Способ сгущения пульпы с использованием акустических волн

Способ сгущения пульпы с использованием акустических волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для сгущения продуктов обогащения обогатительных фабрик (ОФ) рудной и нерудной отраслей, обогащения углей, гидрометаллургии и т.п. - в интересах повышения безопасности (промышленной и экологической); для очистки оборотных промышленных вод (ОПВ) от шламовых частиц в сгустителях - для повышения эффективности производства (например, для повышения качества извлечения алмазов); для подготовки питьевой воды (для сгущения осадка) и дальнейшего использования сгущенного осадка в качестве сырья - в интересах рационального природопользования и т.д.

Известен способ сгущения пульпы (с одновременным их осветлением) с использованием силы тяжести (методом отстаивания), при котором происходит отделение шламовых частиц (ШЧ) от воды под действием силы тяжести. При этом скорость оседания ШЧ зависит от их размера, плотности и от вязкости среды /БСЭ, 2-е изд., 1949, т. 31, с. 438/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Длительность процесса сгущения (и осветления) тонкодисперсных частиц (ТДЧ) размером от 0,5 мкм до 5,0 мкм пульпы.

2. Низкая плотность сгущенного осадка - из-за ограничений силы тяжести.

3. Невозможность очистки пульпы от коллоидных частиц (КЧ) - размером менее 0,5 мкм.

4. Высокие затраты (капитальные и эксплуатационные) на реализацию способа и т.д.

Известен способ сгущения пульпы (с одновременным их осветлением) с использованием акустического фильтра, заключающийся в отделении твердых частиц (шламов) пульпы от жидкой фазы (воды) посредством пропускания фильтруемой суспензии (пульпы) через акустический фильтр, в качестве фильтрующей перегородки которого используется металлическая сетка, колеблющаяся с частотой 100 Гц /Kord P. Genive Chimique, №10, 1956. Ультразвук в обогащении полезных ископаемых /Под ред. В.А. Глембоцкого. - Алма-Ата: Наука, 1972, с. 170/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Низкая производительность сгущения и осветления хвостов обогащения - из-за ограниченной площади фильтрующей перегородки.

2. Низкая плотность осадка - из-за природных ограничений силы гравитации.

3. Невозможность очистки хвостов обогащения от КЧ и ТДЧ - из-за технических ограничений в свойствах фильтрующей перегородки.

4. Высокие затраты (капитальные и эксплуатационные) на реализацию данного способа и т.д.

Известен способ сгущения хвостов обогащения (с одновременным их осветлением) с использованием химических реагентов (коагулянтов, флокулянтов), заключающийся в: приготовлении раствора химического реагента (РХР), его дозированной подачи в хвосты обогащения (в пульпу), смешивании РХР с пульпой и обеспечении условий его (РХР) эффективной работы, а также последующем удалении сгущенного осадка и отведении осветленной воды /Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. - Изд. 2-е. В 2-х кн.: Часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. - М.: Химия, 1995. – 400 с. Куренков В.Ф. Полиакриламидные флокулянты // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - №7. С. 57-63/.

Основными недостатками данного способа являются: - высокие капитальные (на строительство сгустителей и т.д.) и эксплуатационные (на приобретение химических реагентов) затраты;

- потенциально высокая экологическая опасность при транспортировке и хранении химических реагентов;

- сложность правильного выбора дозировки химического вещества - из-за зависимости дозировки от: концентрации ШЧ в пульпе, физико-химических свойств ШЧ (особенно КЧ), параметров (температура и т.д.) внешней среды;

- большой расход энергии при введении РХР в пульпу (перикинетическая стадия - интенсивное кратковременное перемешивания РХР с исходной суспензией и адсорбция полимера на поверхности раздела фаз твердое - жидкость) - из-за необходимости диспергирования РХР и обеспечения необходимой частоты столкновения частиц;

- длительность процесса укрупнения и роста флоккул (ортокинетическая стадия), когда они приобретают большую плотность и вес, а также оседают под действием сил гравитации. При этом важно, чтобы в один момент времени столкнулись частицы с поверхностями, покрытыми полимером. Поэтому данный процесс ускоряется при медленном перемешивании, когда соединение флоккул происходит постепенно (при высокой скорости перемешивания флоккулы могут разрушаться и отделяются друг от друга и при повторном соединении редко достигают оптимального размера и прочности);

