Способ регулирования возмущения шлама с сетчатой структурой

Способ регулирования возмущения шлама с сетчатой структурой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к разделительным устройствам для суспензий и шламов и, в частности, к способу регулирования возмущения шлама с сетчатой структурой в разделительном устройстве. Данное изобретение было разработано, главным образом, для применения в сгустителях и будет описано далее со ссылкой на данное применение. Однако следует иметь в виду, что данное изобретение не ограничено данной особой областью применения.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее обсуждение уровня техники предназначено для представления изобретения в соответствующем техническом контексте и позволяет правильно оценить его важность. Однако, если явно не указано обратное, ссылку на любой уровень техники в данном описании не следует истолковывать как допущение о том, что такой уровень техники широко известен или является частью общедоступных сведений в данной области.

Разделительные устройства, такие как сгустители, осветлители и концентраторы, обычно применяют для выделения твердых веществ из суспензий (обычно содержащих твердые вещества, суспендированные в жидкости), и их часто используют в горном деле, обогащении полезных ископаемых, производстве пищевых продуктов, рафинировании сахара, очистке воды, очистке сточных вод и в других отраслях промышленности. Данные устройства обычно включают бак, в котором твердые вещества осаждаются из суспензии или раствора и оседают на дно в виде шлама или осадка, который отводят снизу и извлекают. Таким образом, разбавленный раствор с более низкой относительной плотностью смещается в верхнюю часть бака, и его удаляют через сливной желоб. Суспензию, подлежащую сгущению, сначала подают через питающий трубопровод, питающую трубу или линию в загрузочную камеру, расположенную внутри главного бака. Блок гребенок традиционно устанавливают с возможностью вращения вокруг центрального приводного вала, и обычно он включает по меньшей мере два гребка, включающих лопасти скребка для перемещения осажденного материала внутри для его выведения через выпускное отверстие для сгущенного продукта.

В применении для обогащения, разделения и добычи полезных ископаемых тонкоизмельченную руду суспендируют в виде шлама в подходящей жидкой среде, такой как вода, до консистенции, позволяющей ей течь, и проводят осаждение в режиме покоя. Шлам оседает из суспензии под действием силы тяжести в сочетании с химическими и/или механическими процессами или без них. В начальной стадии в суспензию можно добавлять коагулянт и/или флокулянт, чтобы ускорить процесс осаждения. Затем суспензию тщательно перемешивают в разделительном устройстве, таком как сгуститель, для облечения комкования твердых частиц, которые в итоге образуют более плотные "агрегаты" частиц шлама, которые осаждаются из суспензии. Твердые частицы внутри агрегатов шлама обычно захватывают жидкость, также известную как раствор.

Обычно внутри бака постепенно образуются несколько зон или слоев материала, имеющих разные общие плотности, как показано на Фиг.1А. На дне бака 1 шлам образует относительно плотную зону 2 уплотненного шлама или твердых веществ 3, которые часто имеют вид агрегатов с сетчатой структурой (т.е. агрегаты шлама находятся в непрерывном контакте друг с другом). Данную зону 2 обычно называют "шламовый слой" или слой шлама с сетчатой структурой. Над шламовым слоем 2 расположена зона 4 стесненного осаждения, содержащая твердые вещества 5, которые еще не полностью осели или "уплотнились". То есть твердые вещества или агрегаты 5 еще не находятся в непрерывном контакте друг с другом (отсутствует сетчатая структура). Над зоной 4 стесненного осаждения расположена зона 6 "свободного осаждения", где твердые вещества или агрегаты 7 частично суспендированы в жидкости и опускаются ко дну бака 1. Следует иметь в виду, что зона 4 стесненного осаждения не всегда представляет собой отдельную зону между слоем 2 с сетчатой структурой и зоной 6 свободного осаждения. Вместо этого зона 4 стесненного осаждения может образовывать переходный участок или границу раздела между слоем 2 с сетчатой структурой и зоной 6 свободного осаждения, где смешиваются две данные зоны. Над зоной 6 свободного осаждения находится осветленная зона 8 разбавленного раствора, где присутствует мало твердых веществ, а разбавленный раствор удаляют из бака 1 через сливной желоб (не показан). На Фиг.1А также изображены загрузочная камера 9 и выпускное отверстие 10 для сгущенного продукта для удаления уплотненного шлама 3 из бака 1.

