Сгущение

СГУЩЕНИЕ (а. thickening; н. Eindickung; ф. epaississement, соncentration; и. соndensacion, соagulacion, espesamiento) — процесс отделения части жидкой фазы из пульп (суспензий) под действием сил тяжести, центробежной силы, магнитного поля с целью получения сгущённого продукта (осадка) и возможно более чистой жидкой фазы (слива).

Сгущение применяют для обезвоживания продуктов при обогащении полезных ископаемых, в гидрометаллургическом, химическом и других производствах. В результате сгущение получают осветлённую воду (чистый или замутнённый слив) и сгущённый (плотный) продукт. Сгущённый продукт подвергается дальнейшей переработке или складированию, а осветлённая вода может возвращаться в процессы обогащения.

Сгущение основано на осаждении твёрдых частиц под действием приложенной силы. Для процесса сгущения, протекающего под действием силы тяжести, характерно осаждение частиц в спокойном (ламинарном) потоке. Более интенсивно процесс сгущения проходит в поле центробежных и магнитных сил. Основные факторы, влияющие на сгущение, — минералогический и гранулометрический состав материала, плотность и форма частиц, плотность и вязкость жидкой фазы, температура и PH пульпы, содержание твёрдого компонента в исходной пульпе.

В результате осаждения твёрдых частиц верхние слои пульпы осветляются (освобождаются от твёрдой фазы), а частицы сосредоточиваются в нижних слоях и уплотняются. В жидких пульпах твёрдые частицы осаждаются быстрее, однако осадок вытесняет большее количество воды, что приводит к увеличению скорости восходящих потоков и выноса тонких частиц в слив. Самые тонкие частицы (шламы, илы) оседают медленно вследствие малой скорости падения и одноимённого электрического заряда, вызывающего отталкивание частиц. С повышением температуры скорость осаждения увеличивается. В зависимости от свойств пульпы и специально вводимых реагентов твёрдые частицы оседают раздельно или в виде агрегатов (флокул), что приводит к ускорению осаждения частиц. Образование агрегатов осуществляется на основе применения коагулянтов и флокулянтов. Коагулянты (известь, квасцы, хлорид кальция и др.) нейтрализуют электрические заряды тонких частиц (за счёт сил молекулярного и дипольного взаимодействия происходит агрегатирование частиц). Флокулянты (полиакриламид, крахмал и др.) адсорбируются на частицах и способствуют образованию механических связей между ними и как следствие — агрегатов (флокул). Применение флокулянтов более эффективно, т.к. интенсифицирует процесс осаждения в 4-6 раз. Сгущению подвергают пульпы с различной крупностью твёрдых частиц. В чёрной и цветной металлургии крупность сгущаемого материала составляет от 0,05 до 5 мм, в угольной промышленности от 0,045 до 5 мм.

Важной характеристикой процесса сгущения является содержание твёрдого компонента в сгущённом продукте и сливе. Например, в цветной металлургии может быть достигнуто содержание твёрдого компонента в сливе до 0,07 г/л, при сгущении апатитовых концентратов 2,7-5 г/л, железных концентратов 0,01-0,7 г/л. При сгущении промпродуктов и хвостов 0,1-7 г/л. Показатели сгущение определяются типом сгустителей, их размером, способом подачи материала.

Развитие процесса сгущения связывается с совершенствованием аппаратов с целью достижения максимально возможной степени сгущения за счёт оригинальных конструктивных решений, новых фокулянтов, совершенных методов коагуляции и ускорения осаждения твёрдых частиц.