- изменение физических свойств новых образований, т.к. процессы нейтрализации зарядов (коагуляции) и образования флоккул (флокуляции) настолько различны, что каждая из этих систем, где проводится удаление твердых веществ, имеет свои ограничения по физическим параметрам. Например, флокулирующая способность реагентов в промышленных дисперсных системах зависит от большого числа факторов, поэтому затруднена корректная оценка влияния отдельных факторов на флокулирующий эффект;

- уменьшение флокулирующей активности в процессе приготовления, хранения, транспортирования от места приготовления к сгустителю. Это обусловлено не только уменьшением молекулярной массы вследствие деструкции макромолекул, происходящей в результате химических, физических и микробиологических воздействий, но и увеличением компактности макромолекулярных клубков (глобул) в результате внутримолекулярного перераспределения водородных связей и т.д.

Известен способ безреагентной очистки воды и уплотнения осадка, заключающийся в практически полной - более 90% очистке от крупнодисперсных - размер части более 50 мкм, взвешенных веществ (ВВ), значительной - более 50% очистке от среднедисперсных - размер частиц от 5 мкм до 50 мкм, ВВ незначительной - менее 50% очистке от тонкодисперных (ТД) - размер частиц от 0,5 мкм до 5 мкм, ВВ, частичной - менее 10% очистке от КЧ, путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте, формирования в главном отстойнике (отстойнике для оборотных вод) бегущих гидроакустических волн (БГАВ) звукового диапазона частот (ЗДЧ) - в диапазоне частот от 16 Гц до 16 кГц и ультразвукового диапазона частот (УЗДЧ) - в диапазоне частот выше 16кГц; в полной очистке от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ, существенной очистке от ТДЧ, а также частичной очистке от КЧ в первом дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования бегущих гидроакустических волн (БГАВ) звукового диапазона частот (ЗДЧ) и ультразвукового диапазона частот (УЗДЧ); в полной очистке от СДЧ, практически полной очистке от ТДЧ, незначительной очистке от КЧ во втором дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования интенсивных стоячих гидроакустических волн (СГАВ) ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от ТДЧ, практически полной очистке от КЧ в третьем дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования интенсивных СГАВ ЗД и УЗД частот, а также дополнительной очистки от ВВ путем фильтрации воды через дренажные системы и прохождения через системы естественной аэрации воды кислородом, находящихся между всеми отстойниками; в полной очистке от КЧ в специальном сооружении - акустическом гидроциклоне (АГЦ) путем перемешивания и дегазации очищаемой воды при избыточным статическом давлении 3-5 атм, а также путем ее облучения интенсивными - с амплитудой звукового давления не менее 10⁵ Па на расстоянии 1 м от излучателя, СГАВ УЗДЧ на частоте, близкой к резонансной частоте газовых пузырьков за счет: акустической коагуляции, преимущественно, СДВВ и ТДЧЧ - в БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ (в главном и первом дополнительном отстойнике); акустической коагуляции, преимущественно, ТДВВ и КЧ - СГАВ ЗДЧ и УЗДЧ (во втором и третьем дополнительном отстойниках); акустической коагуляции, преимущественно КЧ, ТМ и солей - режиме акустической кавитации (в специальном сооружении): гравитационного осаждения ранее акустически коагулированных СДВВ, ТДВВ и КЧ (в главном отстойнике, в первом, втором и третьем дополнительных отстойниках, а также в специальном сооружении); акустического уплотнения осадка (в специальном сооружении) /Бахарев С.А. Способ очистки и обеззараживания оборотных и сточных вод. - Патент РФ №2280490, 2005 г., опубл. 27.07.2006, Бюл. №21. Диплом ФИПС в номинации: «100 лучших изобретений России»/.

К основным недостаткам данного способа относят:

1. Низкое качество сгущения осадка и осветления воды из-за наличия в исходной водной системе ТДЧ и КЧ.

2. Низкая производительность сгущения осадка и осветления воды из-за наличия в исходной водной системе ТДЧ и КЧ.