До настоящего времени традиционно считали, что для того чтобы обеспечить поддержание соответствующей плотности сгущенного продукта внутри шламового слоя 2, его и зону 4 стесненного осаждения не следует возмущать, чтобы предоставить возможность осаждения плотных агрегатов твердых частиц в их желательном плотном расположении. Следовательно, большинство разработок в технологии разделительных устройств касается усовершенствования процесса осаждения либо в загрузочной камере, либо в зоне 6 свободного осаждения, а не каких-либо процессов, которые могут возмущать плотное расположение твердых частиц в шламовом слое 3 или частично уплотненных твердых веществ в зоне 4 стесненного осаждения.

Также было обнаружено, что с увеличением толщины шламового слоя 2 освобождение жидкости и ее проникновение через шламовый слой 2 и перемещение вверх в осветленную зону 8 становится все труднее. Одним из решений было обеспечение обезвоживающих столбиков, установленных на гребки, чтобы помочь удалению такой жидкости, таким образом, повышая плотность сгущенного продукта и тем самым эффективность процесса разделения. Данные столбики обычно размещают на одинаковых расстояниях друг от друга, чтобы создать обезвоживающие каналы в шламовом слое на одинаковых расстояниях друг от друга по всему диаметру бака, и их проектируют таким образом, чтобы минимизировать возмущение шламового слоя.

Также было обнаружено, что вращение блока гребенок, со столбиками или без них, повышает вероятность вращения шламового слоя, что также известно как "образование зоны тороидального вращения". Образование зоны тороидального вращения происходит, когда отдельные агломерированные массы частиц шлама, которые называют "бубликами" или "островами", образуются вокруг блока гребенок, что приводит к увеличению крутящего момента, требуемого для вращения блока гребенок, и к снижению эффективной площади поперечного сечения для разделения. Следовательно, это приводит к уменьшению плотности сгущенного шлама. В случае блока гребенок агломерированные массы стремятся образовать скопление вокруг гребков и столбиков и, таким образом, стремятся вращаться вместе с вращением блока гребенок. При образовании зоны тороидального вращения не обязательно вращается весь слой сгущенного шлама, когда образуется агломерированная масса, или остаток содержимого бака сгустителя - в действительности вращается только агломерированная масса. Следовательно, данное явление оказывает вредное воздействие на производительность и эффективность сгустителя по трем основным причинам. Во-первых, накопление агломерированных масс вокруг блока гребенок мешает образованию требуемого слоя относительно равномерно сгущенного шлама и уменьшает эффективную площадь поперечного сечения для разделения, тем самым уменьшая плотность шлама или плотность сгущенного продукта. Во-вторых, увеличение крутящего момента, который требуется для вращения блока гребенок, увеличивает износ приводного узла, тем самым увеличивая частоту технического обслуживания и, следовательно, время простоя сгустителя. В-третьих, образование зоны тороидального вращения мешает блоку гребенок выполнять его основную функцию сгребания осажденных твердых веществ к центральному месту сброса.

Были предложены различные решения для замедления или предотвращения образования зоны тороидального вращения. Одним из предложенных решений было размещение неподвижных перегородок или столбиков для предотвращения образования агломерированных масс посредством разрушения любых таких образований вокруг блока гребенок.

