重力沉降

重力浓缩

康勇

天津大学非均相分离与水处理技术科研组

二○○五年十一月

主要内容

z引言

z重力沉降试验及沉降曲线z重力浓缩设备

z浓缩机面积的计算

第一节引言

一、重力沉降的分类

1、自由沉降

1）概念2）计算公式3）沉降特征（曲线）2、干涉沉降

1）概念2）分类

颗粒粒度分布范围较窄的悬浮液

颗粒粒度分布范围较窄的悬浮液3）沉降曲线的类型

干涉沉降

3）沉降曲线的类型

二、重力沉降的影响因素

影响浓悬浮液中颗粒沉降行为的主要因素有：颗粒和液体的性质、悬浮液的固液比、沉降容器的性质及搅拌情况等。

1、颗粒的性质

对同一种固体物质，球形或近似球形的颗粒或聚集体，比同样体积的非球形颗粒(如片状、针状或尖锐棱角的颗粒)的沉降速度快得多。非球形颗粒在沉降时的取向、可变颗粒的变形等都会影响颗粒的沉降速度。

颗粒的大小及粒度分布对沉降行为有十分显著的影响。Rachardson and Zaki 研究了直径大于l00μm 粗糙球形颗粒的沉降行为，得到的结论是：这些颗粒的表现沉降速度和单个颗粒自由沉降速度之间的关系为：

式中u——颗粒在重力场中的自由沉降速度，m/s;

n——指数，沉降雷诺数Re 的函数；

当Rep ＜0.2时，n 可近似取为4.65; 当Rep ＞500时，n ＝2. 4。n

v u )1(0ε−=

2、液体的性质

z对于某种固体物质，液体的密度和粘度对沉降速度的影响是显而易见的。两种物质的密度差越大，液体的粘度越小，可获得比较大的沉降速度。液体的粘度一般随温度有显著变化，因此可通过调节操作温度改变沉降速度。

3、悬浮液的固液化

不同初始高度的絮凝悬浮液的沉降曲线1—C 0=160.96kg/m 3

2—C 0=227.68kg/m 3

3—C 0=303.84kg/m 3

4—C 0=388.84kg/m 3

4、容器的性质

沉降颗粒附近的静止器壁影响颗粒周围流体的正常流型，因而影响颗粒的沉降速度。若容器直径D对颗粒直径d之比大于l00，则器壁对颗粒沉降速度几乎没有影响。对于较小的比值，求得的沉降速度

。

应乘以校正因子是k

w

z 斯托克斯沉降区

z 牛顿沉降区

)(1.211D

d k w +=

[]2

122)(1)(1D d D

d k w +−=

z只要容器直立，横截面积不随高度变化，则容器形状对沉降速度的影响就很小。但当容器截面积或器壁倾斜度有变化时，容器形状对沉降速度也有明显影响。若器壁的一部分朝下(如将管子倾斜放置)，可能有利于颗粒的沉降。

5、搅拌的影响

z增浓器中缓慢移动的搅拌耙，对沉降过程有一定的作用。对于最初沉积物的紧聚，搅拌的影响更为显著，除了将槽底的沉渣刮向棺中心的排出口外，还有利于槽底沉积物的进一步压缩。若一步压缩。若悬浮液具有假塑型非牛顿流体的性质，表观粘度为剪切率的函数，则轻微的搅拌可加速沉降。表观粘度的改变，可能是颗粒重新排列的结果。

第二节重力沉降试验及沉降曲线

一、重力沉降实验的进行

二、重力沉降曲线的绘制

三、重力沉降曲线的应用

第三节重力浓缩设备

一、耙式浓缩机

二、倾斜板浓缩箱和倾斜板浓缩机

三、深锥浓缩机

一、耙式浓缩机

耙式浓缩机通常可分为中心传动式和周边传动式两大类，此外还有在此基础上发展起来的高效浓缩机。

1、中心传动耙式浓缩机

中心传动式耙式浓缩机又可分为桥式和中心柱式两种。

中心桥式传动浓缩机结构

z国产的这种小型最小直径1．8m，最大12m。

中心柱式传动浓缩机结构

z这种大型中心传动浓缩机的国产规格为16、20、30、40和53m，已有直径达100m的产品，国外已达183m。

中心柱的安装

2、周边传动耙式浓缩机z我国生产的周边

传动浓缩机的直径

有15、18、24、

30、38、45和

53m，并已生产出

100m的浓缩机。

美国Emco公司生

产的最大直径达

198m。

3、高效浓缩机

z高效浓缩机是新型

浓缩设备，其结构与

中心传动耙式浓缩机

相似，其主要特点

是：

z(1) 在待浓缩的料浆

中添加一定量的絮凝

剂或凝聚剂，使浆体中的固体颗粒形成絮团或凝聚体，加快其沉降速度，提高浓缩效率；z(2) 给料筒向下延深，将絮凝料浆送至沉积及澄清区界面下免烧坏电机或损坏机件。

z The new generation of feedwells is designed to improve the mixing efficiency between the small volume of flocculant solution and the high volume of the main stream by diluting the stock solution and introducing it at a point with maximum shear that will not break the build-up of the gentle floc.

Emico Thickener

二、倾斜板浓缩箱和倾斜板浓缩机z属高效小型的浓缩设备。