专利名称：用于悬浮液分级的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及使悬浮在液体中的不同粉状物料进行水力分级的装置，特别是涉及悬浮液分级的设备。
本发明可以用于根据生产条件必须使悬浮在液体中的粉状产物高度分级的工业部门，例如采煤、食品、制糖、制铝及其他工业部门。
目前，由于在铝工业中研究和采用电解槽中的干法净气，人们对氧化铝开始提出有关粒度组成的特殊要求。这样，制取氧化铝的碱性原料氢氧化铝应该含有小于40微米的粒级不超过10%。
为了得到具有发达表面并具有吸附性能的氧化铝，这种粒度组成的氢氧化铝可以进行专门的热处理。于法净气本质上改善了电解生产铝的经济指标。但是，通过从过饱和铝酸盐溶液中结晶制取粗晶粒氢氧化铝有一定困难。
从铝酸盐溶液中结晶出氢氧化铝是一种在动力学范围内进行的非均质过程。此时所得到的产物的形成特点有两种过程形成结晶中心(新相)和所形成的结晶长大。上述过程之一的速度占优势会导致最终产物的增大或变小。应该指出，在结晶过程中氢氧化铝的过分增大象其变小一样，是不合乎要求的，因为与相接触面成正比的溶解速度随着氢氧化铝的粒度增大而减低，降低有用组分的产量。此外，人所共知，粗粒氢氧化铝是铝酸盐溶液中结晶中心的母体。
最后的情况是在没有认识到粒度重要性的工厂中氢氧化铝周期性增大和变小的基本原因。
相接触的比表面对铝酸盐溶液饱和度的比是描述溶解过程特征的基本参数。
同时，如果溶液的饱和度是温度、溶质浓度和铝酸盐溶液的其他性质的函数，那末相接触面则取决于氢氧化铝的粒度组成。因此，通过水力分级调节氢氧化铝的比表面值是控制溶解过程的基本方法之一。
在制成的商品产物的给定粒度下，氢氧化铝的铝酸盐溶液的最大回收率将是判断最佳溶解过程的依据。制造设备-具有高工作效率的分级机是氢氧化铝水力分级的课题。
将氢氧化铝浓度并同时分级的设备-水力分级机是公知的(H.N.EpeMNH N RP.″Πpouecbl N annapaTbl runHo-зeMHoro ΠpoNзBOR(TBa”，1980，MeTauuyprNa(MockBa)，C.287-288)。该设备是一个带有盖和锥形底部的圆柱形容器。锥形底部的张开角为30°。在设备的盖上装有带分配装置的供料筒。圆柱上部具有输出氢氧化铝细级的排出槽。在设备的圆锥体上设置有制成水封形式的供排放氢氧化铝悬浮液粗粒级的卸料管。以及水力分级机的抽空管。
原料氢氧化铝悬浮液经过供料筒连续地供给水力分选机。在供料筒中使悬浮液的湍流减弱并排出空气。在供料筒的出口处悬浮液沿设备的截面被分开，并且在重力作用下将其分成粒级。具有较大沉降速度的粗粒级很快抵达设备的锥形部分。该粒级在此处密集，此时悬浮液的液相向上排出。后者形成了上升的液流，该液流有助于分级，向上携带细颗粒氢氧化铝。因此，在该设备中形成了两股料流向上的充满氢氧化铝细粒级的流和向下的氢氧化铝粗粒级的流。后者经过防止来自水力分选机中部的悬浮体进入其中的水封管从设备中排出。由细粒级组成的悬浮液流入排出槽并在以后的再处理时从设备中排出。
该设备的结构不能保证在结晶过程中为稳定其粒度组成所必需的氢氧化铝结晶分级度。由于设备空间中的悬浮液流的分布不均匀，产生有助于在交叉流动时使氢氧化铝颗粒搅混的局部液流。使铝酸盐溶液蒸发和结晶分级的设备是已知的(SU，A，180173)。
该设备为圆锥-圆柱形并装有圆锥形盖。它装有供入原料溶液、除去所形成的水气、排出澄清溶液和含晶体的悬浮液的管子。沉淀物区与溶液螺旋形流动区分开的套筒。在管子顶上设有一个叶帽。
在将原料溶液输入管子时，在设备中发生在降压时的沸腾溶液与冷却悬浮液的混合。由于设备空间中悬浮液的循环，形成了一些区域。叶帽使来自管中的悬浮液在套筒内具有旋转运动。