3. Высокая стоимость сгущения единицы объема (например, 1 м³) осадка и осветления единицы объема воды.

4. Громоздкость очистного сооружения и т.д.

Наиболее близким к заявляемому относится способ, выбранный в качестве способа-прототипа, заключающийся в очистке от КДЧ, СДЧ, ТДЧ (мелкодисперсных) и КЧ, планктона (ПЛТ) и водорослей (ВДР), а также от болезнетворных бактерий (ББ), тяжелых металлов (ТМ), нефтепродуктов (НПР) путем периодического (с чередованием режимов излучения и паузы) и последовательного по частоте формирования в отстойнике БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ, а также в смешивании грязненной промышленной воды с РХР (оксихлорида алюминия) предварительно приготовленным (из смеси химического реагента и воды) и акустически диспергированном (равномерно измельченным), в очистке от СДЧ, ТДЧ, КЧ, ББ, ПЛТ, ВДР и НПР в первом дополнительном отстойнике путем периодического и последовательного по частоте, формирования в отстойнике БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ, а также путем аэрирования очищаемой воды мельчайшими пузырьками воздуха; в очистке от ТДЧ, КЧ, ББ ПЛТ, ВДР и НПР во втором дополнительном отстойнике путем периодического и последовательного по частоте, формирования в отстойнике СГАВ ЗДЧ; а также путем аэрирования очищаемой воды мельчайшими пузырьками воздуха; в очистке от КЧ, ББ, ПЛТ и ВДР в специальном сооружении - магнитоакустическом гидроциклоне (МАГЦ) путем активного перемешивания воды во вращающемся гидропотоке при избыточном статическом давлении и облучении ее интенсивными гидроакустическими волнами ЗДЧ, а также низкочастотными (НЧ) и высокочастотными (ВЧ) электромагнитными волнами; заборе мокрого сгущенного осадка, его предварительную акустическую сушку до транспортной влажности, окончательную сушку безопасного осадка, раздельную фасовку безопасного и опасного осадка, а также их последующую транспортировку для глубокой переработки или утилизации /Бахарев С.А. Способ очистки и обеззараживания воды. - Патент РФ №2487838, 2011 г., опубл. 20.07.2013, Бюл. №20/.

Основными недостатками способа-прототипа являются:

1. Недостаточное качество сгущения осадка и осветления воды из-за наличия в исходной водной системе ТДЧ и КЧ.

2. Недостаточная производительность сгущения осадка и осветления воды из-за наличия в исходной водной системе ТДЧ и КЧ.

3. Высокая стоимость сгущения единицы объема (например, 1 м³) осадка и осветления единицы объема воды.

4. Потенциальная экологическая опасность из-за наличия остатков химических реагентов в сгущенном осадке и в осветленной воде.

4. Громоздкость очистного сооружения и т.д.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.

Технический результат предложенного способа заключается в эффективном (быстром и качественном) сгущении осадка и в эффективном (быстрой и качественной) осветлении (очистке от шламовых частиц) пульпы относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для окружающей природной среды (ОПС) в целом.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе сгущения пульпы с использованием акустических волн, включающем очистку пульпы от крупнодисперсных, среднедисперсных, тонкодисперсных и коллоидных шламовых частиц в грязевом отстойнике, смешивании в главном отстойнике ранее грубо осветленной пульпы с раствором химического реагента, предварительно приготовленным и акустически диспергированным при помощи гидроакустических волн ультразвукового диапазона частот с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя, механическом перемешивании пульпы с раствором химического реагента и одновременном облучении их в главном отстойнике, гравитационном сгущении осадка путем гравитационного осаждения ранее акустически и химически коагулированных шламовых частиц, заборе сгущенного осадка из главного отстойника и его предварительной акустической сушке до транспортной - не более 50% влажности, путем его облучения акустическими волнами звукового и ультразвукового диапазона частот с амплитудой акустического давления не менее 1 Па на расстоянии 1 м от соответствующего акустического излучателя, транспортировке сгущенного и акустически высушенного осадка и его последующем обезвоживании, транспортировке сгущенного и обезвоженного осадка для его глубокой переработки или утилизации, в качестве главного отстойника используют сгуститель, в котором пульпу с раствором химического реагента облучают гидроакустическими волнами звукового и ультразвукового диапазонов частот с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя, дополнительно осуществляют воздействие на пульпу в грязевом отстойнике при помощи гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот с амплитудой акустического давления не менее 10² Па на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя, дополнительно осуществляют воздействие на сгущаемый осадок при помощи гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот с амплитудой акустического давления не менее 10² Па на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя.

