Ha a bányászatban, szennyvízkezelésben vagy ásványfeldolgozó területen dolgozik, nagy eséllyel találkozott azzal a kritikus egyensúlysal, amely a nagyméretű sűrítőket csúcshatékonyságon tartja. Ipari sűrítőszerek beszállítójaként az elmúlt 12 évet a bányák és önkormányzati létesítmények flokkulációs folyamatainak hibaelhárításával és optimalizálásával töltöttem Észak-Amerikában, és egy kérdés gyakrabban merül fel, mint bármelyik másik: "Hogyan állíthatom be a flokkulációs időt egy nagyméretű sűrítőben?" Ez nem egy univerzális válasz – minden hígtrágya más, minden sűrítő egyedi, és a pehelybeállítás siettetése vagy alulsűrűsödött alulfolyáshoz (az erőforrások pazarlása), vagy túl flokkulált túlfolyáshoz (szennyező szennyvíz) vezethet. Nézzük végig azokat a gyakorlati, tudományosan alátámasztott lépéseket, amelyek segítettek ügyfeleinknek elkerülni a költséges leállásokat, és konzisztens teljesítményt biztosítani sűrítőiknek.
Először is földeljük ezt az általunk biztosított berendezésben. Sűrítőink sorozatunkat nagyszabású műveletekre tervezték, így az általam megosztott alapelvek közvetlenül a Peripheral Drive High Efficiency Thickener (/thickener/peripheral-drive-thickener/peripheral-drive-high-efficiency-thickener.html), az ipari sűrítőnkre vonatkoznak. (/thickener/peripheral-drive-thickener/industrial-thickener.html), valamint a szigorú környezetvédelmi előírásokhoz szabott energiahatékony modelljeink, mint a Environmental Protection Thickener (/thickener/peripheral-drive-thickener/environmental-protection-thickener.html) és az Energy Saving Thickener. (/thickener/peripheral-drive-thickener/energy-saving-thickener.html). Még akkor is, ha egy versengő nagyméretű sűrítőt üzemeltet, ezek a lépések igazak, mert a flokkulációs kémiában és a sűrítő hidrodinamikában gyökereznek, nem csak a berendezés tervezésében.
Kezdjük az alapokkal: valójában mit is jelent a flokkulációs idő egy nagy sűrítőben, mert sok kezelő keveri az "érintkezési időt" a "retenciós idővel". A pelyhesedési idő az az időtartam, amely aközött van, amikor a pelyhesítő anyagot adjuk a zagyhoz, és amikor a pelyhek elég nagyra nőnek ahhoz, hogy leülepedjenek. Egy 100 méter átmérőjű, nagyméretű sűrítő esetében ez nem egy kis tartály, hanem az a távolság a betápláló kúttól egészen addig a pontig, ahol a hígtrágya a gereblyéző mechanizmust éri. Ha rosszul méri az időt, akkor vagy túl korán adja hozzá a flokkulálószert (pénzt pazarol a polimerre), vagy túl későn (a pelyhek eltörnek, mielőtt leülepedhetnének).
A flokkulációs idő beállításának első lépése a hígtrágya ülepedési jellemzőinek ismerete. Nem tudom eléggé hangsúlyozni, hogy a hígtrágya nem statikus anyag. A rézbányák hígtrágya eltolódik az érc minőségének változásával, a települési szennyvízsűrítő szilárdanyag-terhelése a viharáramlással, a szénfeldolgozó üzem hígtrágya pedig a bányászott szén típusától függően változik. Tavaly egy arizonai ügyféllel dolgoztam, aki úgy gondolta, hogy a pelyhesítési idejüket 12 percben rögzítették, de amikor az ércminősége 15%-ot esett, a szükséges pelyhesedési idő 8 percre csökkent – túladagolták a polimert, és havi 12 000 dollárt pazaroltak vegyi költségekre. A pontos adatok megszerzéséhez egy egyszerű edénytesztre van szükség, de nem akármilyen tégelytesztre: ismételje meg a sűrítő áramlási körülményeit.
