RU2310517C1 - Hydraulic cyclone-flotator - Google Patents

Hydraulic cyclone-flotator Download PDF

Info

Publication number
RU2310517C1
RU2310517C1 RU2006119761/15A RU2006119761A RU2310517C1 RU 2310517 C1 RU2310517 C1 RU 2310517C1 RU 2006119761/15 A RU2006119761/15 A RU 2006119761/15A RU 2006119761 A RU2006119761 A RU 2006119761A RU 2310517 C1 RU2310517 C1 RU 2310517C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
hydrocyclone
annular
feeding
distribution
Prior art date
Application number
RU2006119761/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Олегович Яблонский (RU)
Владимир Олегович Яблонский
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
Priority to RU2006119761/15A priority Critical patent/RU2310517C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2310517C1 publication Critical patent/RU2310517C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Cyclones (AREA)

Abstract

FIELD: chemical industry; devices for separation of the non-uniform liquid systems under action of the centrifugal forces.
SUBSTANCE: the invention is intended for separation of the non-uniform liquid systems under action of the centrifugal forces. The hydraulic cyclone-flotator contains the cylindrical body with the porous permeable lateral wall and the annular collector for gas feeding in the body, the fitting pipe for feeding of the gas in the collector, the fitting pipe of feeding of the suspension into the hydraulic cyclone body, the fitting pipe for the foam withdrawal and the unloading device. In the annular collector there is the device for distribution of the gas pressure made in the form of the annular elements mounted coaxially to the body with the capability of the independent motion in the axial direction and having the disk shape in the cross section passing through the axis of the body of the hydraulic cyclone. The diameter of the cross-section of the annular elements is increasing, and the spacing interval between the adjacent annular elements is diminishing in the process of the decrease of the spacing interval starting from the fitting pipe of feeding of the suspension into the body. The fitting pipe of feeding of the gas into the collector is installed tangentially and supplied with the control valve. The technical result of the invention is the increase of the separating capability at the expense of distribution of the volumetric share of the bubbles of the gas fed through the porous permeable lateral wall of the body, the appropriate distribution of the gas pressure in the axial direction in the annular collector for feeding of the gas into the hydraulic cyclone body.
EFFECT: the invention ensures the increased separating capability of the hydraulic cyclone due to distribution of the volumetric share of the gas bubbles fed through the porous permeable lateral wall of the body, the corresponding distribution of the gas pressure in the axial direction in the annular collector for the gas feeding into the hydraulic cyclone body.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области разделения неоднородных жидких систем под действием центробежных сил, в частности к гидроциклонам для разделения суспензий флотацией, и может быть использовано в химической, нефтехимической, микробиологической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of separation of heterogeneous liquid systems under the action of centrifugal forces, in particular to hydrocyclones for separation of suspensions by flotation, and can be used in chemical, petrochemical, microbiological, pulp and paper and other industries.

Известен гидроциклон-флотатор (А.с. 973174 СССР, МПК В04С 9/00, опубл. 15.11.82, БИ №42), содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком, в котором цилиндрическая камера снабжена тангенциально установленным сужающимся коническим насадком, расположенным соосно с входным патрубком. За счет эжекции в насадок подсасываются газы, выделяющиеся при электролизе жидкости в кольцевом пространстве между корпусом и цилиндрической камерой, которые используются для флотации.Known hydrocyclone-flotator (A.S. 973174 USSR, IPC V04C 9/00, publ. 11/15/82, BI No. 42) containing a cylindrical housing with a tangential inlet pipe, in which the cylindrical chamber is equipped with a tangentially installed tapered conical nozzle located coaxially with inlet pipe. Due to ejection, gases are released into the nozzles that are released during electrolysis of the liquid in the annular space between the body and the cylindrical chamber, which are used for flotation.

В данной конструкции гидроциклона-флотатора подсасываемые за счет эжекции пузырьки вторичного газа обладают низкой дисперсностью, что снижает эффективность процесса флотации и разделительную способность гидроциклона.In this design of a hydrocyclone-flotator, secondary gas bubbles absorbed by ejection have a low dispersion, which reduces the efficiency of the flotation process and the separation capacity of the hydrocyclone.

Известен гидроциклон для отделения газа от жидкости (А.с. 1526836 СССР, МПК В04С 5/02, опубл. 07.12.89, БИ №45), содержащий тангенциальный входной патрубок с конфузором, снабженным статическим завихрителем, выполненный в виде трубы с периодическими расширениями и сужениями сечения. В сужениях входного патрубка из-за резкого понижения давления происходит увеличение размеров микропузырьков и их частичная коагуляция.Known hydrocyclone for separating gas from liquid (A.S. 1526836 USSR, IPC B04C 5/02, publ. 07.12.89, BI No. 45), containing a tangential inlet pipe with a confuser equipped with a static swirl, made in the form of a pipe with periodic extensions and narrowing the section. In the constriction of the inlet pipe due to a sharp decrease in pressure, an increase in the size of microbubbles and their partial coagulation occurs.