На фиг. 1 - фиг. 6 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ сгущения продуктов обогащения с использованием акустических волн. При этом: на фиг. 1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу реализации разработанного способа сгущения продуктов обогащения с использованием акустических волн; на фиг. 2 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к первому мобильному гидроакустическому модулю (ПМГАМ), установленному в районе грязевого отстойника; на фиг. 3 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к: второму МГАМ (ВМГАМ), установленному в районе приготовления РХР; к третьему МГАМ (ТМГАМ), установленному в районе ввода РХР в продукты обогащения; к четвертому МГАМ (ЧМГАМ), установленному в районе сгустителя; на фиг. 4 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к пятому МГАМ (ПТМГАМ), размещенному в районе грязевого бака.

Устройство применительно к сгущению продуктов обогащения с использованием акустических волн в процессе добычи алмазов (например, на горно-обогатительных комбинатах АК «АЛРОСА») содержит последовательно функционально соединенные: транспортный модуль (1) алмазосодержащей руды, являющийся первым входом обогатительной фабрики (ОФ), ОФ (2), горизонтальный пульповод (3), являющийся выходом ОФ (2), первый шламовый насос (4), грязевой отстойник (5) с первым разгрузочным устройством (6) и первым транспортером (7) сгущенного осадка, являющийся резервуаром для продуктов обогащения ОФ (2), вертикальный пульповод (8), являющийся первым входом сгустителя (10), второй шламовый насос (9), сгуститель (10), являющийся главным отстойником, второй транспортер (11) сгущенного осадка, являющийся первым выходом сгустителя (10), грязевой бак (12), являющийся резервуаром для сгущенного осадка, третий транспортер (13) сгущенного и акустически высушенного осадка, обезвоживатель осадка (14), четвертый транспортер (15) сгущенного и обезвоженного осадка, фасовочный модуль (16) сгущенного и обезвоженного осадка и транспортный модуль (17) сгущенного и обезвоженного осадка.

Устройство также содержит последовательно функционально соединенные: переливную трубу (18), являющуюся вторым выходом сгустителя (10), первый горизонтальный водовод (19), водный отстойник (20), являющийся резервуаром осветленной оборотной воды для ОФ (2), второй горизонтальный водовод (21), водяной насос (22) и третий горизонтальный водовод (23), являющийся вторым входом ОФ (2).

Устройство также содержит функционально соединенные: бак (24) для чистой воды, бак (25) для сухого химического реагента (СХР), бак (26) для приготовления РХР, бак (27) для хранения РХР, первая гибкая труба (28), насос (29) для перекачивания РХР и вторая гибкая труба (30), являющаяся вторым входом сгустителя (10).

Устройство также содержит: ПМГАМ (31), ВМГАМ (32), ТМГАМ (33), ЧМГАМ (34) и ПТМГАМ (35).

При этом ПМГАМ (31) содержит: первый гидроакустический канал (36) формирования, усиления и ненаправленного (направленного во все стороны) излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ, предназначенный, в первую очередь, для акустической коагуляции СДЧ и содержащий последовательно электрически соединенные: первый генератор (37) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₁, первый усилитель мощности (38) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₁ и первый ненаправленный гидроакустический излучатель (39) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₁; второй гидроакустический канал (40) формирования, усиления и направленного вперед-вниз излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₁, предназначенный, в первую очередь, для акустического (принудительного) осаждения разнодисперсных (КДЧ, СДЧ, ТДЧ и КЧ) исходных и ранее акустически коагулированных шламовых частиц (ШЧ) и содержащий последовательно электрически соединенные: второй генератор (41) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₁, второй усилитель мощности (42) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₁ и первый направленный вперед-вниз гидроакустический излучатель (43) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₁; третий гидроакустический канал (44) формирования, усиления и ненаправленного (направленного во все стороны) излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ, предназначенный, в первую очередь, для акустического сгущения осадка и содержащий последовательно электрически соединенные: третий генератор (45) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₁ и третий усилитель мощности (46) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₁ и второй ненаправленный гидроакустический излучатель (47) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₁.

