Классификация гетерогенных систем. Способы разделения. Материальный баланс отстаивания. Виды отстойников

 

В зависимости от физического состояния фаз различают сле­дующие неоднородные жидкие и газообразные системы:

Неоднородные Дисперсионная Дисперсная

системы (сплошная) фаза фаза

Суспензия.................... Жидкость Твердое вещество

Эмульсия.................... Жидкость Жидкость

Пена............................ Жидкость Газ

Пыль, дым................. Газ Твердое вещество

Туман.......................... Газ Жидкость

Системы Размер твердых

частиц, к к

Грубые суспензии... > 100

Тонкие ‘суспензии... 0,5—100

Мути.................................. 0,1—-0,5

Коллоидные растворы. <0,1

Эмульсии состоят из несмешивающихся жидкостей и могут расслаиваться под действием силы тяжести.

Пены, представляющие собой газожидкостные системы, по своим свойствам близки к эмульсиям

.

Неоднородные газовые системы образуются:

1) в результате механического распределения частиц в газе (при дроблении твердых материалов, распылении жидкостей и т. д.);

2) при конденсации паров (газов) с переходом их в жидкое или твердое состояние. В первом случае образуются пыли, а во втором — соответственно туманы или дымы. Такие же системы могут образовываться в результате взаимодействия между газами, со­провождающегося образованием твердых или жидких веществ. Пыли, дымы и туманы представляют собой аэродисперсные системы, или аэрозоли, и различаются размером взвешенных частиц:

Газовые системы Ориентировочный размер частиц, мк

Механические (пыли)... 5—-100

Конденсированные (дымы, туманы) 0,3—5

Методы разделения неоднородных систем:

осаждение, 2) фильтрование, 3) мокрое разделение.

 

Осаждение применяется главным образом для разделения суспензий и пылей, происходит под действием сил тяжести, сил инерции (в том числе центробежных), электростатических сил или звуковых волн.

Фильтрование осуществляется под действием сил давления (разделение суспензий и отделение тонких пылей) или центробежных сил (разделение суспензий на центрифугах).|

- Мокрое разделение применяют главным образом для очистки газов (отделение пылей и туманов), но используют также при обработке суспензий в комбинации с другими способами разде­ления (промывка осадков при отстаивании и фильтровании).

Материальный баланс разделения

 

 

Пусть — количество разделяемой суспензии (в кг), х1— весовая доля твердой фазы в суспензии. В результате разделения получаетсяосадок в количестве ос. кг с содержанием твердой фазы х2 и влажностью и жидкость, количество которой равно ж кг.

Тогда уравнения материального баланса будут иметь следующий вид

для всей системы

Gc=Goc+Gж

для твердой фазы

или

Рис. 17. Отстойник непрерывного действия: / — мешалка; 2 — кольцевой желоб

отстойник непрерывного действия. Аппарат имеет коническое днище, способствующее спол­занию осадка к центральному разгрузочному патрубку, через который осадок (шлам) удаляется из аппарата. В непосредственной близости от днища вращается гребковая мешалка с наклонными гребками, перемещающими осадок от периферии к центру. Суспензия подается в центр аппарата, а осветленная жидкость сливается в кольцевой желоб, приваренный к боковым стенкам, и через штуцер удаляется из аппарата. Чтобы не взмутить осадка, мешалке придают очень малую частоту вращения (0,5— 0,1 об/мин).

 

Принцип действия фильтр-пресса показан на рис. 19. Фильтр-пресс состоит из комплекта плит 1 и рам 2, раз­деленных фильтрующей тканью. Весь комплект сжимается с помощью гидравлического или механического зажимного устройства. Плиты и рамы имеют отверстия.

ханизированной разгрузкой осадка:

1 — привод; 2 — гидравличе­ский цилиндр для подъема ме­шалки; 3 — цилиндр для опус­кания днища; 4 — решетки;

5 — гребковая мешалка

Рис. 19. Схема действия фильтр-процесса:

 

ханизированной разгрузкой осадка:

1 — привод; 2 — гидравличе­ский цилиндр для подъема ме­шалки; 3 — цилиндр для опус­кания днища; 4 — решетки;

5 — гребковая мешалка

 

Фильтр-пресс показан на рис. 20. Основой фильтра служат упорная плита 3 и головка 4, связанные двумя стяжками 6 и 7. На стяжки опираются плиты и рамы, по ним же перемещается подвижная задняя рама 9 фильтр­пресса, связанная с зажимным механизмом. Сила зажа­тия, создаваемая зажимным устройством, очень велика и составляет десятки тонн.

Гидравлическое зажимное устройство представляет собой цилиндр, внутри которого перемещается поршень, связанный через шток с задней рамой фильтра. При по­даче в цилиндр жидкости под большим давлением поршень перемещается, сдвигая заднюю раму. Механическое за­жимное устройство выполняют в виде винта, связанного с электродвигателем системой передач.

 

Рис. 20. Фильтр-пресс:

1 и 2 — опорные стойки; 3 — упорная рама; 4 — головка; 5 — балки; 6 н 7 — стяжки; 8 — стойки; 9 — зажимная плита; 10 — ступица; 11 — винт; 12 — фильтрующие плиты; 13 — рама

 

Основной элемент барабанного вакуум-фильтра — вращающийся барабан, покрытый фильтровальной тканью, внутри которого с помощью вакуум-насоса создается разрежение (рис. 23).

 

у барабанных фильтров с внутренней поверхностью фильтрации. В этом фильтре секции с отводящими трубками расположены на наружной поверхности барабана, а фильтрующая ткань находится внутри него. Суспензия поступает внутрь барабана и в его нижнюю часть. Смена циклов работы фильтра такая, что и в барабанном фильтре с наружной поверхностью фильтрации осадок, снимаемый ножом,

Ленточный фильтр (рис. 25) состоит из сварной металлической станины, на которой укреплены два гуммированных барабана

. Центрифуги Рис. 28. Схема центрифуги с ножевым съемом осадка:

1 — ротор; 2 — нож; 3 — кожух; 4 —
приемный желоб; 5 — труба для подачи
суспензии; 6 — гидравлический ци-
линдр для подъема ножа

Выгрузка Вход фугата

Центрифуги с ножевым съемом осадка (рис. 28) имеют горизонтальный ротор. Суспензия поступает в ротор / через питательную трубу 5. По истечении определенного срока подача суспензии прекращается. После фугования с помощью гидравлического цилиндра 6 нож 2 медленно поднимается и начинает срезать осадок, который падает в наклонный желоб 4. Для облегчения разгрузки осадка одновременно включается пневматический молоток, заставляющий вибрировать стенки желоба. На передней стенке центрифуги сделаны смотровые окна для наблюдения за процессом и люки осмотра центрифуги. Недостаток центрифуги с ножевым съемом осадка — сильное измельчение материала.