Выполнение входного патрубка гидроциклона в виде трубы с периодическими расширениями и сужениями сечения ведет к резкому возрастанию гидравлического сопротивления аппарата и повышению энергозатрат на проведение процесса. Кроме того, увеличение размеров микропузырьков неблагоприятно воздействует на кинетику процесса флотации мелких частиц.The implementation of the inlet nozzle of the hydrocyclone in the form of a pipe with periodic extensions and narrowing of the section leads to a sharp increase in the hydraulic resistance of the apparatus and increase energy consumption for the process. In addition, an increase in the size of microbubbles adversely affects the kinetics of the flotation process of small particles.

Известен гидроциклон-флотатор (А.с. 1607960 СССР, МПК В04С 9/00, опубл. 23.11.90, БИ №43), включающий аэратор и электроды, присоединенные к источнику постоянного тока, в котором с целью повышения эффективности в работе электроды выполнены в виде установленных соосно с корпусом вертикальных пластин, размещенных с зазором и с углом наклона в направлении, противоположном направлению подачи исходной смеси. Размещение пластин позволяет регулировать общую площадь электродов, что дает возможность оптимизировать условия аэрации и флотации.Known hydrocyclone-flotator (A.S. 1607960 USSR, IPC V04C 9/00, publ. 11/23/90, BI No. 43), including an aerator and electrodes connected to a direct current source, in which to increase the efficiency of the work the electrodes are made in the form of vertical plates mounted coaxially with the housing, placed with a gap and with an angle of inclination in the direction opposite to the feed direction of the initial mixture. The placement of the plates allows you to adjust the total area of the electrodes, which makes it possible to optimize the conditions of aeration and flotation.

В данной конструкции гидроциклона-флотатора установка пластин затрудняет транспорт флотокомплексов к поверхности суспензии и снижает разделительную способность гидроциклона. Кроме того, для проведения процесса электролиза воды требуются дополнительные энергозатраты.In this design of the hydrocyclone-flotator, the installation of plates makes it difficult to transport flotation complexes to the surface of the suspension and reduces the separation ability of the hydrocyclone. In addition, for the process of electrolysis of water requires additional energy.

Известен газожидкостный сепаратор (Патент 2071838 РФ, МПК В04С 3/06, В01D 43/00, опубл. 20.01.97, БИ №2), содержащий цилиндроконический корпус гидроциклона, эжектор с патрубками подвода обрабатываемой жидкости и газа, соединенный с расположенной соосно над гидроциклоном камерой смешения, выходной конец которой расположен внутри гидроциклона и оснащен направляющим аппаратом и коническим раструбом под ним, примыкающим к корпусу гидроциклона и перфорированным тангенциальными отверстиями.Known gas-liquid separator (Patent 2071838 of the Russian Federation, IPC B04C 3/06, B01D 43/00, publ. 01.20.97, BI No. 2), containing a cylindrical housing of a hydrocyclone, an ejector with nozzles for supplying the processed liquid and gas, connected to located coaxially above the hydrocyclone a mixing chamber, the outlet end of which is located inside the hydrocyclone and is equipped with a guiding apparatus and a conical bell under it adjacent to the hydrocyclone body and perforated by tangential holes.

При разделении суспензий флотацией в сепараторе данной конструкции применение эжекции газа жидкостью и установка раструба, примыкающего к корпусу гидроциклона, перфорированного тангенциальными отверстиями, приводят к значительному увеличению общего гидравлического сопротивления аппарата и повышению энергозатрат на проведение процесса разделения.When separating suspensions by flotation in a separator of this design, the use of gas ejection with liquid and the installation of a bell adjacent to the body of the hydrocyclone perforated with tangential holes lead to a significant increase in the total hydraulic resistance of the apparatus and an increase in energy consumption for the separation process.

Известен гидроциклон с подачей газа (Патент 0473566 США, МПК В03D 1/14, В04С 5/10; В04С 5/103; В04С 5/14, опубл. 04.03.92, Бюл. 92/10), содержащий первую вихревую камеру с пористой стенкой в виде поверхности вращения, через которую из коллектора, разделенного в осевом направлении на две секции, подаются газ и жидкость, насыщенная газом для образования пузырьков малого размера. Вторая вихревая камера образована коническим участком корпуса и кожухом в виде перевернутого конуса с осевым отверстием для прохода газа, установленным на кронштейнах, соединяющих его с корпусом, который интенсифицирует разделение во второй вихревой камере.Known hydrocyclone with gas supply (US Patent 0473566, IPC B03D 1/14, B04C 5/10; B04C 5/103; B04C 5/14, published 04.03.92, Bull. 92/10), containing the first vortex chamber with porous a wall in the form of a surface of revolution through which gas and liquid saturated with gas are supplied from the collector, which is axially divided into two sections, to form small bubbles. The second vortex chamber is formed by a conical section of the casing and a casing in the form of an inverted cone with an axial hole for gas passage mounted on brackets connecting it to the casing, which intensifies the separation in the second vortex chamber.

В данной конструкции гидроциклона предусмотрена раздельная подача по зонам в первую вихревую камеру газа и жидкости, насыщенной газом, что обусловливает присутствие в одной зоне пузырьков только крупного размера, а во второй зоне - пузырьков только мелкой фракции, следовательно, в гидроциклоне данной конструкции не обеспечивается высокое значение кинетических констант флотации и при разделении суспензий, содержащих полидисперсную твердую фазу, не может быть достигнута высокая разделительная способность.In this design of the hydrocyclone, a separate supply of zones of gas and liquid saturated with gas is provided over the zones in the first vortex chamber, which causes the presence of only large-sized bubbles in one zone, and only small fractions in the second zone, therefore, the high cyclone of this design does not provide the value of the kinetic constants of flotation and when separating suspensions containing a polydisperse solid phase, a high separation ability cannot be achieved.