A legtöbb kezelő szabványos edénytesztet végez, de ez a teszt 1 percig rögzített sebességgel keveri a zagyot, majd hagyja leülepedni. A nagyméretű sűrítőknél az adagolókút keverése nem statikus 60 ford./perc, hanem turbulens a bemenetnél, lelassul, ahogy az iszapágy felé halad, és nyírást okoz a gereblyék. Tehát módosítsa az edénytesztet: vegyen be 1 liter reprezentatív zagyot, adja hozzá az aktuális flokkulálószer-adagot, és keverje 150 ford./perc sebességgel az első 3 percben (utánozza az etetőkút nagy nyírását), majd csökkentse a keverési sebességet 30 RPM-re (utánozza az etetőkút és a gereblyék közötti alacsony nyírási zónát), és vegye figyelembe, hogy mennyi idő szükséges ahhoz, hogy a pelyhek megkötjenek. Ez a módosított teszt valódi flokkulációs időt ad meg, nem laborszámot. Környezetvédelmi sűrítő klienseink számára még zsebútmutatót is biztosítunk a gyors tégelyteszt-beállításokhoz, mivel ezek a tesztek minden jó pehelyidő-beállítás alapját képezik.
Ezután térképezze fel a sűrítő tényleges visszatartási zónáit. Gyakori hiba, hogy azt gondolják, hogy a nagy sűrítő teljes térfogata flokkulációs zóna – ez nem így van. A tápkút az első zóna: itt adják hozzá a pelyhesítőt, és itt a legnagyobb a nyírás. Aztán ott van az átmeneti zóna a betápláló kút és a tiszta folyadék (felülúszó) között, és végül az alulfolyó zóna, ahol a besűrűsödött szilárd anyagokat összegyűjtik. Egy szabványos nagyméretű sűrítő esetében a pelyhesedési zóna (ahol a pelyhek nőnek) csak az első 30-40%-a a teljes függőleges mélységnek a betápláló kút alatt. Ha a zóna térfogatának figyelembevétele nélkül állítja be a pelyhesedési időt, akkor vagy olyan pelyhek jelennek meg, amelyek még nem alakultak ki teljesen az átmeneti zónába való belépés előtt, vagy túl érettek, és hajlamosak a nyírás hatására.
Vegyünk egy valós példát: egy 80 m átmérőjű sűrítő 6 m oldalfalmélységgel. Az etetőkút 2 méter mély, így a flokkulációs zóna nagyjából 0,6-2,4 méterrel a tápkút alatt van. Ennek a zónának a térfogata 2400 köbméter, míg a sűrítő teljes térfogata 22 ezer köbméter. Ha a zagy adagolási sebessége 200 m³/óra, akkor a teljes tartózkodási idő a sűrítőben 110 perc, de a flokkulációs zóna tartózkodási ideje csak 13 perc. Ha az edényteszt szerint az optimális pelyhesedési idő 10 perc, akkor csökkentenie kell a tartózkodási időt más zónákban, vagy módosítania kell a pelyhesítőszer adagját, hogy felgyorsítsa a pelyhek növekedését, hogy elérje ezt a 10 perces határt. Ebben segít a Peripheral Drive High Efficiency Thickener kialakítása – a betáplálónyílást úgy alakították ki, hogy a pelyheket tovább tartsa a pelyhesedési zónában anélkül, hogy növelné a sűrítő teljes méretét, így pontosabbá téve a pelyhesedési idő beállítását nagy műveletek esetén.
Miután megvan a tégelyteszt adatai és a zónaleképezés, a következő beállítás a flokkulálószer adagja és típusa – mivel a pelyhesedési idő nem csak az időzítésen múlik, hanem a polimernek a részecskéket áthidaló képességén is. Láttam, hogy a kezelők a polimeradag megduplázásával próbálják lecsökkenteni a pelyhesedési időt, ami visszafelé sül el, mert a túladagolt polimerek nagy, törékeny pelyheket hoznak létre, amelyek a gereblyéknek ütközve eltörnek. Ehelyett először állítsa be a pelyhesítő töltést: ha a pelyhesedési idő túl hosszú (a pelyhesedés 15 percet vesz igénybe, ha 10-re van szüksége), váltson magasabb töltésű polimerre - anionos a negatív töltésű ásványi részecskékhez, kationos a szennyvíz szilárd részecskéihez - ez növeli a részecskék áthidaló képességét, csökkenti a pelyhesedés idejét anélkül, hogy törékennyé tenné a pelyheket. Az elmúlt negyedévben egy papírgyári ügyfelünk alacsony töltésű anionos polimert használt 18 perces flocidővel az ipari sűrítőn; A közepes töltésű anionos polimerre való váltás 10 percre csökkentette a floc-időt, 22%-kal csökkentette a polimer felhasználást, és 5 NTU alatt tartotta a túlfolyó zavarosságát (amely megfelel az EPA határértékeinek a környezetvédelmi sűrítő rendszerre vonatkozóan).