При этом ВМГАМ (32) содержит: четвертый гидроакустический канал (48) формирования, усиления и ненаправленного (направленного во все стороны) излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте Ω₁, предназначенный, в первую очередь, для акустического перемешивания РХР (за счет акустического течения и т.д.) и акустической активации (за счет знакопеременного давления большой амплитуды) РХР, и содержащий последовательно электрически соединенные: четвертый генератор (49) гидроакустических сигналов на частоте Ω₁, четвертый усилитель мощности (50) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте Ω₁ и третий ненаправленный гидроакустический излучатель (51) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте Ω₁.

При этом ТМГАМ (33) содержит: пятый гидроакустический канал (52) формирования, усиления и ненаправленного излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте Ω₂, предназначенный, в первую очередь, для акустического диспергирования (равномерного измельчения частичек РХР в режиме акустической кавитации) РХР, вводимого в продукты обогащения, и содержащий последовательно электрически соединенные: пятый генератор (53) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте Ω₂, пятый усилитель мощности (54) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте Ω₂ и четвертый ненаправленный гидроакустический излучатель (55) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте Ω₂.

При этом ЧМГАМ (34) содержит: шестой гидроакустический канал (56)формирования, усиления и ненаправленного (направленного во все стороны) излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ, предназначенный, в первую очередь, для акустической коагуляции ТДЧ и содержащий последовательно электрически соединенные: шестой генератор (57) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₂, шестой усилитель мощности (58) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₂ и пятый ненаправленный гидроакустический излучатель (59) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₂; седьмой гидроакустический канал (60) формирования, усиления и направленного вперед-вниз излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₂, предназначенный, в первую очередь, для акустического (принудительного) осаждения разнодисперсных (СДЧ, ТДЧ и КЧ) исходных и ранее акустически коагулированных ШЧ и содержащий последовательно электрически соединенные: седьмой генератор (61) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₂, седьмой усилитель мощности (62) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₂ и второй направленный вперед-вниз гидроакустический излучатель (63) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₂; восьмой гидроакустический канал (64) формирования, усиления и ненаправленного (направленного во все стороны) излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₂, предназначенный, в первую очередь, для акустического сгущения осадка и содержащий последовательно электрически соединенные: восьмой генератор (65) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₂, восьмой усилитель мощности (66) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₂ и шестой ненаправленный гидроакустический излучатель (67) гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₂.

При этом ПТМГАМ (35) содержит: первый акустический канал (68) формирования, усиления и направленного сверху-вниз излучения акустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₃, предназначенный, в первую очередь, для акустического (механического) выдавливания (как из губки) свободной влаги из сгущенного в сгустителе (10) осадка и содержащий последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее 2-х каналов, генератор (69) акустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₃, первый многоканальный - по числу каналов генератора (69), усилитель мощности (70) акустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₃ и несколько - по числу каналов усилителя (70), идентичных друг другу первых направленных сверху-вниз по всей площади осушаемого до транспортной влажности ранее сгущенного в сгустителе (10) осадка, акустических излучателей (71) акустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₃; второй акустический канал (72) формирования, усиления и направленного вдоль всей поверхности осушаемого до транспортной влажности ранее сгущенного в сгустителе (10) осадка излучения акустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₄, предназначенный, в первую очередь, для акустического (механического) разрушения (как сильным ветром) приповерхностного диффузного слоя над сгущенным ранее в сгустителе (10) осадке и содержащий последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее 2-х каналов, генератор (73) акустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₄, второй многоканальный - по числу каналов генератора (73), усилитель мощности (74) акустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₄ и несколько - по числу каналов усилителя (74), идентичных друг другу вторых направленных вдоль всей поверхности осушаемого до транспортной влажности ранее сгущенного в сгустителе (10) осадка, акустических излучателей (75) акустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₄.