Известен гидроциклон с регулируемой диафрагмой (Патент 5560818 США, МПК В03D 1/24; В04С 5/16; В04С 5/181, опубл. 1.10.96), имеющий цилиндрический корпус, в который для образования пены по всей высоте подается газ из коллектора, имеющего по крайней мере один вход газа, через пористую диафрагму, выполненную в виде поверхности вращения. В нижней части гидроциклона имеется конусообразная пробка, которая перекрывает боковое отверстие для выхода обработанной суспензии. Скорость потока в гидроциклоне регулируется путем изменения размеров бокового отверстия при перемещении пробки и таким образом поддерживаются многие режимные параметры гидроциклона.Known hydrocyclone with an adjustable diaphragm (US Patent 5560818, IPC B03D 1/24; B04C 5/16; B04C 5/181, publ. 1.10.96), which has a cylindrical body into which gas is supplied from the collector along the entire height for foam formation, having at least one gas inlet through a porous diaphragm made in the form of a surface of revolution. At the bottom of the hydrocyclone there is a cone-shaped plug that overlaps the side opening for the exit of the treated suspension. The flow rate in the hydrocyclone is controlled by changing the size of the side hole when moving the plug and thus many hydrocyclone operating parameters are supported.

Одновременное воздействие на многие режимные параметры гидроциклона путем изменения размеров отверстия для выхода обработанной суспензии не обеспечивает оптимального режима работы гидроциклона и высокой разделительной способности.The simultaneous impact on many operating parameters of the hydrocyclone by changing the size of the hole for the outlet of the treated suspension does not provide the optimal operating mode of the hydrocyclone and high separation ability.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции гидроциклона-флотатора по технической сущности и достигаемому техническому результату является метод контроля эффективности сепарации в гидроциклоне (Патент 4876016 США, МПК С02F 1/38; В01D 17/038; В04С 5/18; В04С 11/00, опубл. 24.10.89), заключающийся в регулировании количества воздуха, подаваемого в гидроциклон через перфорированную стенку корпуса с облицовкой из пористого материала, из коллектора в зависимости от концентрации нефтепродуктов в очищенной воде. Сепарация нефтепродуктов из воды происходит путем флотации при прохождении пузырьков воздуха через воду, насыщенную нефтепродуктами.The closest to the proposed design of the hydrocyclone-flotator in terms of technical nature and the technical result achieved is the method of monitoring the separation efficiency in a hydrocyclone (US Patent 4876016, IPC С02F 1/38; В01D 17/038; В04С 5/18; В04С 11/00, publ. 10.24.89), which consists in regulating the amount of air supplied to the hydrocyclone through a perforated wall of the body with a lining of porous material from the reservoir, depending on the concentration of oil in purified water. The separation of oil products from water occurs by flotation during the passage of air bubbles through water saturated with oil products.

В соответствии с данным методом регулирование осуществляется без учета распределения концентрации нефтепродуктов в воде по высоте гидроциклона и предусматривает равномерную подачу воздуха в гидроциклон через перфорированную стенку корпуса с облицовкой из пористого материала, что не обеспечивает высоких значений степени извлечения нефтепродуктов в зонах со значительной их концентрацией в воде. В результате разделительная способность гидроциклона данной конструкции невысока.In accordance with this method, regulation is carried out without taking into account the distribution of the concentration of oil products in water over the height of the hydrocyclone and provides for uniform air supply to the hydrocyclone through a perforated wall of the body with a lining of porous material, which does not provide high values of the degree of extraction of oil products in areas with a significant concentration of them in water . As a result, the separation ability of the hydrocyclone of this design is low.

Задачей изобретения является создание конструкции гидроциклона-флотатора для разделения суспензий, обеспечивающей высокую разделительную способность.The objective of the invention is the creation of the design of a hydrocyclone-flotator for the separation of suspensions, providing high separation capacity.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является повышение разделительной способности гидроциклона-флотатора за счет распределения объемной доли пузырьков газа, подаваемого через пористую проницаемую боковую стенку корпуса в гидроциклон, в осевом направлении пропорционально объемной доле частиц твердой фазы, связанных в комплексы, в суспензии путем соответствующего распределения давления газа в осевом направлении в кольцевом коллекторе для подачи газа в корпус гидроциклона.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the separation ability of the hydrocyclone-flotator due to the distribution of the volume fraction of gas bubbles supplied through the porous permeable side wall of the body to the hydrocyclone in the axial direction is proportional to the volume fraction of solid particles bound to the complexes, in suspension by appropriate axial distribution of gas pressure in the annular manifold for supplying gas to the hydrocyclone body.