在套筒出口处的旋转悬浮物料将旋转传递给在设备中部的剩余悬浮液部分。在剧烈搅动下形成的晶粒沉淀至设备的圆锥部分。它们在这里密集，向上排走在设备中部带有细小晶粒的液相，并在这里于搅动下晶粒长大，然后向下沉降。设备的上部供沉淀悬浮液用，此处不发生溶液的流动，也不会使颗粒沉降入中间区域。
经过位于上部的管子从设备中引出清液，而经过位于圆锥部分的管子排出结晶产物的悬浮液。在降低压力时形成的水气经过顶盖从设备中排出。
尽管在设备中形成了有助于蒸发和结晶的悬浮液的有序运动，但是，由于分隔相的交叉运动，没有达到高度按尺寸分选其中的颗粒。
精选固体物料或按尺寸进行精确分选颗粒的设备是已知的(FR，A，2511894)。
该设备是一个可变截面的立式圆柱，其中设置一叠穿孔水平薄片和输送所处理悬浮液以及清洗液体的装置。富集细粒级悬浮液的输出管设置在向上扩展的部分，而粗晶粒输出管设置在设备的下部。该设备还具有使设备空间中的物料产生振动的装置。
待处理的悬浮液经过悬浮液供给装置输入设备中。悬浮液进入一叠穿孔水平薄片的作用区，经受到通过薄片孔向上流动的振动液流作用。此时，在薄片孔中占有位置的振动流的收缩有助于颗粒的分级。分级得到了改善，而且由于多次重复操作，改善了在穿孔薄片上按粒级的分离。粗粒级(其大小通过上升液流速度确定)经过薄片孔下降并由设备圆锥部排出。细粒级转入设备的向上扩展部分并经过排出管排出。
设备中的穿孔薄片显著增加流体阻力，从而降低了生产效率。此外，在结晶产物分级时，碱性铝酸盐溶液中的氢氧化铝悬浮液就是该产物，穿孔薄片上将长满结晶。为了在该设备中可以满意地分级，为产生振动必须消耗大量能量和大量清洗液。
本发明的任务是建造一种用于悬浮液分级的设备，其中包括有这样的附加装置，这些装置可以保证制成其中含有最低量细粒级的商品产物。
所提出的任务是这样解决的，按照本发明，一种用于悬浮液分级的设备包括一个组合壳体，该壳体具有上、中和下部，装有悬浮液的分离的粒级输出管，一个置于壳体上部的待处理物料输入装置和沿壳体轴线设置的并与其下部和上部彼此相通的空气升液器，该设备装有一个位于壳体上部的小室，而且该室与空气升液器的上端相通并通过管子与壳体的下部相通。
在设备上部与空气升液器上端相通并通过管子与设备下部相通的小室的存在，可以造成设备圆锥部分的悬浮液的搅动。同时，上升到设备上部的粗粒级沉淀不与设备空间中的悬浮液的颗粒相混合，这就提高了设备中物料的分级程度。
此外，搅动设备下部中的物料能防止处理过饱和的结壳溶液时圆锥底部和卸料装置的沉淀物沉积(结疤)。
较好的是，使管子下端装有改变悬浮液流方向的装置。
此时对不同尺寸的颗粒产生的离心力是不同的，这就改变了这些颗粒的运动轨迹。这有助于颗粒按尺寸分级。
可以将改变悬浮液流方向的装置制成扩散器形式。
此时，扩散器出口处的悬浮液流的扩展使其速度减小并因而减少悬浮液的下沉距离。后者剧烈地搅动设备中的颗粒并降低分级程度。
较好的是将改变液流方向的装置制成扩展到壳体下部的圆锥形反射器形式。圆锥形反射器的存在完全吸收了下沉悬浮液流的能量并将该能量均匀地沿设备的容积分布。可以设置使壳体中部和上部相通的带有附加空气升液器的装置。
这此空气升液器可以通过将颗粒多次循环经过设备的不同区域消除设备中间部分的一定尺寸的颗粒积聚。较好的是，至少一台附加空气升液器设置在壳体外部。
至少可以将一台附加空气升液器设置在壳体内，而且其上端与被处理物料输入装置相通。
与被处理物料输入装置连通的空气升液器的存在可以通过将悬浮液多次循环经过被处理物料输入装置，对设备中间部分的悬浮液进行反复再分选。此外，改进了设备的总体布置。
按照本发明，较有利的是给设备装上一个环绕壳体下部的小室，壳体下部在壳体内有一个缝式出口，同时该室分隔成若干单元，每个单元具有供给处理液体的管子，而在缝式出口的平面上设置有该液流的反射器。
这样的结构可以达到最大程度的分级。
下面通过具体实施例和
本发明，其中图1表示按照本发明的悬浮液分级设备的纵剖面;
