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机械化连续操作脱水

作者:  来源:  时间:2015-04-10 09:16:36  点击次数:14471


    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12,其沉降曲线见图22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118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29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210。进料压力越高,底流含水率越低。当进料压力达到182~203kpa1.8~2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162kpa1.6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23.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sio2al2o3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182~203kpa1.8~2.0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。

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