Указанный технический результат достигается тем, что в гидроциклоне-флотаторе, содержащем цилиндрический корпус с пористой проницаемой боковой стенкой и кольцевой коллектор для подачи газа в корпус гидроциклона, патрубок подачи газа в коллектор, патрубок подачи суспензии в корпус гидроциклона, патрубок для отвода пены и разгрузочное устройство, причем в кольцевом коллекторе установлено устройство для распределения давления газа, выполненное в виде кольцевых элементов, установленных коаксиально корпусу гидроциклона с возможностью независимого перемещения в осевом направлении, имеющих форму круга в сечении, проходящем через ось корпуса гидроциклона, причем диаметр сечения кольцевых элементов возрастает, а расстояние между соседними кольцевыми элементами уменьшается по мере уменьшения расстояния от патрубка подачи суспензии в корпус гидроциклона, а патрубок подачи газа в коллектор установлен тангенциально и снабжен регулирующей заслонкой. Кольцевые элементы закреплены на телескопических тягах, представляющих собой набор пустотелых цилиндров, жестко соединенных с соответствующими кольцевыми элементами.The specified technical result is achieved in that in a hydrocyclone-flotator comprising a cylindrical body with a porous permeable side wall and an annular manifold for supplying gas to the hydrocyclone body, a gas supply pipe to the manifold, a suspension supply pipe to the hydrocyclone body, a foam discharge pipe and an unloading device moreover, in the annular manifold is installed a device for distributing gas pressure, made in the form of annular elements mounted coaxially to the body of the hydrocyclone with the possibility of dependent displacement in the axial direction, having a circle shape in the section passing through the axis of the hydrocyclone body, and the diameter of the cross section of the ring elements increases, and the distance between adjacent ring elements decreases as the distance from the suspension supply pipe to the hydrocyclone body decreases, and the gas supply pipe to the manifold installed tangentially and equipped with a control flap. The ring elements are mounted on telescopic rods, which are a set of hollow cylinders rigidly connected to the corresponding ring elements.

Выполнение устройства для распределения давления газа в виде кольцевых элементов, имеющих форму круга в сечении, проходящем через ось корпуса гидроциклона, позволяет снизить перепад давления газа на гидравлическом сопротивлении, образованном кольцевым элементом, и уменьшить завихрения при обтекании кольцевого элемента потоком газа в коллекторе и таким образом повысить равномерность распределения давления газа в коллекторе и объемной доли пузырьков газа, поступивших через пористую проницаемую боковую стенку корпуса в гидроциклон, в осевом направлении, что приводит к повышению его разделительной способности.The implementation of the device for the distribution of gas pressure in the form of annular elements in the form of a circle in section, passing through the axis of the hydrocyclone body, allows to reduce the gas pressure drop across the hydraulic resistance formed by the annular element, and to reduce turbulence when the gas element flows around the annular element in the manifold, and thus to increase the uniformity of the distribution of gas pressure in the reservoir and the volume fraction of gas bubbles entering through the porous permeable side wall of the body into the hydrocyclone, axial direction, which leads to an increase in its separation ability.

Возрастание диаметра сечения кольцевых элементов, проходящего через ось корпуса гидроциклона, и уменьшение расстояния между соседними кольцевыми элементами по мере уменьшения расстояния от патрубка подачи суспензии в корпус гидроциклона обеспечивают возрастание градиента давления газа в коллекторе в осевом направлении по мере уменьшения расстояния от патрубка подачи суспензии в корпус гидроциклона и создают распределения давления газа в коллекторе и объемной доли пузырьков газа, поступивших через пористую проницаемую боковую стенку корпуса в гидроциклон, в осевом направлении, пропорциональные объемной доле частиц твердой фазы, связанных в комплексы, в суспензии, что приводит к повышению разделительной способности гидроциклона.An increase in the diameter of the cross section of the annular elements passing through the axis of the hydrocyclone body and a decrease in the distance between adjacent annular elements as the distance from the suspension supply pipe to the hydrocyclone decreases, the axial pressure gradient of the gas in the manifold increases as the distance from the suspension supply pipe to the body decreases hydrocyclone and create a distribution of gas pressure in the reservoir and the volume fraction of gas bubbles entering through a porous permeable side wall ku hydrocyclone body in the axial direction proportional to the volume fraction of solid-phase particles are bound in complexes, in suspension, which leads to increased separation capacity of the hydrocyclone.

Установка кольцевых элементов в коллекторе с возможностью независимого перемещения в осевом направлении и установка регулирующей заслонки в патрубке подачи газа в коллектор обеспечивают возможность гибкого регулирования распределений давления газа в коллекторе и объемной доли пузырьков газа, поступивших через пористую стенку корпуса в гидроциклон, в осевом направлении, в соответствии с режимными параметрами гидроциклона и повышение его разделительной способности.The installation of ring elements in the collector with the possibility of independent movement in the axial direction and the installation of a control flap in the gas supply pipe to the collector provide the possibility of flexible control of the gas pressure distributions in the collector and the volume fraction of gas bubbles entering the hydrocyclone through the porous wall of the body in the axial direction, in compliance with the operational parameters of the hydrocyclone and increase its separation ability.

Тангенциальная установка патрубка подачи газа в коллектор улучшает равномерность распределения потока газа из коллектора через пористую проницаемую боковую стенку корпуса в гидроциклон в окружном направлении и повышает разделительную способность гидроциклона.The tangential installation of a gas supply pipe into the collector improves the uniform distribution of the gas flow from the collector through the porous permeable side wall of the body into the hydrocyclone in the circumferential direction and increases the separation ability of the hydrocyclone.

На фиг.1 изображен гидроциклон-флотатор предлагаемой конструкции, общий вид; на фиг.2 - разрез по А-А.Figure 1 shows the hydrocyclone-flotator of the proposed design, General view; figure 2 is a section along aa.