Задачей настоящего изобретения является преодоление или исправление одного или нескольких недостатков уровня техники или по меньшей мере обеспечение пригодной для применения альтернативы.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Неожиданно было обнаружено, что приложение возмущения, предпочтительно, в виде сдвигающего усилия, к шламу может привести к повышению эффективности процесса разделения, особенно процесса осаждения в сгустителе. Полагают, что создание по существу одинакового возмущения по всей зоне возмущения в некоторой области, особенно в верхней области слоя шлама с сетчатой структурой, приводит к по меньшей мере частичному разрушению шлама с сетчатой структурой либо в результате разрыва, возмущения, перекомпоновки, переориентации или "встряхивания" непрерывного контакта между частицами шлама, либо в результате воздействия на него силы. Данное разрушение шлама с сетчатой структурой дает возможность захваченной жидкости освободиться и двигаться вверх, по направлению к осветленной зоне разбавленного раствора, и повышает плотность шлама под зоной возмущения относительно плотности шлама над зоной возмущения. В то же время возмущение создает турбулентность, которая замедляет или предотвращает образование зон тороидального вращения в слое шлама с сетчатой структурой. Кроме того, авторы изобретения установили, что если возмущение является слишком сильным, то происходит разделение шлама с сетчатой структурой на более мелкие части, что приводит к более медленному осаждению данных более мелких частей. Слишком слабое возмущение не может разрушить шлам с сетчатой структурой в достаточной степени для освобождения достаточного количества жидкости, чтобы повысить эффективность осаждения. Таким образом, авторы изобретения установили, что путем регулирования величины возмущения до оптимального уровня, в отличие от минимального уровня, повышенную эффективность разделения можно поддерживать непрерывно в течение рабочих циклов разделительного устройства.

На всем протяжении описания изобретения и формулы изобретения термины "разрушать", "разрушающий", "разрушение" и их варианты означают разрыв, возмущение, перекомпоновку, переориентацию или "встряхивание" частиц или вещества, а также приложение силы к частицам или к веществу. В контексте настоящего изобретения данные термины означают разрыв, возмущение, перекомпоновку, переориентацию, "встряхивание" организованной сетчатой структуры шлама или приложение силы к нему, включая (но не ограничиваясь перечисленным) непрерывный контакт между частицами шлама с сетчатой структурой.

Таким образом, первый аспект данного изобретения обеспечивает способ регулирования возмущения шлама с сетчатой структурой в разделительном устройстве, включающем бак; данный способ включает стадии:

введение потока подаваемого материала в бак;

предоставление возможности осаждения шлама из подаваемого материала в баке и образования слоя шлама с сетчатой структурой;

по меньшей мере частичное погружение сдвигающего приспособления в бак для приложения сдвигающего усилия к шламу с сетчатой структурой в зоне возмущения слоя с сетчатой структурой и

регулирование одного или более параметров сдвигающего усилия в зависимости от потока и/или эксплуатационных параметров для регулируемого приложения оптимального сдвигающего усилия к шламу с сетчатой структурой в зоне возмущения.

Если контекст ясно не требует иного, на всем протяжении описания изобретения и формулы изобретения слова "включает", "включающий" и т.д. следует истолковывать в смысле «содержит» в противоположность исключающему или всеохватывающему смыслу; то есть понимать как "включает, но не ограничивается перечисленным".

На всем протяжении описания изобретения и формулы изобретения термин "поток" означает скорость потока твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в текучей (обычно жидкой) суспензии, и его измеряют в тоннах на квадратный метр в час (т/м²ч). В контексте разделения полезных ископаемых термин "поток" относится к потоку твердых частиц шлама, находящихся во взвешенном состоянии в суспензии. Хотя концентрация твердых частиц или плотность шлама в суспензии может меняться при движении шлама через бак, можно считать, что поток твердых частиц не зависит от плотности шлама, и поэтому его можно представлять как поток.

Предпочтительно, данный способ включает стадию регулирования одного или более параметров сдвигающего усилия в ответ на изменения потока.

Предпочтительно, данный способ включает стадию регулирования одного или более параметров сдвигающего усилия в ответ на изменения одного или более эксплуатационных параметров.

Предпочтительно, параметры сдвигающего усилия выбирают из группы, по существу состоящей из скорости сдвигающего приспособления, формы сдвигающего приспособления и толщины области приложения сдвигающего усилия.

Предпочтительно, данный способ включает стадию движения сдвигающего приспособления со скоростью, которая зависит от потока и/или одного или более эксплуатационных параметров. В одном из предпочтительных вариантов данного изобретения скорость сдвигающего приспособления представляет собой линейную скорость сдвигающего приспособления. Предпочтительно, данный способ дополнительно включает стадию вращения сдвигающего приспособления. В данном случае скорость сдвигающего приспособления представляет собой частоту вращения сдвигающего приспособления.