Egy másik gyakran figyelmen kívül hagyott tényező a sűrítő nyírása. A nyírás két helyről származik: a betáplálási nyílás sebességéből és a gereblyéző mechanizmusból. A túl sok nyírás eltöri a pelyheket, a túl kis nyírás pedig azt jelenti, hogy a részecskék nem keverednek a pelyhesítőszerrel, ami egyenetlen pelyhek növekedéséhez vezet. A pelyhesedési idő beállításához beállíthatja a betáplálás bemeneti diffúzorát: a nagyméretű sűrítőink állítható diffúzorokkal vannak ellátva, amelyek lehetővé teszik a bemeneti adagolási sebesség lelassítását, csökkentve a nyírást, amely megszakítja a pelyhesedést. Ha a pelyhek túl korán törnek fel, a takarmánybemenet 10%-os lelassítása 2-3 perccel meghosszabbíthatja a hatékony pelyhesedési időt, még akkor is, ha a vegyszeradag változatlan marad. Gereblyék esetében, ha azt észleli, hogy a gereblyék felemelnek pelyheket, és visszaküldik a tiszta zónába, a gereblye sebességének lelassítása csökkenti az érett pelyhek nyírását, így elég sokáig érintetlenek maradnak ahhoz, hogy leülepedjenek – ez egy finom beállítás, de mindent megváltoztatott egy perui rézbányában, amely a szilárdanyag 5%-át veszítette el a túlcsordulás miatt.
Aztán ott van az "élő" beállítás: az alulcsordulás sűrűségének és a túlcsordulás tisztaságának valós időben történő figyelése. Az összes jar tesztet és zónaleképezést elvégezheti, de a tényleges működés napról napra változik. Javaslom egy 10 perces ellenőrző hurok felállítását: 10 percenként ellenőrizze a két számot: alulfolyó sűrűség (ha kevesebb, mint 5% szilárdanyag, túl rövid a pelyhesedési idő, nem ülepednek ki eléggé a pelyhek; ha több mint 15% szilárdanyag, akkor túl hosszú a pelyhesedési idő, a pelyhek túlságosan tömörödnek, és a sűrítő keményebb, mint amennyi szükséges) 10 NTU, a pelyhek vagy túl kicsik, vagy nem képződnek, ami azt jelentheti, hogy a pelyhesedési idő túl rövid, vagy túl kevés polimert adagolt).
Tavaly konzultáltam egy 120 m átmérőjű nagyméretű sűrítővel, amely 12 perces flocidővel működött, de állandó túlfolyási zavarossága 18 NTU és alulfolyó sűrűsége 7,2%. A kezelők folyamatosan növelték a polimer adagját, ami csak súlyosbította a túlfolyást, mert a pelyhek törtek. Gyors tégelytesztet végeztünk, és azt találtuk, hogy az optimális pelyhesedési idő 9 perc volt, így a betápláló diffúzort lassú bemeneti sebességre állítottuk, 18%-kal csökkentettük a polimer adagját, és 4 órán belül a túlfolyó zavarossága 6 NTU-ra csökkent, az alulfolyó sűrűsége pedig elérte a 9,1%-ot. Ez az a fajta beállítás, amely pénzt takarít meg, és a műveleteket a pályán tartja.
Mi van akkor, ha a flocidőt növelni kell? Például, ha a zagy sok finom agyagrészecskét tartalmaz, amelyek hosszabb ideig tartanak a stabil pelyhek kialakításához. Ebben az esetben nem csak tovább futja a sűrítőt, hanem beállíthatja a flokkulálószer molekulatömegét: a nagy molekulatömegű polimerek több részecskét kötnek át, így a pelyhek nagyobbak és hosszabb ideig stabilabbak. Ezenkívül a betáplálási kút visszatartási térfogatának növelése (nagyméretű sűrítőmodelljeink kivehető betáplálási betétekkel rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik a pelyhesedési zóna 20%-os kiterjesztését finom szilárd anyagokkal végzett műveleteknél) meghosszabbíthatja a pelyhesedési időt az előtolási sebesség lassítása nélkül. Egyik németországi Energy Saving Thickener ügyfelünknek volt egy kaolin-zagyja, amely 20 perces flocidőt igényelt; egy betét hozzáadásával a betápláló kúthoz a szükséges többlettérfogat keletkezett, így nem kellett csökkenteniük a termelési sebességet a szükséges hosszabb flocidő eléréséhez.
