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物料的預處理

從斯托克斯定律知道,顆粒的沉降速度vg與顆粒的直徑成平方關系,與顆粒和液體的密度差成正比,與液體粘度成反比,為使分離操作變得容易進行,對于一些分離難度較大的物料,常設法通過物理和化學的方法,使顆粒直徑增大、液體粘度減小和固液密度差增大。另外,為了提高設備的處理能力和降低物料對設備的磨損,也應采用相應的增濃、預濃縮與防磨損的措施。
一、 用化學或物理方法增大懸浮液的顆粒
化學預處理主要是凝聚法和絮凝聚法,物理預處理為結晶、溫度調節、陳化、冷凍和引入摻合劑等,以改變懸浮液的性質。用化學方法增大懸浮液顆粒的處理技術有以下幾種。
1、凝聚法
用無機電解質,如明礬、石灰、二價、三價鐵鹽,鋁鹽等作為凝聚劑,加入到懸浮液中,由于它們的電離作用,減小了顆粒表面的效電位,使小顆粒相互凝聚變成了大顆粒。
2、 絮凝法
由于有機高分子聚合物的直鏈具有高的正電荷或負電荷,它們自相排拆,但能吸引異性的表面帶電粒子,形成絮凝粒子。
3、 凝聚、絮凝混合法
由于懸浮液中懸浮顆粒的種類、粒度和濃度,懸浮液中溶解離子的成分和濃度;凝聚和絮凝過程中液相的pH值和溫度,各種絮凝劑的投入順序以及攪拌的強度和時間等對凝聚和絮凝的效果都有影響,因此,凝聚和絮凝過程是非常復雜的。對于某種懸浮液采用的絮凝劑和加入劑量,都只能靠攪拌試驗決定,試驗設備一般采用定時變速多組攪拌機。
無機絮凝劑和高分子絮凝劑配合使用在液固分離中的應用越來越廣,其作用機理是無機絮凝劑通過中和作用使膠體脫穩形成小顆粒,高分子絮凝劑后加入懸浮液中,主要起吸附架橋及絮體捕羅作用,以形成易沉淀的大顆粒,而且由于無機絮凝劑的作用,增大了高分子絮凝劑的吸著量,大大增加了層清液的澄清度,降低濃相體積。用這種方法枯降低藥劑的使用成本,提高凝聚效果。
對凝聚與絮凝處理效果的要求是:絮凝物的沉降速度要快;上層清液的澄清度要好;絮凝物的抗破碎強度要高或濾渣的可濾性要好;濾渣或絮凝物的脫水性能要好。
凝聚劑與絮凝劑的作用機理雖然不同,但當劑量增加時,效果會逐漸改善,直到峰值特性點為止,劑量過多,效果反而減弱,因此必須控制在適當的劑量范圍內。此外,絮凝劑的投加點和絮凝所需的時間也很重要,需通過試驗確定。
二、通過溫度調節改善分離液的粘度和密度
如礦物和水的分離,二者在通常情況下密度均接近于1,但礦物油的密度隨著溫度的升高呈明顯下了的趨勢。因此可通過加溫來加大礦物油和水的密度差。如某礦物質油t=20℃,ρ=1000㎏/m3; ρ=960㎏/m3。再如糖蜜加水稀釋,即可加大密度差,又可減小粘度。很多油品在室溫下粘度較高,但加熱后粘度明顯下降。
三、增稠和預濃縮處理
當懸浮液的濃度很低時,如直接選用離心機,因處理量大,會使設備費和運行費加大。如果通過增稠和預濃縮,使懸浮液的濃度提高,處理量減小,再選用離心機,可使機型、投資以及運行費均減小。
常見的預濃縮方法有:重力沉降,篩分和旆液分離器等。具體應用時還需根據工藝要求,經濟分析綜合考慮。
四、 防磨損處理
    有些物料在分離過程中對離心機的磨損較大,根據研究分析和試驗結果,建議在進入離心機前,先除去物料中較大的顆粒,這對改善離心機轉鼓的磨損有很好的效果。

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