Предпочтительно, данный способ включает стадию регулирования погружения сдвигающего приспособления, чтобы регулировать толщину зоны возмущения в зависимости от потока и/или одного или более эксплуатационных параметров. В одном из предпочтительных вариантов данного изобретения сдвигающее приспособление передвигают, чтобы регулировать его погружение. В другом предпочтительном варианте данного изобретения регулируют уровень подаваемого материала в баке, чтобы регулировать погружение сдвигающего приспособления и, таким образом, толщину области приложения сдвигающего усилия.

Предпочтительно, данный способ включает стадию регулирования формы сдвигающего приспособления. Более предпочтительно, форма сдвигающего приспособления является регулируемой по меньшей мере по одной геометрической оси. В одном из предпочтительных воплощений данного изобретения сдвигающее приспособление выполнено по меньшей мере частично подвижным, чтобы регулировать его форму.

Предпочтительно, один или более параметров сдвигающего усилия регулируют согласно следующему соотношению:

S₁=f₁(h)f₂(f)f₃(ρ)f₄(λ)f₅(y),

где S₁ представляет собой оптимальное сдвигающее усилие;

f₁(h) представляет собой функцию высоты или толщины зоны возмущения;

f₂(f) представляет собой функцию потока;

f₃(ρ) представляет собой функцию эксплуатационного параметра;

f₄(λ) представляет собой функцию фактора сдвигающего усилия, а

f₅(y) представляет собой функцию скорости сдвигающего приспособления.

Фактор λ сдвигающего усилия представляет собой переменную, представляющую среднее значение сдвигающего усилия, прикладываемого к агрегатам шлама сдвигающим приспособлением, и, следовательно, он является функцией трехмерной формы и скорости сдвигающего приспособления. Следовательно, можно менять форму сдвигающего приспособления в качестве дополнительного средства, помимо скорости сдвигающего приспособления и толщины области приложения сдвигающего усилия, чтобы регулировать приложение оптимального сдвигающего усилия.

В одном из воплощений данного изобретения скорость сдвигающего приспособления поддерживают пропорциональной потоку. В качестве альтернативы или в качестве дополнения, толщину зоны возмущения поддерживают пропорциональной потоку. В качестве дополнительной альтернативы, фактор сдвигающего усилия поддерживают пропорциональным потоку, причем фактор сдвигающего усилия является функцией геометрической формы и скорости сдвигающего приспособления.

Предпочтительно, один или более параметров сдвигающего усилия регулируют согласно следующему соотношению:

где S₁ представляет собой оптимальное сдвигающее усилие;

λ представляет собой фактор сдвигающего усилия;

y представляет собой скорость сдвигающего приспособления;

h представляет собой высоту или толщину зоны возмущения;

f представляет собой поток, а

f₃(ρ) представляет собой функцию эксплуатационного параметра.

В одном из воплощений данного изобретения, когда эксплуатационные параметры поддерживают постоянными или считается, что они являются постоянными, один или более параметров сдвигающего усилия регулируют согласно следующему соотношению:

где S₁ представляет собой оптимальное сдвигающее усилие;

λ представляет собой фактор сдвигающего усилия;

y представляет собой скорость сдвигающего приспособления;

h представляет собой высоту или толщину зоны возмущения;

f представляет собой поток, а

k_ρ представляет собой константу, представляющую эксплуатационные параметры.

Предпочтительно, данный способ включает стадию наблюдения за потоком подаваемого материала.

Предпочтительно, данный способ включает стадию наблюдения за одним или несколькими эксплуатационными параметрами.

Предпочтительно, эксплуатационные параметры выбирают из группы, по существу состоящей из состава шлама, размера частиц шлама, скорости потока шлама в баке, предела текучести шлама, вязкости шлама, плотности сгущенного продукта, массовой доли сгущенного продукта и скорости добавления флокулянта в подаваемый материал.

