Теоретическое введение. Сгущение – процесс повышения содержания твердого в пуль­пе путем выделения из нее жидкой фазы в результате естественного осаждения твердых частиц крупностью

Сгущение – процесс повышения содержания твердого в пуль­пе путем выделения из нее жидкой фазы в результате естественного осаждения твердых частиц крупностью 10 – 100 мкм под действием силы тя­жести или центробежных сил. Сгущение является одной из важней­ших операций обезвоживания тонкозернистого и шламового материала.

Цель сгущения, как операции обезвоживания – получение сгущенного продукта с содержанием твердого 45 – 70 % в зависи­мости от его дальнейшего назначения в виде слива. При этом решается также задача осветления, т.е. выделения жидкой фазы. Обычно в сливе содержание твердого составляет 0, 2 – 0, 5 г/л. Относительно чистыми считают сливы с содержанием 1 г/л твердого.

Осаждение частиц при сгущении происходит в соответствии с законами стесненного падения тел в среде. При этом скорость естественного осаждения минеральных частиц в воде зависит от их крупности, плотности, формы, вязкости среды и других факторов. Крупные частицы большой плотности осаждаются быстро и сгущение такого материала происходит эффективно. Эффективность этого процесса снижается с уменьшением размера частиц, повышением содержания твердого в пульпе и понижением ее температуры. Нижний предел крупности частиц, осаждение которых в воде практически прекращается, равен примерно 0, 1 мкм.

С целью ускорения осаждения тонких частиц в пульпу подают специальные реагенты – коагулянты и флокулянты, способствующие образованию из частиц крупных агрегатов, оседающих в воде с большой скоростью.

Процесс осаждения (седиментации) твердых частиц можно просле­дить в лабораторных условиях. Для этой цели стеклянный цилиндр наполняют пульпой с содержанием твердого 5 – 20 % (рис. 1, а). Через некоторое время в сосуде наб­людаются отдельно выраженные зоны (рис. 1, б): 1 – освет­ленной воды; 2 – совместного осаждения частиц; 3 – переходная; 4 – сжатия. По мере осаждения материала граница зоны сжатия поднимается за счет новых осевших частиц из зоны 2 (рис. 1, в), которая постепенно исчезает (рис. 1, г).

Рис. 1. Образование различных зон в процессе осаждения минеральных частиц в воде

Зона сжатия постоянно увеличивается, и в итоге в цилиндре остаются только две зоны – осветленной воды и осадка (рис. 1, д), который продолжает уплотняться (рис. 1, е).

Таким образом, при осаждении в статических условиях сус­пензия отстаивается с образованием осадка. Об эффективности осаждения можно судить по скорости изменения высоты слоя ос­ветленной воды.

В приведенном опыте движение каждой отдельной частицы зависит от движения других частиц, вследствие чего имеет мес­то стесненное падение, которое, как говорилось ранее, играет главную роль в процессе сгущения.

Непрерывный процесс осаждения в цилиндрических и цилиндро-конических резервуа­рах-сгустителях, применяемых на обогатительных фабриках, про­текает в несколько стадий аналогично рассмотренному процессу (см. рис. 1).

Удельная площадь сгущения – это площадь, необходимая для сгущения единицы массы твердого в единицу времени и обычно выражается в м²/(т× ч) или м² /(т · сут).