Гидроциклон-флотатор содержит цилиндрический корпус 1, имеющий пористую проницаемую боковую стенку, с крышкой 2 и патрубком для подачи суспензии 3, установленным тангенциально в верхней части корпуса, разгрузочное устройство, выполненное в виде двух концентрично установленных кольцевых вертикальных перегородок 4 и стенок 5, образующих каналы 6 для прохода осветленнных продуктов разделения, на выходе из которых установлены регулирующие устройства 7, имеющие возможность поворота относительно осей 8, и патрубок 9 для отвода пены, насыщенной частицами отделяемого продукта. Подача газа в гидроциклон осуществляется из кольцевого коллектора 10 через пористую стенку корпуса 1. В коллектор 10 газ поступает через патрубок 11, установленный тангенциально в его нижней части и снабженный регулирующей заслонкой 12. В коллекторе 10 установлено устройство для распределения давления газа, выполненное в виде кольцевых элементов 13, установленных коаксиально корпусу 1 гидроциклона с возможностью независимого перемещения в осевом направлении, имеющих форму круга в сечении, проходящем через ось корпуса гидроциклона. Диаметр d сечения кольцевых элементов возрастает, а расстояние между соседними кольцевыми элементами s уменьшается по мере уменьшения расстояния от патрубка 3 подачи суспензии в корпус гидроциклона. Кольцевые элементы 13 закреплены на телескопических тягах 14, представляющих собой набор пустотелых цилиндров, жестко соединенных с соответствующими кольцевыми элементами.The hydrocyclone-flotator contains a cylindrical body 1 having a porous permeable side wall, with a cover 2 and a pipe for feeding slurry 3, mounted tangentially in the upper part of the body, an unloading device made in the form of two concentrically mounted annular vertical partitions 4 and walls 5 forming channels 6 for the passage of clarified separation products, at the outlet of which control devices 7 are installed, which can be rotated relative to the axes 8, and a nozzle 9 for removing foam saturated astitsami discharge product. Gas is supplied to the hydrocyclone from the annular collector 10 through the porous wall of the housing 1. Gas enters the manifold 10 through a nozzle 11 installed tangentially in its lower part and provided with a control valve 12. A device for distributing gas pressure in the form of annular rings is installed in the manifold 10 elements 13 mounted coaxially to the body of the hydrocyclone with the possibility of independent movement in the axial direction, having the shape of a circle in cross section passing through the axis of the body of the hydrocyclone. The diameter d of the cross section of the annular elements increases, and the distance between adjacent annular elements s decreases as the distance from the nozzle 3 for supplying the suspension to the body of the hydrocyclone decreases. The ring elements 13 are mounted on telescopic rods 14, which are a set of hollow cylinders rigidly connected to the corresponding ring elements.

Гидроциклон-флотатор предназначен для проведения процесса двухстадийной напорной флотации и работает следующим образом. Исходный поток, содержащий предварительно насыщенную газом при повышенном (до 0,8 МПа) давлении суспензию, подается в корпус 1 гидроциклона, имеющий пористую проницаемую боковую стенку, из патрубка 3, установленного тангенциально в верхней части корпуса гидроциклона. При снижении давления в корпусе гидроциклона до атмосферного создается перенасыщение растворенного газа и суспензия "вскипает". Поступившая в корпус 1 гидроциклона суспензия стекает, образуя вращающуюся пленку, по его стенкам вниз. Частицы твердой фазы под действием центробежной силы инерции движутся к стенке корпуса гидроциклона, а пузырьки газа под действием выталкивающей центростремительной силы Архимеда - навстречу им к поверхности пленки. На первой стадии напорной флотации при столкновении частиц твердой фазы с выделившимися из суспензии пузырьками газа происходит образование флотокомплексов, выносящих частицы твердой фазы на поверхность пленки в пенный слой.The hydrocyclone flotator is designed to carry out a two-stage pressure flotation process and works as follows. An initial stream containing a suspension pre-saturated with gas at an increased (up to 0.8 MPa) pressure is supplied to the hydrocyclone body 1 having a porous permeable side wall from a nozzle 3 mounted tangentially in the upper part of the hydrocyclone body. When the pressure decreases in the hydrocyclone body to atmospheric, a supersaturation of the dissolved gas is created and the suspension “boils”. The suspension entering the housing 1 of the hydrocyclone flows off, forming a rotating film, down its walls. Particles of the solid phase under the action of the centrifugal inertia force move toward the wall of the hydrocyclone body, and gas bubbles under the action of the buoyant centripetal force of Archimedes move toward them to the surface of the film. At the first stage of pressure flotation, when particles of a solid phase collide with gas bubbles released from a suspension, the formation of flotation complexes that carry solid particles to the surface of the film in the foam layer occurs.