图2为按照本发明的带有附加空气升液器的悬浮液分级设备的另一种实施方案的纵剖面;
图3为按照本发明设备的环形小室的横截面;
图4为按照本发明设备下部的横截面，该设备具有组合圆柱-圆锥形壳体，该壳体具有上部1(图1)、中部2和下部3。在设备壳体的上部1具有被处理物料输入装置4以及富集细粒级沉积的悬浮液输出管5。
被处理物料输入装置4与原料供给管6相通，管6与接收室7及套筒8连接，套筒8与接收室刚性连接并在下端具有设置在设备中部2中的扩散器9。
沿设备的中心线设置空气升液器10，它与壳体的下部3和上部1彼此相通。
在上部1中设室小室11，该室与空气升液器10的上端相通并通过管12与壳体的下部3相连。在管12的下端设置改变悬浮液流方向中的装置，该装置制成扩散器13的形式。扩散器13设置在扩散器9和空气升液器10的下端之间的区域。
在下部3中具有富集粗粒级悬浮液输出管14。
在设备中装有两台与中部2和上部1彼此相通的附加空气升液器15。而且附加空气升液器15的上端伸入接收室7中。
图2示出按照本发明悬浮液分级设备的另一种实施方案。该设备具有如图1中设备的主要结构部件。
它具有组合圆柱-圆锥形壳体，该壳体有上部16、中部17和下部18。上部16为截头圆锥形、而中部17为圆柱形。在设备的上部16有被处理物料输入装置19以及富集细粒级沉淀的悬浮液输出管20。被处理物料输入装置19与原料悬浮液供给管21相通，该管与供料套筒22相连，该套筒在下部有圆锥端面塞23和悬浮液排出窗口24。供料套筒22的下端还具有缓冲钟罩25，该钟罩由圆柱形套26和穿孔圆锥27构成。
沿设备的中心线设置有与设备下部18和上部16彼此相通的空气升液器28。同时在上部16设置小室29，该室与空气升液器28的上端相通并通过管30与下部相通。
管30的下端装有改变液流方向的装置，该装置制成圆锥形反射罩31的形式并扩展到壳体下部18。
该设备至少具有两台连接壳体中部17和上部16的附加空气升液器32。
按照本发明方案的设备装有环绕壳体下部18的小室33(图3)。而且室33被隔板34分隔成若干单元35，每一个单元具有处理液体供给管36。
此外，室33(图4)具有在壳体内部的缝式出口37，该出口由底部38和圆柱形套39组成。在缝式出口37的平面上设置该液流的反射器40，该反射器制成例如大底面向下的截头圆锥形。
在下部18有富集粗粒级悬浮液输出管41(图2)。
按照本发明的悬浮液分级设备，以如下方式工作(图1)。
原料悬浮液经由管6输入接收室7，然后进入套筒8。悬浮液沿套筒8向下流动，在扩散器9的出口处改变其方向。悬浮液流在该处分成两部分。一部分液流绕过扩散器9的边缘向上进入附加空气升液器15的作用区。空气升液器15截获悬浮液的最粗颗粒并向上集中到接收室7中。在将这部分悬浮液多次循环的情况下，悬浮液富集粗颗粒，这些粗颗粒逐渐沉降到设备的下部3。
粗颗粒富集的另一部分悬浮液流在扩散器9出口处沉降到下部3。悬浮液在进入空气升液器10的作用区后，向上集中到室11中，从这里它与空气分离后沿管12向下流动。
扩散器13有助于剧烈改变悬浮液流的方向。在离心力作用下，上升的悬浮液流中的粗颗粒量减少，而在下降的液流中，悬浮液中的粗颗粒量增加。后者作为已制得的产物经过管14从设备中排出。
来自扩散器13的上升液流进入扩散器9的液流作用区。此时，粗颗粒向下沉降，而最细的颗粒向上进入空气升液器15，粗颗粒在这里再次被吸引到空气升液器15的循环回路，经受再分选，而悬浮液的最细颗粒升到设备上部并经由管5从设备中排出。
图2所示的设备类似上述方式工作，但具有突出的特点。
原料悬浮液经由管21进入套筒19并向下流动，在与圆锥端面塞23相互作用下剧烈地改变液流方向。悬浮液经由窗口24排入缓冲钟罩25中。悬浮液流从圆柱形套26折返，分成上升和下降两股液流。一股液流通过穿孔壳体27并在此时具有层流的特点，向上升并经由管20从设备中排出。粗颗粒富集的悬浮液排入设备中部17，从而在被处理物料输入装置19中进行悬浮液的初步分级。
