Скорость падения для метода гравитации

ОПРЕДЕЛИТ СКОРОСТЬ ПАДЕНИЯ ДЛЯ МЕТОДЫ ГРАВИТАЦИИ

Сгущением называются операции обезвоживания мелкозернистых пульп и суспензий, основанные на расслоении их путем осаждения взвешенных в пульпах твердых частиц под действием силы тяжести и отделения их в виде осадка – сгущенного продукта от жидкости слива.

Для сгущения применяют: 1. Устройства и аппараты, в которых расслоение пульпы происходит под действием силы тяжести (пирамидальные, конусные, цилиндрические сгустители, шламовые бассейны, пруды); 2. Аппараты, в которых расслоение пульпы происходит под действием центробежной силы (гидроциклоны-сгустители, осадительные центрифуги).

В верхних слоях пульпы в аппаратах, где осаждение происходит под действием силы тяжести, концентрация твердых частиц обычно невысокая, и поэтому частицы осаждаются в условиях свободного падения с максимальной скоростью, зависящей от крупности и плотности или от удельного веса частиц.

Скорость осаждения твердых частиц шарообразной формы в условиях свободного падения может быть определена по известным формулам:

а) по формуле Стокса для частиц размером <0,1мм

[pic 1]                (24)

б) по формуле Аллена для частиц размером 0,1-1,5 мм

[pic 2]                (25)

где           d – диаметр частиц, см.;

                    [pic 3]- плотность частиц, г/см3;

                    [pic 4]-  вязкость жидкости (воды – 0,01 пз).

По мере увеличения концентрации частиц в нижних слоях пульпы скорость осаждения их уменьшается. Когда концентрация частиц достигает определенного предела, осаждение их происходит в условиях стесненного падения, характеризуемого оседанием частиц всей массы. При этом крупные, быстро оседающие частицы, задерживаются в своем падении мелкими частицами и осаждаются вместе с ними.

При уплотнении осадка концентрация твердых частиц достигает максимума, а скорость осаждения их приближается к нулю.

Скорость стесненного осаждения частиц может быть выражена уравнением.

[pic 5],                        (26)

где     К – коэффициент снижения скорости свободного осаждения частиц в стесненных условиях,

        Величина коэффициента К зависит от многих факторов, влияние которых трудно поддается учету, поэтому обычно для расчетов сгустителей скорость осаждения твердых частиц в пульпе определяют опытным путем.

 Необходимая поверхность сгущения определяется по формуле:

[pic 6],                        (27)

где         Q – количество твердого в пульпе;

f – удельная поверхность сгущения.

[pic 7],                        (28)

        где         а – отношение жидкого к твердому в исходной пульпе;

                в - отношение жидкого к твердому в сгущенном продукте;

к – коэффициент эффективного использования поверхности сгущения (0,7-0,8);

[pic 8] – плотность жидкости (воды – 1)

Подвергаемые сгущению суспензии разделяют по крупности взвешенных в них твердых частиц на следующие типы: грубые суспензии, содержащие частицы крупностью >100 км; тонкие суспензии с частицами от 0,5 до 100 мкм; мутные с частицами от 0,1 до 0,5 мкм; коллоидные растворы с частицами 0,1 мкм (1 мм – 1000 мкм).

Твердые частицы в грубых суспензиях легко осаждаются под действием силы тяжести собственной массы. В тонких, мутных и коллоидных суспензиях частицы под действием силы тяжести почти не осаждаются.

Для ускорения осаждения твердых частиц в тонких суспензиях и мутностях в пульпы добавляют различные реагенты, вызывающие коагуляцию или флокуляцию, т.е. слипание диспергированных в суспензии мельчайших частиц под действием молекулярных сил сцепления и образование из них хлопьев – относительно крупных, быстро оседающихся агрегатов.