При этом грязевой бак (12), вблизи которого размещен ПТМГАМ (35), в простейшем случае содержит: герметичный корпус (76), внутри которого проходят: первый транспортер (7) со сгущенным в грязевом отстойнике (5) осадком; второй транспортер (11) со сгущенным в сгустителе (10) осадком, а также: втяжной вентилятор (77), размещенный в верхней части герметичного корпуса (76), вытяжной вентилятор (78), размещенный в нижней части герметичного корпуса (76), и промышленный кондиционер (79), обеспечивающий в герметичном корпусе (76) заданные параметры сушильного агента (температуру воздуха - не ниже +30°C и относительную влажность воздуха - не выше 50%).

Способ сгущения продуктов обогащения с использованием акустических волн реализуют следующим образом (фиг. 1-фиг. 4).

В процессе производственной деятельности (например, добыча алмазов на одном из горно-обогатительных комбинатов АК «АЛРОСА») алмазосодержащую руду при помощи транспортного модуля (1), являющегося первым входом ОФ, подают на ОФ (2). Одновременно с этим осветленную (О) оборотную промышленную воду (ОПВ) при помощи последовательно функционально соединенных: второго горизонтального водовода (21), водяного насоса (22) и третьего горизонтального водовода (23), являющегося вторым входом ОФ (2), из водного отстойника (20), являющегося резервуаром ООПВ для ОФ, подают на ОФ (2). При этом в процессе обогащения алмазов из алмазосодержащей руды и ООПВ формируют пульпу - загрязненную (3) ОПВ (ЗОПВ) - продукты обогащения, из которых нужно: выделить (сгустить) твердую часть - осадок и выделить (осветлить) жидкую часть - ОПВ.

В дальнейшем продукты обогащения (пульпу), содержащие: крупнодисперсные (КД) ШЧ (КДШЧ) размером l_кдшч - более 50 мкм и массой m_кдшч, среднедисперсные (СД) ШЧ (СДШЧ) размером l_сдшч - от 5 мкм до 50 мкм и массой m_сдшч, тонкодисперсные (ТД) ШЧ (ТДШЧ) размером l_тдшч - от 0,5 мкм до 5,0 мкм и массой m_тдшч, а также коллоидные (КЛ) ШЧ (КЛШЧ) размером l_клшч - менее 0,5 мкм и массой m_клшч, с выхода ОФ (2), благодаря горизонтальному пульповоду (3) и первому шламовому насосу (4), направляют в грязевой отстойник (5), являющийся резервуаром для продуктов обогащения ОФ (2).

Благодаря массе и соответствующей силе тяжести основную часть - более 75%, КДШЧ осаждают в осадок. Однако основная часть СДШЧ, а также все - 100%, ТДШЧ и все КЛШЧ из-за: незначительной массы (и, соответственно, незначительной силы тяжести), высокому (сотни - единицы тысяч куб.м/час) расходу пульпы (продуктов обогащения) и интенсивному ее перемешиванию в грязевом отстойнике (5) остаются во взвешенном состоянии. Кроме того, из-за недостаточной плотности осадка (сформированною под действием силы гравитации) он (осадок) занимает относительно большой объем в грязевом отстойнике (5), легко поднимается гидродинамическими потоками пульпы на поверхность и (тем самым) уменьшает полезный (используемый для осветления пульпы) объем грязевого отстойника (5).

В результате в сгустителе (10) для осветления такой (не качественно предварительно осветленной) пульпы потребуется применять большое количество дорогостоящих и экологически опасных при транспортировки и хранении химических реагентов (ХР). Кроме того, из-за ограниченного (размерами ОФ) объема сгустителя (10) и ограниченного (технологическим процессом) времени осветления пульпы в сгустителе (10) в сгущенном осадке и в ООПВ окажется большое количество остатка дорогостоящего и экологически опасного при транспортировке и хранении ХР.

Для того чтобы разгрузить сгуститель (10); повысить качество сгущения осадка и качество осветления ОПВ в грязевом отстойнике (5) и в сгустителе (10); уменьшить расход ХР для сгущения осадка и осветления ОПВ в сгустителе (10), а также минимизировать остаток ХР в сгущенном осадке и в ООПВ, вблизи грязевого отстойника (5) размещают ПМГАМ (31).

