The perspectives of application of the simultaneous suspension thickening and clarifying by means of lamella sedimentation device

• Autorzy: Kowalski W. P. , Kołodziejczyk K. , Zacharz T.

Warianty tytułu

PL

Perspektywy zastosowania jednoczesnego zagęszczania i klarowania zawiesin za pomocą wielostrumieniowego urządzenia sedymentacyjnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the article the authors present the results from the research on the simultaneous highly-efficient clarifying and thickening of suspension after flotation from hydro-sludge circulation in KGHM "Polska Miedź" S.A. The method of simultaneous clarifying and thickening is based on the use of multiflux sedimentation: counter-current in clarifying zone and co-current in the thickening zone. The authors present in detail the stand construction, which is based on the above-mentioned conception. The research results confirmed that simultaneous process in one device is possible to be reached and the results are not worse than in two processes, which are realised in two separate devices. The research showed also that the multiflux sedimentation could be used to realise both processes simultaneously with very good effects in clarifying and thickening. The research showed that the co-current multiflux sedimentation could be used to intensify thickening of suspension with a very smali graining with a simultaneous high efficiency of suspension clarifying. In the research the authors reached over ten-times thickening level in the compression zone which was simultaneously, a few times higher than the usual thickening level reached without the use of co-current sedimentation. The above research was confirmed by: the theoretical calculations, computer si-mulations and pilot scalę tests. Therefore, it can be said that morę demanding requirements introduced by the environmental protection regulations need efficient systems and the above systems seems to be advi-sable and possible to exploitation in the above mentioned processes. In the closed water circles, the number of needed devices could be limited, and conseąuently, the technological process would be less energy consuming. Application of one device giving suspension purifying results at the same or higher level as it is in two separate devices would let decrease the necessary area needed to build a few devices, especially huge Dorr settling tanks. Additionally the unit cost of the described device would be lower than cost of traditional thickeners.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad jednoczesnym wysokosprawnym klarowaniem i zagęszczaniem zawiesiny poflotacyjnej z obiegu wodno-mułowego Kombinatu Górniczo-Hutniczego Miedzi S.A. Metoda jednoczesnego klarowania i zagęszczania jest oparta na zastosowaniu sedymentacji wielostru-mieniowej: przeciwprądowej w odniesieniu do klarowania zawiesiny i współprądowej w odniesieniu do zagęszczania zawiesiny. Istota połączonego układu sedymentacji współprądowej i przeciwprądowej polega na rym, że zawiesinę doprowadza się do centralnej części położonej między umieszczoną wyżej przeciwprądową warstwą pakietów oraz położona pod nią warstwą pakietów, w których zachodzi sedymentacja współprądowa. Badania obejmowały badania statyczne procesu sedymentacji w pionowych i pochylonych cylindrach oraz badania laboratoryjne w modelu osadnika wielostrumieniowego. Przedstawiono także szczegółowo budowę stanowiska opartego na powyższej koncepcji. Zagęszczanie drobnoziarnistych zawiesin stanowi jeden z trudniejszych problemów technologicznych w przeróbce surowców mineralnych Na obecnym poziomie rozwoju techniki, problem klarowania drobnoziarnistych zawiesin w urządzeniach sedymentacyjnych oraz w wysokosprawnych osadników Dorra wypełnionych wkładami wielostrumieniowymi można uznać za zadowalająco rozwiązany. Problemem, który doczekał się wielu cząstkowych rozwiązań, lecz nadal oczekuje na rozwiązanie kompleksowe jest utylizacja odpadów, zwłaszcza odpadów w postaci wysoko uwodnionych osadów, stanowiących wylew z osadników Dorra. Osady te stanowią uciążliwy materiał, którego składowanie w stawach o olbrzymiej powierzchni (Żelazny Most) pociąga za sobą wysokie koszty wymierne oraz trudne do obliczenia koszty niewymierne związane z degradacją środowiska. Głównymi przyczynami obecnego stanu jest wysokie uwodnienie osadów oraz ich ilość sięgająca kilku tysięcy metrów sześciennych w ciągu godziny, a ponadto wysokie koszty kompleksowej utylizacji trudne do porównania z niewymiernymi stratami ekologicznymi. Współcześnie problem odwadniania zawiesin hutniczych jest technicznie możliwy do rozwiązania. Wymagałoby to budowy wielu zagęszczaczy grawitacyjnych, których koszt jednostkowy wynosi obecnie 2-3 mln zł. Dlatego też zdecydowano się na badania prezentowane w powyższym artykule. Wyniki badań potwierdziły, że jest możliwe jednoczesne prowadzenie dwóch procesów w jednym urządzeniu, przy czym wyniki nie są gorsze od procesów prowadzonych dotychczas w dwóch osobnych urządzeniach. Wyniki badań potwierdziły także, że sedymentacja wielostrumieniowa może być wykorzystana do realizacji obydwu procesów jednocześnie z efektami zarówno w odniesieniu do klarowania jak zagęszczania zawiesiny. Badania wykazały, że wielostrumieniowa sedymentacja współprądowa może być z powodzeniem stosowana do intensyfikacji procesu zagęszczania zawiesin o bardzo drobnym uziarnieniu przy jednoczesnym zachowaniu bardzo dobrej efektywności ich klarowania. W badaniach uzyskano nawet ponad dziesięciokrotny stopień zagęszczenia w strefie kompresji i zarazem kilkakrotnie wyższy od uzyskiwanego zwykle bez stosowania współprądowej sedymentacji. Powyższe badania zostały również potwierdzone w obliczeniach teoretycznych i symulacjach komputerowych oraz badaniach w skali ułamkowo-technicznej. Dlatego też można stwierdzić, że przy zaostrzających się przepisach ochrony środowiska układy takie byłyby bardzo pożądane i możliwe do wykorzystania w wyżej wymienionych procesach. W zamkniętych obiegach wodnych można by zmniejszyć liczbę potrzebnych urządzeń, w wyniku czego proces technologiczny byłby znacznie mniej energochłonny. Stosowanie jednego urządzenia dającego rezultaty oczyszczania zawiesiny na tym samym lub lepszym poziomie, co dwa osobne urządzenia, pozwoliłoby na zmniejszenie obszaru potrzebnego na posadowienie kilku urządzeń, a w szczególności dużych osadników Dorra oraz koszt jednostkowy takiego urządzenia byłby znacząco mniejszy od kosztów tradycyjnych zagęszczaczy.