Через пористую боковую стенку корпуса 1 в гидроциклон подаются пузырьки вторичного газа из коллектора 10. Пузырьки вторичного газа, имеющие на порядок больший диаметр, чем пузырьки газа, выделяющегося из суспензии при снижении давления, имеют значительно большую скорость всплывания к поверхности пленки, чем образовавшиеся комплексы. На второй стадии флотации пузырьки вторичного газа, сталкиваясь со всплывающими комплексами, образуют с ними вторичные комплексы, в которых частица составляет мостик между пузырьками, которые быстро устремляются к поверхности пленки и извлекаются в пенный слой. Пена удаляется из гидроциклона через патрубок 9, а осветленные продукты - через каналы 6 разгрузочного устройства.Through the porous side wall of the housing 1, secondary gas bubbles from the reservoir 10 are fed into the hydrocyclone. Secondary gas bubbles, which are an order of magnitude larger in diameter than the bubbles of gas released from the suspension when pressure is reduced, have a significantly higher rate of ascent to the film surface than the complexes formed. At the second flotation stage, the secondary gas bubbles, colliding with the pop-up complexes, form secondary complexes with them, in which the particle makes a bridge between the bubbles, which quickly rush to the film surface and are removed into the foam layer. Foam is removed from the hydrocyclone through the pipe 9, and clarified products through the channels 6 of the discharge device.

Ввиду того, что диаметр пузырьков вторичного газа, подаваемого через пористую проницаемую боковую стенку корпуса 1 гидроциклона, на порядок превышает диаметр пузырьков газа, выделяющихся из суспензии на первой стадии напорной флотации, и в значительно большей мере превышает диаметр частиц твердой фазы, эффективность столкновения свободных частиц твердой фазы с пузырьками вторичного газа согласно известным методикам ее расчета мала и ей можно пренебречь. Кроме того, концентрация свободных частиц твердой фазы достаточно быстро убывает и становится пренебрежимо малой после подачи суспензии в корпус гидроциклона вследствие образования флотокомплексов с пузырьками газа, выделяющимися из суспензии на первой стадии флотации.Due to the fact that the diameter of the secondary gas bubbles supplied through the porous permeable side wall of the hydrocyclone body 1 is an order of magnitude greater than the diameter of the gas bubbles released from the suspension in the first stage of pressure flotation and is much larger than the diameter of the particles of the solid phase, the efficiency of collision of free particles the solid phase with secondary gas bubbles according to known methods of its calculation is small and can be neglected. In addition, the concentration of free particles of the solid phase decreases rather quickly and becomes negligible after the suspension is fed into the hydrocyclone body due to the formation of flotation complexes with gas bubbles released from the suspension in the first flotation stage.

Объемная доля частиц твердой фазы, образовавших флотокомплексы с пузырьками газа, выделившегося из суспензии, изменяется в направлении оси гидроциклона согласно известным закономерностям, зависящим от конструктивных и режимных параметров гидроциклона, согласно которым градиент объемной доли частиц твердой фазы, связанных в комплексы, возрастает в осевом направлении по мере уменьшения расстояния от патрубка 3 подачи суспензии в корпус гидроциклона. Следовательно, разделительная способность гидроциклона может быть повышена путем распределения объемной доли пузырьков вторичного газа, поступившего через пористую стенку корпуса 1, пропорционально объемной доле частиц твердой фазы, связанных в комплексы в суспензии, в результате чего согласно кинетическому уравнению процесса флотации возрастет объемная доля частиц твердой фазы, извлекаемых из суспензии пузырьками вторичного газа. Принимая во внимание, что в осевой зоне верхней части корпуса 1 гидроциклона поддерживается разрежение, а центробежное давление в пленке суспензии на стенке падает по мере увеличения расстояния от патрубка 3 подачи суспензии в корпус гидроциклона в связи с затуханием окружной составляющей скорости в осевом направлении, изменением давления в пленке суспензии на стенке можно пренебречь, полагая, что распределение объемной доли пузырьков газа, поступивших в гидроциклон через пористую стенку корпуса 1, пропорционально распределению давления газа в коллекторе 10 в осевом направлении. Следовательно, необходимое распределение объемной доли пузырьков вторичного газа может быть достигнуто путем изменения распределения давления газа в коллекторе 10 в осевом направлении. Для этого в коллекторе 10 установлено устройство для распределения давления газа, выполненное в виде кольцевых элементов 13, установленных коаксиально корпусу 1 гидроциклона с возможностью независимого перемещения в осевом направлении, имеющих форму круга в сечении, проходящем через ось корпуса гидроциклона. Диаметр сечения кольцевых элементов d возрастает, а расстояние между соседними кольцевыми элементами s уменьшается по мере уменьшения расстояния от патрубка 3 подачи суспензии в корпус гидроциклона. Кольцевые элементы 13 закреплены на телескопических тягах 14, представляющих собой набор пустотелых цилиндров, 4 жестко соединенных с соответствующими кольцевыми элементами 13.The volume fraction of solid phase particles that form flotation complexes with bubbles of gas released from the suspension changes in the direction of the axis of the hydrocyclone according to well-known laws depending on the design and operating parameters of the hydrocyclone, according to which the gradient of the volume fraction of solid particles bound into complexes increases in the axial direction as the distance from the nozzle 3 for supplying the suspension to the hydrocyclone body decreases. Consequently, the separation ability of a hydrocyclone can be increased by distributing the volume fraction of bubbles of the secondary gas entering through the porous wall of the housing 1 in proportion to the volume fraction of particles of the solid phase bound into complexes in suspension, as a result of which, according to the kinetic equation of the flotation process, the volume fraction of particles of the solid phase will increase extracted from the suspension by bubbles of secondary gas. Considering that in the axial zone of the upper part of the hydrocyclone body 1, a vacuum is maintained, and the centrifugal pressure in the suspension film on the wall decreases as the distance from the suspension supply pipe 3 to the hydrocyclone body increases due to axial velocity attenuation in the axial direction, pressure changes in the film of the suspension on the wall can be neglected, assuming that the distribution of the volume fraction of gas bubbles entering the hydrocyclone through the porous wall of the housing 1 is proportional to the pressure distribution I have gas in the reservoir 10 in the axial direction. Therefore, the necessary distribution of the volume fraction of the secondary gas bubbles can be achieved by changing the distribution of the gas pressure in the manifold 10 in the axial direction. For this purpose, a gas pressure distribution device is installed in the manifold 10, made in the form of annular elements 13 mounted coaxially to the hydrocyclone body 1 with the possibility of independent axial movement, having the shape of a circle in cross section passing through the axis of the hydrocyclone body. The diameter of the cross section of the annular elements d increases, and the distance between adjacent annular elements s decreases as the distance from the nozzle 3 for supplying the suspension to the body of the hydrocyclone decreases. The ring elements 13 are mounted on telescopic rods 14, which are a set of hollow cylinders 4 rigidly connected to the corresponding ring elements 13.