При этом с помощью последовательно электрически соединенных: первого генератора (37), первого усилителя мощности (38) и первого ненаправленного гидроакустического излучателя (39) первого гидроакустического канала (36) ПМГАМ (31) осуществляют формирование, усиление и ненаправленное излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₁ с амплитудой акустического давления на расстоянии 1 м от излучателя не менее 10² Па, под воздействием которых осуществляют акустическую коагуляцию разнодисперсных ШЧ (в первую очередь, СДШЧ) - за счет механического присоединения менее крупных и более подвижных ШЧ (например, СДШЧ) к более крупным и менее подвижным ШЧ (например, к КДШЧ). В результате возросшей (благодаря предварительной акустической коагуляции) силе тяжести разнодисперсные ШЧ (в первую очередь КДШЧ и СДШЧ) быстрее осаждают на дно грязевого отстойника (5).

Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: второго генератора (41), второго усилителя мощности (42) и первого направленного вперед-вниз гидроакустического излучателя (43) второго гидроакустического канала (40) ПМГАМ (31) осуществляют формирование, усиление и направленное вперед-вниз излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₁ с амплитудой акустического давления на расстоянии 1 м от излучателя не менее 10² Па, под воздействием которых осуществляют акустическое (принудительное) осаждение разнодисперсных (в первую очередь, КДШЧ и СДШЧ) исходных и ранее акустически коагулированных ШЧ. В результате (благодаря направленному вперед-вниз распространению фронта гидроакустической волны) разнодисперсные ШЧ (в первую очередь КДШЧ и СДШЧ) быстрее осаждают на дно грязевого отстойника (5).

Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: третьего генератора (45), третьего усилителя мощности (46) и второго ненаправленного гидроакустического излучателя (47) третьего гидроакустического канала (44) ПМГАМ (31) осуществляют формирование, усиление и ненаправленное излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₁ с амплитудой акустического давления на расстоянии 1 м от излучателя не менее 10² Па, под воздействием которых осуществляют акустическое сгущение осадка на дне грязевого отстойника (5).

В результате: практически все - более 95% КДШЧ и существенную часть - более 50% СДШЧ, осаждают в осадок на дно грязевого отстойника (5), а сам осадок существенно - более чем на 50% (по отношению к гравитационному уплотнению) сгущают (уплотняют). В дальнейшем: сгущенный осадок через первое разгрузочное устройство (6) и с помощью первого транспортера (7) сгущенного осадка направляют в грязевой бак (12) - для акустической сушки до транспортной влажности (не более 50%); грубо осветленную (очищенную, в первую очередь, от КДШЧ и от основной части СДШЧ) пульпу направляют, благодаря второму шламовому насосу (9), по вертикальному пульповоду (8) в сгуститель (10) - для тонкого осветления (для очистки, в первую очередь, от оставшейся части СДШЧ и всех ТДШЧ).

Одновременно с этим в баке (26) готовят раствор химического реагента (РХР) - путем перемешивания чистой воды, поданной из бака (24) для чистой воды, и сухого химического реагента (СХР), поданного из бака (25) для СХР. Затем РХР подают в бак (27) для хранения РХР.

Однако часть СХР недостаточно эффективно (из-за ограниченного времени, ограниченного объема бака и т.д.) перемешивают с чистой водой. В результате (из-за недостаточно эффективного растворения в РХР): частицы химического реагента в баках (26) и (27) недостаточно химически активны (что в дальнейшем снижает качество сгущения продуктов обогащения и качество осветления пульпы в смесителе), непроизвольно в баках (26) и (27) формируют осадок из остатков СХР (что в дальнейшем ведет к перерасходу дорогостоящего СХР) и т.д.

