锥(3)和连接板(4)组成。直筒内径d由筒内物料流速决定，筒内物料流速不应大于30毫米/秒。锥筒大端内径d1和高度h1分别为园筒直径d的1.3～1.4倍。布料锥外径d2为锥筒大端内径d1的1.3～1.4倍，顶角α2＝140～150°。布料锥底面与锥筒底面的距离h2＝0.2～0.4米。中心进料筒用硬聚氯乙烯或其它硬质塑料制成，优点是轻便、防腐、造价低。
将上述几台装置串联起来，就组成几段连续分离工艺系统，如图3所示。该系统连续进料，每段连续溢出染色杂质(即漂洗水)，连续排底部沉淀。洗水和料浆的混合、输送是通过管道实现的，不用机械或压缩空气搅拌，从而节省动力，料浆从上一漂洗段到下一漂洗段的管道输送，则是通过相邻两段设置一定的高差来实现，不需用泵扬送。段间高差h＝1米，段间距离l＝7.5米，洗水压力p≥0.7公斤/厘米2。每一段的固液分离是在竖流式沉降分离池中进行。
在n段连续分离工艺系统中，其段数n可通过试验得出，也可由下列公式计算出来。
n=lg ((1+qO)Xn)/(qOXO) /lg (q)/(Q+q) +1
式中Q-每段漂洗水的流量，或漂洗水量与漂洗进料中干固体量之比，常称洗水比，各段漂洗水量相等，即都为Q。
q0-漂洗进料中液体的流量或进料料浆的液固比。
q-各漂洗段底流的液体流量或液固比。
X0-进料液相中某染色杂质的浓度，克/升或毫克/升。
Xn-n段漂洗后所要求的某染色杂质的浓度，克/升或毫克/升。
本发明与现有的高岭土漂洗技术相比，具有下列优点。
(1)整个漂洗工艺为连续作业，操作管理方便，生产效率高。
(2)整个漂洗工艺不耗动力，节约能源，生产成本低。
(3)竖流式沉降分离池较方形平底池和浓密池的固液分离效果好。
(4)整个漂洗工艺为依次分段串联漂洗，对于酸性物料来说，不象并联的方形池那样，要求全部漂洗池都要防腐衬里，而只要根据酸度考虑前面若干漂洗段衬里即可。
图1、微粒物料固液分离装置主视图Ⅰ、竖流式沉降分离池1.溢流堰 2.溢流口3.沉降分离区 4.沉淀压缩区5.底排口Ⅱ、中心进料筒图2中心进料筒主视图1.直筒 2.锥筒3、料浆分布锥 4.连接板图3n段连续分离工艺系统图1，2，……n-微粒物料固液分离装置。
微粒物料固液分离过程，按图1、图2说明如下经与洗涤用水混合的料浆，利用管道输送至中心进料筒Ⅱ，由直筒(1)进入，经锥筒(2)(扩大段)使料浆流速减小，再经底部的布料锥(3)使料浆分布均匀，同时改变流向，向四周扩散出去，从而防止料浆流对整个沉降分离池的搅动，特别是对固液分界面以下的沉淀压缩区物料的冲击，从锥筒(2)喇叭口和布料锥之间出来的料浆，根据重力沉降原理，固体颗粒在沉降分离区(3)中自然沉降，到固液分界面以下，进入沉淀压缩区(4)，经压缩一定时间的物料至底排口(5)排出。在沉淀分离区的漂洗水，则以一定的上升流速上溢至溢流堰(1)，最后由溢流口(2)排出。上升水流速必须控制在不使溢流跑浑，否则将出现高岭土随溢流带出的现象。
最佳实施方式假设处理能力为5000吨/年，年工作日为300天等条件，该微粒物料固液分离装置与工艺系统主要技术数据如下Ⅰ、竖流式沉降分离池D＝6m， H＝1.5m， h＝0.1m， α1＝80°溢流孔(2)为φ200mm， 底排口(5)为φ100mm，
输送管道φ40mm。
Ⅱ、中心进料筒d＝400mm，d1＝550mm，d2＝750mm，h1＝550mm，h2＝250mm，h＝1400mm，α2＝146°Ⅲ、相关数据中心进料筒底面与固液分界面距离h＝0.1m，段数 n＝5， 段间高差h＝1米段间距离l＝7.5米， 洗水压力p≥0.7公斤/厘米2现有技术资料1、G、DAUMAS，Le trastement des Kaelins darver，Industrie Minerale，v67，5，1985，p251～253。
2、Transact Inst Min Metall，Sect，A，Min，Induct，v95，Jun，1986，ppA22-23。
权利要求
1.微粒物料固液分离装置，具有一个分离池，其特征是分离池为竖流式沉降分离池(Ⅰ)，并且该池设有一个中心进料筒(Ⅱ)。
2.按权利要求
1所述的固液分离装置，其特征是竖流式沉降分离池(Ⅰ)由溢流堰(1)、溢流口(2)、沉降分离区(3)、沉淀压缩区(4)和底排口(5)组成。
3.按权利要求
2所述的固液分离装置，其特征是沉降分离区(3)呈园筒形，其高度H＝1.5～3米。
4.按权利要求
2所述的固液分离装置，其特征是沉淀压缩区(4)呈倒园锥形，其顶角α1＝60～90°。
5.按权利要求
2所述的固液分离装置，其特征是竖流式沉降分离池为钢筋混凝土结构，其内壁根据需要，亦可衬环氧树脂玻璃布等防腐衬里。
6.按权利要求
1所述的固液分离装置，其特征是中心进料筒(Ⅱ)由直筒(1)、锥筒(2)、料浆分布锥(3)和连接板(4)组成。
7.按权利要求
6所述的固液分离装置，其特征是中心进料筒的锥筒(2)高度h1、大端内径d1与直筒(1)内径d间的关系式为d1＝h1＝1.3～1.4d，式中d根据物料流速确定。
8.按权利要求
6所述的固液分离装置，其特征是中心进料筒的料浆分布锥(3)底面外径d2＝1.3～1.4d1，顶角α2＝140～150°，h2＝0.2～0.4米。
9.按权利要求
6所述的固液分离装置，其特征是中心进料筒所有零件都由硬质塑料制成。
10.一种对微粒物料进行固液分离的多段连续分离工艺系统，其特征是由上述多台单段分离装置串联组成，洗水和料浆的混合、输送通过管道完成，段间流体通过压差提升，无需外加动力。
11.按权利要求
10所述的多段连续分离工艺系统，其特征是段间高差h＝1米，段间距离1＝7.5米(根据分离池直径而定)，洗水压力P≥0.7公斤/厘米2(大于从地面到池顶面高差所形成料浆静压力)。
专利摘要
一种微粒物料固液分离的装置和工艺系统，主要解决连续作业问题。该装置由竖流式沉降分离池、中心进料筒和输送管道组成。将这种单台装置串联起来，无需外加动力，可形成一种具有管道混合——压差提升——沉降分离特点的多段连续分离工艺系统。主要用于漂洗(即洗涤)高岭土、钛白粉及其它类似物料料浆中的染色杂质，例如铁、锰离子及有机物等，还可用于分离其它各种水溶性杂质。
文档编号B01D21/02GK86107101SQ86107101
公开日1987年9月2日 申请日期1986年10月8日
发明者王本仪, 唐苏英, 丁桐森, 杨朝文 申请人:核工业部第六研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan