Пенная сепарация отходов
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
цией называется выделение нерастворимых веществ из дисперсных систем.
Удаление нерастворенного взвешенного вещества методом пенной флотации происходит следующим образом (рис.1.2.2). Мельчайшие пузырьки воздуха, образующиеся при его подачи в жидкость в сжатом состоянии, скапливают вокруг себя гидрофобные взвешенные частицы. Благодаря разницы плотностей эта агрегация частиц и пузырька устремляется к поверхности жидкости, и взвешенное вещество концентрируется в слое пены. Затем пена вместе с взвешенными частицами удаляется.
Рис.1.2.2 Механизм пенной флотации:
- смесь жидкости и твердых частиц; 2 - воздушный пузырек; 3 - гидрофобные частицы; 4 - гидрофильные частицы
Пенная флотация применяется для обработки загрязненных металлом сточных вод (очистка смазывающе-охлаждающих жидкостей), улавливание масел из отходов нефтепереработки, при очистке воды, используемой для мойки автомобилей, и в других целях.
Процесс флотации можно регулировать, воздействуя на поверхность частиц различными веществами, делающими ее более гидрофильной или гидрофобной, усиливающими устойчивость пены, меняющими другие свойства системы. В зависимости от выполняемых функций эти вещества (флотационные реагенты) делят на собиратели, пенообразователи, депрессоры, активаторы и регуляторы.
Собиратели действуют на границе раздела минеральная частица - вода, повышая гидрофобность твердой поверхности. Они делятся на анионные (ксантогенаты), катионные (высшие алифатические амины) и аполярные (масляные). Аполярные собиратели в настоящее время имеют ограниченное применение, но используются в качестве пенообразователей [4].
Пенообразователи действуют на границе раздела жидкость-воздух и относятся к поверхностно-активным веществам (ПАВ), уменьшающим поверхностное натяжение, что облегчает образование более мелких воздушных пузырьков в пульпе, замедляет их слияние в более крупные, т.е. способствует образованию прочной и устойчивой пены. Наиболее распространены масляные пенообразователи (сосновое и пихтовое масло) и высшие алифатические спирты.
Собиратели и пенообразователи редко позволяют выделить какой-либо один минерал и обычно способствуют коллективной флотации группы минералов. Чтобы получить ценный минерал в виде отдельного продукта, дополнительно применяют другие реагенты в рамках селективной флотации.
Депрессоры (подавители) избирательно увеличивают смачиваемость поверхности определенного минерала и препятствуют воздействию собирателей на поверхность. В качестве подавителей более распространены цианиды, известь.
Активаторы, например медный купорос и серная кислота, восстанавливают флотируемость депрессированных материалов.
Регуляторы применяют для создания среды с определенными физическими и химическими свойствами, прежде всего оптимального рН, при котором возможно наилучшее действие флотационных реагентов. Обычно для регулирования щелочности или кислотности пульпы применяют известь, соду и серную кислоту.
Один и тот же реагент может принадлежать нескольким из указанных групп, выполняя, например, одновременно роль собирателей и пенообразователей (многие масла и органические растворимые соединения). Известь может быть и подавителем, в частности для пирита, и регулятором.
В результате флотации получают концентраты, содержащие несколько извлекаемых минералов (коллективный концентрат) или по преимуществу только один (селективный концентрат). Соответствующие схемы флотации получили название коллективной и селективной схем.
2. Процесс пенной сепарации
В технологическую линию для осуществления процесса пенной сепарации входят нагнетательный насос, устройство для подачи воздуха, флотационная камера, где происходит насыщение жидкости воздухом, и выделительная камера. Исходное сырье и воздух поступают в камеру, где происходит насыщение суспензии воздухом, и затем в выделительную камеру. Твердые частицы всплывают, образуя слой на поверхности жидкости, и удаляются скребками. Осветленная жидкость отводится из аппарата с помощью регулируемого водослива.
Пропускная способность флотационных установок по жидкости, как правило, больше, чем гравитационных, так как скорость подъема частиц при флотации обычно превышает скорость их оседания в гравитационном поле.
Преимущества флотационных установок перед гравитационными при концентрировании активного ила заключается в более высокой концентрации твердой фазы в выходящем потоке, лучшем улавливании твердых частиц, более высокой пропускной способности и более низких капитальных затратах. Эксплуатационные затраты на флотацию обычно выше, так как включают стоимость вспомогательных химических агентов и энергии на подготовку и подачу воздуха и воды в аппарат для насыщения.
Многочисленные конструкции флотационных установок можно разделить по их устройству на горизонтальные, вертикальные, радиальные, многокамерные, колонные.
2.1 Установки пенной сепарации
Для исследования процесса пенной сепарации были разработаны различные конструкции лабораторных сепараторов, которые, как правило, содержали узлы первых машин, предложенных Госгорхимпроектом в конце 60-х годов. Рассмотрим одну из таких моделей, которая может использоваться как для лабораторных опытов, так и в схемах укрупненных непрерывно действующих стендовых установок производительностью до 0,5 т/ч для отработки техноло?/p>