Для исключения этого с помощью последовательно электрически соединенных: четвертого генератора (49), четвертого усилителя мощности (50) и третьего ненаправленного гидроакустического излучателя (51) четвертого гидроакустического канала (48) ВМГАМ (32) осуществляют формирование, усиление и ненаправленное (направленное во все стороны) излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте Ω₁ с амплитудой акустического давления на расстоянии 1 м от излучателя не менее 10⁴ Па, под действием которых осуществляют (в первую очередь): акустическое перемешивания (в том числе на молекулярном уровне) РХР - за счет акустического течения и т.д., а также акустическую физико-химическую активацию (в том числе на молекулярном уровне) РХР - за счет знакопеременного давления большой амплитуды. В результате: весь СХР более эффективно перемешивают с чистой водой; активируют частицы химического реагента в баках (26) и (27); исключают формирование осадка из остатков СХР в баках (26) и (27).

В дальнейшем, благодаря последовательно функционально соединенным: первой гибкой трубе (28), насосу (29) для перекачивания РХР и второй гибкой трубе (30), являющейся вторым входом сгустителя (10), РХР подают в сгуститель (10), где его (РХР) смешивают с ранее (в грязевом отстойнике) грубо осветленной пульпой (грубо очищенными продуктами обогащения). В результате химического воздействия на поверхности ШЧ (в первую очередь на поверхности ТДШЧ и КЛШЧ) происходит их (данных ШЧ) укрупнение (химическая коагуляция) за счет компенсации однотипного поверхностного заряда на поверхности ШЧ.

Однако существенная - более 50% ТДШЧ и значительная - более 75% часть КЛШЧ из-за: незначительной площади поверхности (незначительной массы и силы тяжести), высокому (сотни - единицы тысяч куб.м/час) расходу пульпы (продуктов обогащения) и интенсивному ее перемешиванию в смесителе (10) остаются во взвешенном состоянии. Кроме того, из-за недостаточной плотности осадка (сформированного под действием силы гравитации) он (осадок) занимает относительно большой объем в смесителе (10), относительно легко поднимается гидродинамическими потоками пульпы на поверхность и (тем самым) уменьшает полезный (используемый для осветления пульпы) объем смесителя (5). Кроме того, из-за недостаточной химической активности РХР, в осадке сгустителя (10) остаются частицы СХР. В результате: не обеспечивают требуемое технологическим процессом качество сгущения продуктов обогащения и качество осветления ОПВ, что может привести к потере алмазов и чрезмерному износу оборудования; формируют недостаточно сгущенный (уплотненный) осадок из продуктов обогащения, что уменьшает рабочий объем сгустителя и снижает качество осветления ОПВ; чрезмерно расходуют дорогостоящий СХР и т.д.

Для исключения этого с помощью последовательно электрически соединенных: пятого генератора (53), пятого усилителя мощности (54) и четвертого ненаправленного гидроакустического излучателя (55) пятого гидроакустического канала (52) ТМГАМ (33) осуществляют формирование, усиление и ненаправленное (направленное во все стороны) излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте Ω₂ с амплитудой акустического давления на расстоянии 1 м от излучателя не менее 10⁴ Па, под действием которых осуществляют (в первую очередь): акустическое диспергирование (равномерное измельчение частичек РХР, в том числе на молекулярном уровне) - управляемая акустическая кавитация, а также акустическое впрыскивание РХР в продукты обогащения под акустическим давлением - акустическая форсунка. В результате: весь РХР более равномерно перемешивают в сгустителе (10) с продуктами обогащения (в том числе на молекулярном уровне); активируют частицы химического реагента в сгустителе (10); исключают формирование осадка из остатков СХР в сгустителе и т.д.

Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: шестого генератора (57), шестого усилителя мощности (58) и пятого ненаправленного гидроакустического излучателя (59) шестого гидроакустического канала (56) ЧМГАМ (34) осуществляют формирование, усиление и ненаправленное излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₂ с амплитудой акустического давления на расстоянии 1 м от излучателя не менее 10² Па, под воздействием которых осуществляют физическую (акустическую) и физико-химическую (акустико-реагентную) коагуляцию разнодисперсных ШЧ (в первую очередь, ТДШЧ и КЛШЧ) - за счет их присоединения друг к другу. В результате возросшей (благодаря предварительной коагуляции) силе тяжести разнодисперсные ШЧ (в первую очередь ТДШЧ и КЛШЧ) быст