Согласно второму аспекту, данное изобретение обеспечивает разделительное устройство для отделения шлама от подаваемого материала, которое включает бак для приема потока подаваемого материала, сдвигающее приспособление, по меньшей мере частично погружаемое в бак для приложения сдвигающего усилия к шламу с сетчатой структурой в зоне возмущения слоя с сетчатой структурой, который образовался в результате осаждения шлама из подаваемого материала, и средства регулирования одного или более параметров сдвигающего усилия в зависимости от потока и/или одного или более эксплуатационных параметров для регулируемого приложения оптимального сдвигающего усилия к шламу с сетчатой структурой в зоне возмущения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь будет дано описание предпочтительных воплощений данного изобретения, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1А представляет собой схематическое поперечное сечение типичных зон материала внутри разделительного устройства;

Фиг.1В представляет собой схематическое поперечное сечение, иллюстрирующее процесс осаждения в разделительном устройстве, изображенном на Фиг.1;

Фиг.1С представляет собой схему, иллюстрирующую способ по данному изобретению;

Фиг.2А представляет собой блок-схему способа согласно первому воплощению данного изобретения;

Фиг.2В представляет собой блок-схему способа согласно второму воплощению данного изобретения;

Фиг.3 представляет собой блок-схему способа согласно третьему воплощению данного изобретения;

Фиг.4 представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно одному из воплощений данного изобретения;

Фиг.5А представляет собой график зависимости плотности сгущенного продукта от потока для сравнения разделительного устройства, изображенного на Фиг.4, и традиционного сгустителя;

Фиг.5В представляет собой график зависимости плотности сгущенного продукта от скорости сдвигающего приспособления для разделительного устройства, изображенного на Фиг.4;

Фиг.6А представляет собой график зависимости плотности сгущенного продукта от скорости сдвигающего приспособления для разделительного устройства, изображенного на Фиг.4;

Фиг.6В представляет собой график зависимости плотности сгущенного продукта от скорости сдвигающего приспособления для разделительного устройства, изображенного на Фиг.4;

Фиг.7А представляет собой график зависимости плотности сгущенного продукта от толщины зоны возмущения или области приложения сдвигающего усилия для сдвигающего приспособления, изображенного на Фиг.4;

Фиг.7В представляет собой график зависимости плотности сгущенного продукта от трехмерной геометрической формы для модифицированного сдвигающего приспособления, изображенного на Фиг.4;

Фиг.7С и 7D представляют собой схематические поперечные сечения модифицированного сдвигающего приспособления, изображенного на Фиг.7В, иллюстрирующие изменение трехмерной геометрической формы;

Фиг.8 представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно другому воплощению данного изобретения;

Фиг.9А представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно другому воплощению данного изобретения;

Фиг.9В представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно еще одному воплощению данного изобретения;

Фиг.9С представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно другому воплощению данного изобретения;

Фиг.10А представляет собой поперечное сечение другого сдвигающего приспособления для применения в разделительном устройстве, изображенном на Фиг.8;

Фиг.10В представляет собой поперечное сечение другого сдвигающего приспособления для применения в разделительном устройстве, изображенном на Фиг.8;

Фиг.11 представляет собой поперечное сечение еще одного сдвигающего приспособления для применения в разделительном устройстве, изображенном на Фиг.8;

Фиг.12 представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно другому воплощению данного изобретения;

Фиг.13 представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно еще одному воплощению данного изобретения;

Фиг.14 представляет собой вид сверху разделительного устройства согласно еще одному воплощению данного изобретения;

Фиг.15 представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно другому воплощению данного изобретения;

Фиг.16 представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно еще одному воплощению данного изобретения;

Фиг.17 представляет собой поперечное сечение разделительного устройства согласно другому воплощению данного изобретения;

Фиг.18А представляет собой вид сверху сдвигающего приспособления для применения в разделительном устройстве, изображенном на Фиг.16;

Фиг.18В представляет собой вид спереди сдвигающего приспособления, изображенного на Фиг.18А;

Фиг.19А представляет собой вид сверху сдвигающего приспособления для применения в разделительном устройстве, изображенном на Фиг.16;

Фиг.19В представляет собой вид спереди сдвигающего приспособления, изображенного на Фиг.19А;