Słowa kluczowe

EN

sedimentation; thickening; lamella devices

PL

sedymentacja; zagęszczanie; wielostrumieniowe urządzenia sedymentacyjne

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, nr 4
• Strony: 509--529
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowalski W. P.

• AGH University of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering and Robotics, Faculty of Technological Devices and Environmental Protection, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Kołodziejczyk K.

• AGH University of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering and Robotics, Faculty of Technological Devices and Environmental Protection, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Zacharz T.

• AGH University of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering and Robotics, Faculty of Technological Devices and Environmental Protection, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Boycott A.E., 1920: Sedimentation of Blood Corpuscles. Naturę, 104, 53.
• [2] Brandt S., 1998: Analiza danych. Metody statystyczne i obliczeniowe.
• [3] Bryczkowski A.,Hehlmann J., Kujawska E., 2003: Badania procesu sedymentacji w osadnikach z wypełnieniem płytowym i profilowym. Inż. i Ap. Chem. 5, 32-34.
• [4] Bryczkowski A., Kujawska E., Hehlmann J., 2004: Separacja zawiesin w osadniku płytowym o przepływie krzyżowym. Inż. Chem. i Proc., t. 25/3/1, 739-744.
• [5] Draper N.R., Smith H., 1973: Analiza regresji stosowana. PWN, Warszawa.
• [6] Gęga J., Kowalski W.P., Mięso R., Kołodziejczyk K., Zacharz T., 2000: Badania nowych konstrukcji wielostrumieniowych urządzeń sedymentacyjnych. Mat. II Konf. Naukowo-Technicznej nt. „Problemy Utylizacji Odpadów w Hutnictwie Żelaza i Stali”, Kraków, 27-32.
• [7] Hazen A., 1904: On Sedimentation. Trans, ASCE, 53 45-88.
• [8] Kowalski W.P., 1992: Podstawy teoretyczne projektowania osadników z wkładami wielostrumieniowymi. Zesz. Nauk. AGH, 1500, s. Mechanika, 27, Kraków, 132 s.
• [9] Kowalski W.P., Banaś M., Kołodziej czy k K., Mięso R., Zacharz T., 2002: Technologie wielostrumieniowe w ochronie wód. IV Forum Inżynierii Środowiska, [w:] Ekotechnologie XXI wieku, Monografia wyd. przez Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej, Nałęczów, 87-97.
• [10] Kowalski W.P., Kołodziejczyk K.,Zacharz T., 2001: Badania wielostrumieniowej sedymentacji współprądowej. Inż. Chem. i Proc., t.22, 777-782.
• [11] Kowalski W.P., Kołodziejczyk K., Zacharz T., 2002a: Konstrukcja modelu osadnika z przeciwprądowym i współprądowym wypełnieniem wielostrumieniowym. Problemy Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 6, 165-172.
• [12] Kowalski W.P., Kołodziejczyk K., Zacharz T., 2002b: Badania wpływu kąta pochylenia przewodów wielostrumieniowych na prędkość sedymentacji w procesie zagęszczania zawiesin. Zesz. Nauk. Politechn. Białostockiej, seria: Budowa i Eksploatacja Maszyn, z. 9, Białystok, 261-268.
• [13] Kowalski W.P., Kołodziejczyk K., Zacharz T., 2003a: Application of CFDesign software to visualization of flow suspension in a prototype settling tank. Proceedings of the VIIth International Conference CADSM 2003 on the “The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronic”, Lviv-Slavske, Ukrainę, 473-477.
• [14] Kowalski W.P, Kołodziejczyk K., Zacharz T., 2003b: Modelowanie przepływu w pakietach wielostrumieniowych z użyciem metod CFD. Inż. i Ap. Chem. 3, 98-100.
• [15] Kowalski W.P., Kołodziejczyk K., Zacharz T., 2003c: Projekt urządzenia do klarowania i zagęszczania zawiesin wykonany z wykorzystaniem metod CFD. Inż. i Ap. Chem. 5 116-118.
• [16] Kowalski W.P., Kołodziejczyk K., Zacharz T., 2003d: The use of CFD in the design of multisteam settling tanks. Mat. I-szej Polsko-Ukraińskiej Konferencji nt. „Współczesne technologie wytwarzania oraz modelowania”, „Wisnyk Technologicznego Uniwersytetu Podola”, 173-180.
• [17] Kowalski W.P, Mięso R., Banaś M., Kołodzi ej czy k K., Zacharz T., 2003: The New Constructions of Lamella Sedimentation Clarifiers and Thickeners. Proc. of the Polish-Romanian Conference “The Selected Problems of the UMM Activity on the Area of Environmental Protection and Engineering”, AGH, The Walery Goetel School of Environmental Protection and Engineering, Cracow, 84-91.
• [18] Stanisz A., 2001: Regresja krokowa. Medycyna Praktyczna, 7.