上升悬浮液流的速度对设备中部17中的物料分级程度具有重大作用，该速度通过附加空气升液器调至1.5×10-3-3.0×10-3米/秒范围内。
来自中部17的粗颗粒富集的悬浮液进入下部18，在此将其浓密。空气升液器28获得浓密的悬浮液并将其送入室29中，在与空气分离后从那里沿管30流入设备下部18。在管30出口处，悬浮液流在与圆锥形反射罩31相互作用下，剧烈改变其方向。同时在离心力作用下按尺寸进行悬浮液的补充颗粒分级。
含有大量细颗粒的悬浮液上升到中部17，而后进入设备上部16并经由管20排出。
落入下部18的悬浮液的颗粒进入处理液体的潜流作用区，从环形室33的每个单元35的缝式出口37(图3)排出。同时，将室33分成若干单元35有助于更均匀地将处理液体沿缝式出口37的周边分配。处理液流经由管36进入每个单元。
在用处理液体处理悬浮液时，实现悬浮颗粒按尺寸进行有效分级。
处理液流截留住最细的颗粒并与反射器40相互作用后向上集中，在设备的中部17和上部16经受了反复重新排列，含有最大量粗颗粒的悬浮液经由管41从设备中排出。
图2中所提出的设备的另一种方案用于细散物料的分级更为可取。
在设备内配置空气升液器改进了设备的结构。
本设备对原料悬浮液具有高的生产效率并保证得到含有小于40微米颗粒低于40%的商品氢氧化铝。
权利要求
1.用于悬浮液分级的设备，该设备包括具有上部(1，16)，中部(2，17)和下部(3，18)的壳体，该壳体装有悬浮液的分离的粒级输出管(5，14，20，41)，设置在壳体上部(1，16)中的被处理物料输入装置(4，19)和空气升液器(10，28)，空气升液器沿壳体轴线设置并和下部(3，18)及上部(1，16)彼此相通，其特征在于，该设备装有设置在壳体上部(1，16)的小室(11，29)，小室与空气升液器(10，28)的上端相通并通过管(12，30)与壳体下部(3，18)相接。
2.按照权利要求1的设备，其特征在于，管(12，30)的下端装有改变悬浮液流方向的装置。
3.按照权利要求2的设备，其特征在于，改变悬浮液流方向的装置制成扩散器(13)的形式。
4.按照权利要求2的设备，其特征在于，改变悬浮液流方向的装置制成圆锥形反射罩(31)的形式，该罩扩展到壳体下部(3，18)的区域中。
5.按照权利要求1-4中任一项的设备，其特征在于，该设备至少装有一台附加空气升液器(15)，它与壳体中部(2，17)和上部(1，16)相通。
6.按照权利要求5的设备，其特征在于，至少一台附加空气升液器(32)设置在壳体外部。
7.按照权利要求5的设备，其特征在于，至少一台附加空气升液器(15)设置在壳体内部并且其上端与被处理物料输入装置(4)相通。
8.按照权利要求1-7中任一项的设备，其特征在于，该设备装有小室(33)，该室环绕壳体下部(18)并在壳体内具有缝式出口(37)，而且小室分隔成若干单元(35)，每一个单元具有处理液体供给管(36)，而在缝式出口的平面上设置有液流的反射器(40)。
全文摘要
用于悬浮液分级的设备包括由上部(1)、中部(2)和下部(3)构成的壳体，被处理物料输入装置(4)，空气升液器(10)，该空气升液器沿壳体轴线设置并与壳体的下部(3)和上部(1)彼此相通。在设备中有小室(11)，该小室设置在壳体上部(1)并通过管12与壳体下部(3)相通。
文档编号B03B5/30GK1053374SQ9010074
公开日1991年7月31日 申请日期1990年1月15日 优先权日1990年1月15日
发明者约安·弗拉迪米洛维奇·戴维多夫, 亚历山大·弗拉迪米洛维奇·内斯特洛夫, 尼克莱·斯特帕诺维奇·希玛格恩科 申请人:全苏铝镁电极工业科学研究设计院