Фиг.20А представляет собой вид сверху сдвигающего приспособления для применения в разделительном устройстве, изображенном на Фиг.16;

Фиг.20В представляет собой вид спереди сдвигающего приспособления, изображенного на Фиг.20А;

Фиг.21А представляет собой вид сверху сдвигающего приспособления для применения в разделительном устройстве, изображенном на Фиг.16;

Фиг.21В представляет собой вид спереди сдвигающего приспособления, изображенного на Фиг.21А;

Фиг.22А представляет собой вид сверху сдвигающего приспособления для применения в разделительном устройстве, изображенном на Фиг.16, и

Фиг.22В представляет собой вид спереди сдвигающего приспособления, изображенного на Фиг.22А.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предпочтительное применение данного изобретения относится к области обогащения, разделения и добычи полезных ископаемых, где тонкоизмельченную руду суспендируют в виде шлама в подходящей жидкой среде, такой как вода, до консистенции, которая предоставляет возможность течения, и производят осаждение в режиме покоя. Шлам оседает из суспензии под действием силы тяжести в сочетании с химическими и/или механическими процессами или без них. Частицы шлама постепенно слипаются друг с другом и образуют агрегаты более крупных частиц шлама по мере опускания шлама из загрузочной камеры ко дну бака. Данный процесс обычно ускоряют с помощью добавления флоккулирующих агентов, также известных как флокулянты, которые связывают друг с другом оседающие твердые вещества или частицы шлама. Такие более крупные и более плотные агрегаты шлама оседают быстрее, чем отдельные частицы, благодаря их общему размеру и плотности относительно окружающей жидкости, постепенно образуя уплотненную структуру внутри шламового слоя, как лучше показано на Фиг.1. Однако, несмотря на данную уплотненную структуру, было обнаружено, что внутри шламового слоя встречаются области, в которых остается жидкость, захваченная внутри агрегатов и между ними. Поскольку данной захваченной жидкости трудно выйти из шламового слоя в осветленную зону разбавленного раствора, плотность сгущенного шлама снижается.

Осаждение шлама, когда он проходит через зоны в баке 1 сгустителя, описано более подробно со ссылкой на Фиг.1В, где аналогичные элементы обозначены одинаковыми номерами позиций. В загрузочной камере 9 добавляют флокулянт 11, который адсорбируется на отдельных частицах 12 шлама, как лучше показано на Фиг.1В(а). Флокулянт 11 и частицы 12 шлама нежестко связываются друг с другом и разрастаются в пористые агрегаты 13 шлама в загрузочной камере 9 и/или когда частицы 12 шлама вытекают из загрузочной камеры 9 в зону 6 свободного осаждения, как лучше показано на Фиг.1В(b). Отдельные агрегаты шлама благодаря их пористой природе захватывают жидкость 14. Когда агрегаты 13 шлама далее опускаются в баке 1 через зону 6 свободного осаждения в зону 4 стесненного осаждения, они скапливаются и мешают осаждению друг друга, как лучше показано на Фиг.1В(с). Агрегаты 13 шлама постепенно объединяются друг с другом и уплотняются в организованный слой 2 шлама с сетчатой структурой, который также называют шламовым слоем, как лучше показано на Фиг.1B(d). Однако, несмотря на плотную упаковку слоя 2 шлама с сетчатой структурой, было обнаружено, что внутри слоя шлама с сетчатой структурой встречаются области, в которых остается жидкость, захваченная внутри агрегатов в слое шлама с сетчатой структурой и между ними. Поскольку данной захваченной жидкости трудно выйти из шламового слоя в осветленную зону разбавленного раствора, плотность сгущенного шлама снижается.

Неожиданно было обнаружено, что в результате создания возмущения в слое шлама с сетчатой структурой захваченная жидкость освобождается, а относительная плотность возмущенного шлама увеличивается, тем самым повышая эффективность осаждения в разделительном устройстве. Неожиданно также было обнаружено, что данный эффект улучшенного осаждения лучше достигается путем осторожного регулируемого возмущения шламового слоя на оптимальном уровне, в отличие от минимального уровня. Если слой с сетчатой структурой возмущать слишком сильно, то происходит разделение шлама с сетчатой структурой на более мелкие части, что приводит к более медленному осаждению данных более мелких частей. Слишком слабое возмущение не может разрушить шлам с сетчатой структурой в достаточной степени для освобождения достаточного количества жидкости, чтобы повысить эффективность осаждения.