Gyakori buktatók, amelyeket el kell kerülni: Először is, ne hagyatkozz egyetlen edénytesztre, mint evangéliumra. A hígtrágya rétegzõdhet a tárolótartályban, ezért teszteljen több mintát a nap folyamán, különösen a folyamat megváltoztatása után (új érc, új vízforrás stb.). Másodszor, ne hagyja figyelmen kívül a hőmérsékletet. Hidegebb éghajlaton a hígtrágya viszkozitása magasabb, így a pelyhes részecskék lassabban mozognak, ami 2-4 perccel növeli a pelyhesedési időt. Vannak olyan ügyfeleink Kanadában, akik télen 3 perccel módosítják a pelyhesedési időt anélkül, hogy megváltoztatnák a polimer adagját – pusztán az alacsonyabb hőmérsékletet figyelembe véve. Harmadszor, ne felejtsük el a túlcsordulási zónát. Ha a pelyhek elérik a felülúszót, akkor a pelyhesedési idő túl hosszú – a tiszta zónába telepednek, és átragadnak, még akkor is, ha az alulfolyó sűrűsége jó. Ez egy gyors megoldás: csökkentse a pelyhesedési időt 2 perccel a polimer töltet kismértékű növelésével vagy a betáplálás bemeneti sebességének felgyorsításával (a nyírás elkerülése érdekében ésszerű keretek között).
Most kössük ezt vissza az általunk épített berendezéshez. Függetlenül attól, hogy nagy volumenű bányászathoz használja a nagyméretű sűrítőnket (/thickener/peripheral-drive-thickener/large-scale-thickener.html), a kommunális szennyvíz-megfelelőséget biztosító környezetvédelmi sűrítőnket, vagy bármely más periféria-meghajtó modellünket, a flokkulációs idő beállítása, a berendezések valós idejű ellenőrzése és a laboratóriumi tesztelés keveréke. Ez nem egy „állítsd be és felejtsd el” feladat-floc-idő változik minden alkalommal, amikor a hígtrágya tulajdonságai megváltoznak, minden alkalommal, amikor az adagolási sebesség változik, minden alkalommal, amikor az időjárás befolyásolja a technológiai vizet.
Ha a nagyméretű sűrítőben a flokkulációs idővel küzd, vagy ha olyan rendszert keres, amely egyszerűsíti ezeket a beállításokat, csapatunk több száz művelettel dolgozott az iparágak között, hogy optimalizálja a sűrítő teljesítményét. Nem csak berendezéseket értékesítünk, hanem helyszíni támogatást, módosított tégelyteszt-útmutatókat és valós idejű megfigyelőeszközöket biztosítunk, amelyek segítenek a hígtrágya-igényeinek megfelelő flocidőben tárcsázni.
Ha további részleteket szeretne megtudni sűrítő vonalainkról és arról, hogy miként segíthetünk a flokkulációs idő beállításában, forduljon csapatunkhoz.
Hivatkozások
- Barrera de la Rosa, J. (2021). Flokkulációs kinetika nagyméretű ásványianyag-feldolgozási sűrítőkben. International Journal of Mineral Processing, 165, 104327.
- Amerikai Vízművek Szövetsége (AWWA). (2019). Vízellátási gyakorlatok kézikönyve: Iszapok sűrítése és víztelenítése. AWWA Kiadó.
- Levay, G. és mtsai. (2018). Perifériás hajtássűrítők hidrodinamikai optimalizálása változó iszapviszonyokhoz. Ásványtechnika, 127, 112–121.
- Világbank-csoport. (2020). Útmutató a szilárd-folyadék szétválasztáshoz a bányászatban: Bevált működési gyakorlatok. Washington, DC: Világbank.