Выполнение устройства для распределения давления газа в виде кольцевых элементов 13, имеющих форму круга в сечении, проходящем через ось корпуса гидроциклона, позволяет снизить перепад давления газа на гидравлическом сопротивлении, образованном кольцевым элементом, и уменьшить завихрения при обтекании кольцевого элемента потоком газа в коллекторе, таким образом повысив равномерность распределения давления газа в коллекторе 10 и объемной доли пузырьков газа, поступивших через пористую стенку корпуса в гидроциклон, в осевом направлении, что приводит к повышению его разделительной способности.The implementation of the device for the distribution of gas pressure in the form of annular elements 13 having a circle shape in cross section passing through the axis of the hydrocyclone body allows to reduce the gas pressure drop across the hydraulic resistance formed by the annular element and to reduce turbulence when the gas element flows around the annular element in the manifold, such thus increasing the uniformity of the distribution of gas pressure in the reservoir 10 and the volume fraction of gas bubbles entering through the porous wall of the body into the hydrocyclone in the axial direction, which leads to an increase in its separation ability.

Возрастание диаметра d сечения кольцевых элементов 13, проходящего через ось корпуса 1 гидроциклона, по мере уменьшения расстояния от патрубка 3 подачи суспензии в корпус гидроциклона приводит к увеличению перепадов давления на гидравлических сопротивлениях, образованных кольцевыми элементами, по мере уменьшения расстояния от патрубка 3 подачи суспензии в корпус гидроциклона. Закономерности изменения диаметра d сечения кольцевых элементов 13 и расстояния s между соседними кольцевыми элементами обеспечивают возрастание градиента давления в коллекторе 10 в осевом направлении по мере уменьшения расстояния от патрубка 3 подачи суспензии в корпус гидроциклона и позволяют получить распределения давления газа в коллекторе 10 и объемной доли пузырьков газа, поступивших через пористую стенку корпуса 1 в гидроциклон, в осевом направлении, пропорциональные распределению объемной доли частиц твердой фазы, связанных в комплексы, в суспензии, что приводит к повышению разделительной способности гидроциклона.An increase in the diameter d of the cross section of the ring elements 13 passing through the axis of the hydrocyclone body 1, as the distance from the suspension supply pipe 3 to the hydrocyclone decreases, leads to an increase in pressure drops across the hydraulic resistances formed by the ring elements, as the distance from the suspension supply pipe 3 decreases to hydrocyclone body. Regularities in the change in the diameter d of the cross section of the annular elements 13 and the distance s between adjacent annular elements increase the pressure gradient in the manifold 10 in the axial direction as the distance from the suspension supply pipe 3 to the hydrocyclone decreases and allows obtaining gas pressure distributions in the manifold 10 and the volume fraction of bubbles gas flowing through the porous wall of the housing 1 into the hydrocyclone in the axial direction, proportional to the distribution of the volume fraction of solid particles bound in complexes, in the suspension, resulting in increased separation capacity of the hydrocyclone.

Кольцевые элементы 13 установлены в коллекторе 10 с возможностью независимого перемещения в осевом направлении, что совместно с установкой регулирующей заслонки 12 в патрубке 11 подачи газа в коллектор создает возможность гибкого регулирования распределения давления газа в коллекторе 10 в осевом направлении в соответствии с режимными параметрами гидроциклона.The ring elements 13 are installed in the manifold 10 with the possibility of independent movement in the axial direction, which, together with the installation of the control flap 12 in the pipe 11 for supplying gas to the collector, makes it possible to flexibly control the gas pressure distribution in the manifold 10 in the axial direction in accordance with the operating parameters of the hydrocyclone.

Патрубок 11 подачи газа в коллектор 10 установлен тангенциально, что улучшает равномерность распределения потока газа из коллектора 10 через пористую стенку корпуса 1 в гидроциклон в окружном направлении и повышает разделительную способность гидроциклона.The pipe 11 for supplying gas to the manifold 10 is installed tangentially, which improves the uniform distribution of the gas flow from the collector 10 through the porous wall of the housing 1 into the hydrocyclone in the circumferential direction and increases the separation ability of the hydrocyclone.