Таким образом, неожиданно было обнаружено, что оптимального возмущения для достижения данной повышенной эффективности разделения непрерывно в течение рабочих циклов разделительного устройства достигают путем контроля или регулирования одного или более параметров возмущения в зависимости от потока (количества) поступающего подаваемого материала, который обычно представляет собой суспензию, в разделительное устройство, одного или более эксплуатационных параметров или в зависимости от сочетания обоих указанных факторов. Данные параметры возмущения включают частоту возмущающих событий в зоне возмущения в течение заданного интервала времени и толщину зоны возмущения. Это неожиданное открытие означает, что возмущение шлама с сетчатой структурой в зоне возмущения можно оптимальным образом регулировать в соответствии с эксплуатационными требованиями, особенно изменениями в подаче суспензии, при этом поддерживая повышенную эффективность разделения в разделительном устройстве. В случае сгустителя применение данного способа приводит к увеличению плотности сгущенного продукта, извлеченного из осажденного шлама, относительно величины потока или количества жидкой суспензии, которую обрабатывают в сгустителе.

Кроме того, неожиданно было обнаружено, что оптимального возмущения для достижения данной повышенной эффективности разделения непрерывно в течение рабочих циклов разделительного устройства достигают путем создания по существу одинакового возмущения по всей зоне возмущения в области слоя с сетчатой структурой, предпочтительно, в верхней области, как лучше показано на Фиг.1С, где аналогичные элементы обозначены одинаковыми номерами позиций. Как показано на Фиг.1C(a)-1C(d), в загрузочную камеру 9 добавляют флокулянт, который адсорбируется на отдельных частицах 12 шлама, для ускорения образования агрегатов 13, которые опускаются и образуют слой шлама с сетчатой структурой. В отличие от традиционного способа осаждения, проиллюстрированного на Фиг.2А, где агрегаты 13 шлама оставляют в покое во время образования слоя 2 с сетчатой структурой, в данном способе создают по существу одинаковое возмущение 15 по всей зоне 16 возмущения в верхней области 17 слоя 2 с сетчатой структурой, как лучше показано на Фиг.1С(е). Следовательно, часть шлама 3 с сетчатой структурой (которая представляет собой шлам с сетчатой структурой, проходящий через зону 16 возмущения) разрушают, чтобы освободить жидкость 14, захваченную внутри шлама с сетчатой структурой, тем самым увеличивая относительную плотность шлама 18 под зоной 16 возмущения, как лучше показано на Фиг.1C(f).

В частности, было обнаружено, что предпочтительным осуществлением стадии создания возмущения является приложение по существу одинакового сдвигающего усилия по всей зоне возмущения. Механизм, с помощью которого прикладывают сдвигающее усилие на стадии создания возмущения, может иметь множество форм. Например, одним из механизмов приложения сдвигающего усилия является применение струй жидкости или газа для введения жидкости или газа по направлению к зоне 16 возмущения, в зону 16 возмущения или через зону 16 возмущения, чтобы прикладывать по существу одинаковое сдвигающее усилие по всей зоне возмущения. Аналогично, флюидизатор может направлять поток текучей среды по направлению к зоне 16 возмущения, в зону 16 возмущения или через зону 16 возмущения, чтобы прикладывать по существу одинаковое сдвигающее усилие по всей зоне возмущения. Другие механизмы приложения сдвигающего усилия включают возбуждение механических колебаний в зоне 16 возмущения с применением подходящего вибрационного приспособления или ультразвуковых импульсов, чтобы прикладывать по существу одинаковое сдвигающее усилие по всей зоне возмущения. Хотя данные механизмы приложения сдвигающего усилия пригодны для осуществления стадии создания возмущения (сдвигающего усилия) в способе по данному изобретению, авторы изобретения установили, что предпочтительным механизмом приложения сдвигающего усилия является механическое перемешивание, предпочтительно, с помощью сдвигающего приспособления, которое движется через зону 16 возмущения таким образом, чтобы прикладывать по существу одинаковое сдвигающее усилие по всей зоне возмущения. В одном из предпочтительных вариантов данного изобретения сдвигающее приспособление вращается в баке согласно стадии создания возмущения (сдвигающего усилия).

