机械化连续操作脱水

    第三节　机械化连续操作脱水

　　前述两种脱水方法都是间歇操作的，很难做到生产过程的全盘机械化、自动化、而且工艺中存在的几个根本性问题很难解决。为此，早在20世纪60年代，当时的建工部东北工业建筑设计院、北京市建筑材料科学研究所和北京市水泥砖瓦厂共同组成的“北京市工业废料利用试验研究组”就着手研究机械化连续操作的湿排粉煤灰脱水技术，其研究成果最初应用于20世纪60年代末期投产的武汉市硅酸盐制品厂的生产中，至今仍在使用效果良好。

　　一、生产工艺的选择

　　进行机械化连续操作脱水一般都要经过两道工序：浓缩和脱水。浓缩就是将电厂排出的浓度很低的灰水增浓，使之成为浓度相当大但仍能在管道中流动的浓悬浮液。脱水就就是将浓悬浮液中的水较大限度地排掉，满足粉煤灰房建材生产对粉煤灰含水率的要求。

　　1.浓缩工艺的选择

　　有两种可供选择的浓缩工艺，一是耙式浓缩机，一是水力旋流器。对这两种浓缩工艺都用模拟设备进行了试验，试验结果如下：

　　（1）耙式浓缩机浓缩

　　试验设备是当时北京学院的直径700mm的模拟式浓缩机。

　　粉煤灰悬浮液的沉降特性见表1—2,其沉降曲线见图2—2粉煤灰悬浮液相对于其他许多矿物而言，其沉降速度是很快的，在固液比为1:18时，沉降速度达到0.608mm/s。这是采用耙式浓缩机的一个极为有利的条件，浓缩后的 稠浆浓度为56.7%~63.3%，可以达到在管道中自由流动的极限值。
　　模拟试验所得出的耙式浓缩机的理论产量如图2—8所示

　　基本结论是：

　　①当进料悬浮液的固液比为1：18时，出料浓悬浮液的含水率一般为60%左右，即固液比1:1.5

　　②溢流清水的含固体量在0.1%以下。

　　③每平米每小时产量（折合干灰).当出料固液为1.15时，约为0.085t/（m2?h)。

　　④耙式浓缩机完全适于粉煤灰稀悬浮液的浓缩。

　　（2）水力旋流器浓缩

　　水力悬浮器浓缩的工作原理如图2—9所示。悬浮液在高压（0.5~3表压）下从旋流器上部的进料管5以切线方向射入，由于进料的压力很高，所以速度很大，一般可以达到5~12m/s。进入旋流器后，即环绕中心溢流管3作旋转流动从而产生离心力C：

　　　　　

式中　ｖt—在半径r处的切线速度；

　　m—悬浮液的质量。

　　在离心力作用下，悬浮液有远离中心轴的惯性，因此，在旋流器中心形成具有一定真空度的空气圆柱。在离心力的作用下，悬浮液在介质中产生相对运动，粗粒集中在外沿，并沿锥壁从下部的底流孔排出，这就是浓悬浮液。而大部分水及一部分尚未沉降的细粒则由上部中心溢流管3排出。

　　可见，水力旋流器有两张功能：一是分级，二是浓缩。底流排出的是颗粒粗的浓悬浮液，溢流排出的是颗粒细的稀悬浮液。

　　我们利用当时建筑材料科学研究院的直径100mm水力旋流器进行了模拟试验。

　　
　　试验表明，进料压力对底流浓度影响很大，详见图2—10。进料压力越高，底流含水率越低。当进料压力达到182~203kpa（1.8~2个标志大气压）时，含水率降到52%~60%既达到能在管道中流动的极限值。进料压力对产量也有直接影响，随着压力的提高，产量也增加，当压力超过162kpa（1.6个标准大气压）后，产量曲线渐趋平缓。进料压力与溢流中的固体含量关系不大，不论压力多大，溢流中的固体含量均为2.2%~3.1%。

　　溢流和低流的粉煤灰颗粒分析见表2—3.溢流中粉煤灰<0.01mm的颗粒达到46%，而底流中粉煤灰<0.01mm的颗粒只有1%。溢流中所含粉煤灰颗粒细sio2和al2o3含量高，比表面积大，活性大，是更优质的粉煤灰。

　　对水力旋流器进行模拟试验得出的基本结论是：

　　①当进料压力位182~203kpa（1.8~2.0标志大气压）时，底流浓悬浮液的含水率一般为52%~60%.可以达到浓缩的要求。

　　②溢流悬浮液含固体量2.2%~3.1%。


　　　　　　　　　　　　　　　（旋流器：直径100mm，圆柱高150mm）

　　③溢流悬浮液中的粉煤灰为颗粒细、活性高的优质粉煤灰。