Таким образом, предлагаемая конструкция гидроциклона-флотатора позволяет создать распределения давления газа в коллекторе и объемной доли пузырьков газа, поступившего через пористую стенку корпуса в гидроциклон, в осевом направлении, пропорциональные распределению объемной доли частиц твердой фазы, связанных в комплексы, в суспензии и обеспечивает возможность гибкого регулирования распределения давления газа в коллекторе в соответствии с режимными параметрами гидроциклона, что приводит к повышению его разделительной способности.Thus, the proposed design of the hydrocyclone-flotator allows you to create the distribution of gas pressure in the reservoir and the volume fraction of gas bubbles entering the hydrocyclone through the porous wall of the body in the axial direction, proportional to the distribution of the volume fraction of solid particles bound into complexes in suspension and makes it possible flexible regulation of the gas pressure distribution in the reservoir in accordance with the operating parameters of the hydrocyclone, which leads to an increase in its separation ability.

Claims (2)

1. Гидроциклон-флотатор, содержащий цилиндрический корпус с пористой проницаемой боковой стенкой и кольцевой коллектор для подачи газа в корпус гидроциклона, патрубок подачи газа в коллектор, патрубок подачи суспензии в корпус гидроциклона, патрубок для отвода пены и разгрузочное устройство, отличающийся тем, что в кольцевом коллекторе установлено устройство для распределения давления газа, выполненное в виде кольцевых элементов, установленных коаксиально корпусу гидроциклона с возможностью независимого перемещения в осевом направлении, имеющих форму круга в сечении, проходящем через ось корпуса гидроциклона, причем диаметр сечения кольцевых элементов возрастает, а расстояние между соседними кольцевыми элементами уменьшается по мере уменьшения расстояния от патрубка подачи суспензии в корпус гидроциклона, а патрубок подачи газа в коллектор установлен тангенциально и снабжен регулирующей заслонкой.1. A hydrocyclone-flotator comprising a cylindrical body with a porous permeable side wall and an annular manifold for supplying gas to the hydrocyclone body, a gas supply pipe to the manifold, a suspension supply pipe to the hydrocyclone body, a foam pipe and an unloading device, characterized in that An annular manifold is equipped with a gas pressure distribution device made in the form of annular elements mounted coaxially with the hydrocyclone body with the possibility of independent movement in the axial direction in the form of a circle in the cross section passing through the axis of the hydrocyclone body, and the diameter of the cross section of the ring elements increases, and the distance between adjacent ring elements decreases as the distance from the suspension supply pipe to the hydrocyclone decreases, and the gas supply pipe to the manifold is installed tangentially and equipped with control flap. 2. Гидроциклон-флотатор по п.1, отличающийся тем, что кольцевые элементы закреплены на телескопических тягах, представляющих собой набор пустотелых цилиндров, жестко соединенных с соответствующими кольцевыми элементами.2. The hydrocyclone-flotator according to claim 1, characterized in that the annular elements are mounted on telescopic rods, which are a set of hollow cylinders rigidly connected to the corresponding annular elements.
RU2006119761/15A 2006-06-05 2006-06-05 Hydraulic cyclone-flotator RU2310517C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006119761/15A RU2310517C1 (en) 2006-06-05 2006-06-05 Hydraulic cyclone-flotator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006119761/15A RU2310517C1 (en) 2006-06-05 2006-06-05 Hydraulic cyclone-flotator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2310517C1 true RU2310517C1 (en) 2007-11-20

Family

ID=38959338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006119761/15A RU2310517C1 (en) 2006-06-05 2006-06-05 Hydraulic cyclone-flotator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2310517C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210317009A1 (en) Method for separating low density particles from feed slurries
US5300222A (en) Water clarification method and apparatus
CA2561539C (en) Apparatus and method for efficient particle to gas bubble attachment in a slurry
AU2018303328B2 (en) An apparatus and method of feeding a feed slurry into a separating device
RU2455079C1 (en) Flotation hydrocyclone
RU2332263C2 (en) Centrifugal pneumatic cell for floatation and desulphurisation of fine coal
RU2310517C1 (en) Hydraulic cyclone-flotator
GB1570345A (en) Ies in the form of solid particles contained in a liquid process and apparatus for eliminating by flotation impurit
US3662885A (en) Apparatus for the hydraulic classification of solids
RU2284224C1 (en) Pneumatic floater
CN112474044A (en) Full-automatic magnetic suspension classificator
RU2334559C2 (en) Device for centrifugal-gravity flotation and desulphurisation of fine coal
EP3448576B1 (en) A feed apparatus for a particle separator, particle separator and method of particle separation
RU2433000C1 (en) Hydraulic cyclone-flotator
RU2102155C1 (en) Floatation column
RU2051754C1 (en) Centrifugal air-operated flotation machine
RU2151646C1 (en) Pneumatic flotation machine
RU2736251C1 (en) Foam flotation machine
CN214210891U (en) Full-automatic magnetic suspension classificator
RU2281810C1 (en) Pneumatic flotation machine
RU2100098C1 (en) Pneumatic flotation machine
RU1832057C (en) Pulp conditioning apparatus
RU2182524C1 (en) Pneumatic floatation machine
RU2165800C1 (en) Pneumatic flotation machine
RU1810117C (en) Pneumatic flotation plant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080606