Неожиданно было обнаружено, что особенно предпочтительным является размещение приспособления для создания возмущения или сдвигающего приспособления в верхней области, особенно в верхней половине, шламового слоя 2, т.к. жидкость способна быстро выходить из шламового слоя 2 в осветленную зону 8 разбавленного раствора. Напротив, создание возмущения или приложение сдвигающего усилия только в нижней половине шламового слоя 2 освободит жидкость с выходом ее вверх, однако невозмущенный верхний пласт шламового слоя стремится произвести эффект покрова, который затрудняет или даже препятствует дальнейшему перемещению жидкости вверх, в осветленную зону 8. Таким образом, в нижней половине шламового слоя 2 практически невозможно достичь такой же повышенной эффективности приспособления для создания возмущения или сдвигающего приспособления, как в его верхней части, особенно в верхней половине. Кроме того, возмущение или сдвигающее усилие, прикладываемое в области 43, не ограничено необходимостью минимизации скорости приспособления для создания возмущения или частоты вращения сдвигающего приспособления, поскольку неожиданно было обнаружено, что большая величина возмущения или сдвигающего усилия, достигаемая в результате повышенной скорости, не оказывает неблагоприятного воздействия на уплотнение твердых частиц шлама в шламовом слое 2. Также было обнаружено, что сдвигающее усилие в верхней половине шламового слоя 2 при вращении в противоположном направлении относительно вращения блока 21 гребенок у нижней части шламового слоя дополнительно способствует минимизации и предотвращению образования зон тороидального вращения.

Авторы изобретения также полагают, что данный благоприятный эффект можно распространить на часть зоны 4 стесненного осаждения над шламовым слоем 2, особенно на нижнюю часть зоны стесненного осаждения. То есть приспособление для создания возмущения или сдвигающее приспособление может быть расположено только в зоне 4 стесненного осаждения или как в слое 2 шлама с сетчатой структурой, так и в зоне стесненного осаждения. Например, любые сдвигающие приспособления, описанные более подробно ниже, можно разместить таким образом, чтобы создавать возмущение или прикладывать сдвигающее усилие в верхней области слоя 2 шлама с сетчатой структурой и в нижней части зоны 4 стесненного осаждения. Однако, как указано выше, авторы изобретения установили, что приспособление для создания возмущения или сдвигающее приспособление в идеале следует размещать в верхней области слоя 2 шлама с сетчатой структурой, чтобы достичь наилучшей выгоды от благоприятных эффектов данного изобретения.

По существу одинаковое приложение сдвигающего усилия по всей зоне 16 возмущения приводит к повышению вероятности того, что шлам с сетчатой структурой испытает возмущение, которое разрушит его в целом организованную структуру. Возмущение также может разрушить непрерывный контакт между частицами шлама с сетчатой структурой. Разрушение может иметь форму встряхивания или возмущения шлама с сетчатой структурой. В качестве альтернативы или в совокупности, разрушение может иметь форму перекомпоновки, переориентации или разрыва сетчатой структуры шлама. В обоих случаях разрушение приводит к освобождению жидкости 14, захваченной в шламе с сетчатой структурой либо между агрегатами шлама, либо внутри агрегата шлама. Таким образом, значительная часть данной захваченной жидкости 14 освобождается и уходит вверх из слоя 2 шлама с сетчатой структурой. Полагают, что приложение сдвигающего усилия к шламу с сетчатой структурой "встряхивает", перестраивает или разрушает его структуру и/или непрерывный контакт между частицами шлама с сетчатой структурой, вследствие чего шлам под зоной возмущения становится более плотным, что приводит к повышению скорости его осаждения и/или плотности его упаковки. Кроме того, возмущение не является настолько избыт