187433. lajstromszámú szabadalom • Berendezés szilárd szemcsés anyagok szemcseméret és/vagy sűrűség szerinti frakcionálására
1 187 433 2 A találmány tárgya berendezés szilárd szemcsés anyagoknak fallal körülhatárolt térben függőlegesen és/vagy ferdén felfelé áramló fluidum mozgásával gátolt szelektív gravitációs ülepítésével történő szemcseméret és/vagy sűrűség szerinti elválasztására. Különféle ércek és ásványok feldolgozási technológiájában és általában a szilárd szemcsés anyagok feldolgozásával foglalkozó iparágak számos területén gyakori feladat a szilárd szemcsés anyagok szemcseméret és/vagy sűrűség szerinti frakcionálása. A művelet végrehajtását gyakran megnehezíti, hogy sűrű és adott esetben viszkózus szuszpenziókból illetve az elválasztás céljából felhasznált folyadék vagy gáz lehetőség szerinti minimális felhasználásával kell éles elválasztást biztosítani, ugyanakkor figyelembe véve a feldolgozandó termékek volumenét és értékét sokszor csak a nagy fajlagos teljesítményt biztosító és igénytelen megoldások alkalmazhatók. A szemcseméret szerinti frakcionálásra alkalmazható eljárások közül a szitálás csak nagyobb szemcseméretek esetén alkalmazható iparilag is megfelelő teljesítmény és üzembiztosság mellett. Kisebb szemcseméretek esetén a különféle szelektív ülepítési eljárások alkalmazása terjedt el. A közegáramlással gátolt szelektív ülepítési eljárásoknál részben vízszintes (pl. csúcskád), részben függőleges (pl. hidroszeparátor, pneumatikus frakcionáló) közegáramlást alkalmaznak, de az ismert megoldások többsége csak kis szilárdanyag koncentrációk és nagy fajlagos fluidum felhasználás mellett biztosít éles elválasztást. Sűrű, viszkózus közegből való szemcseméret szerinti elválasztásra használják a mechanikus segédenergiát alkalmazó különféle szereket, valamint a különböző gereblyés, spirális és tányéros osztályozókat, amelyeket nagy helyigényük és jelentős mechanikai igénybevételnek kitett mozgó alkatrészeik ellenére még napjainkban is elterjedten alkalmaznak az ércek és ásványok feldolgozásánál képződő zagyok elválasztására és mosására. Hasonlóképpen elterjedt mind a folyadék-, mind a gázáramban szuszpendált szemcsés anyagok sűrítésére és elválasztására a perdület keltette centrifugális erőt felhasználó különféle eszközök (pl. ciklon, hidrociklon, örvénycső) alkalmazása. Az elválasztás szelektivitása természetesen ezeknél az eljárásoknál is csekély, viszont fajlagos teljesítményűk nagy. A különféle eljárások alkalmazhatóságát illetően a technika állása megismerhető például Rumpf, H.: Mechanische Verfahrenstechnik, Carl Hanser Verlag, München-Wien, 1975, 96-102. o. és Szigyenko, P. M.: Izmelcsenyije v himicseszkoj promüslennosztyi, Moszkva, 1977, 247-317. o. munkájából. A nagyobb szelektivitású szétválasztás igénye miatt a közelmúltban jelentős fejlődés következett be a különféle ellenáramú tányéros, töltelékes és mozgóbetétes kolonnák alkalmazásában. Ezekkel az eljárásokkal biztosítható az éles elválasztás, azonban a fajlagos teljesítmények viszonylag alacsonyak és a tányéros, illetve töltelékes konstrukcióknál az eltömődési veszély, a mechanikusan vibráltatott, illetve forgóbetétes oszlopoknál pedig a bonyolult szerkezeti felépítés gátolja a hidrometallurgiai alkalmazások elterjedését. A tányéros, töltelékes és mozgóbetétes elválasztó oszlopok kapacitásának bizonyos mértékű növelésére és alkalmazási területének bővítésére jó lehetőséget ad a pulzáció; segédeljárás mindamellett a fajlagos teljesítményt és az üzembiztosságot alapvetően a tányérszerkezetek korlátozzák. Ebben a vonatkozásban a technika állásáról jó áttekintést ad például Karpacseva, Sz. M, és Zaharov, E. I. : Osznovü teorii i raszcsota pulszacionnüh kolonnüh reaktorov, Moszkva, 1980. munkája. Az ismert eljárások és berendezések hátránya az, hogy nagy szilárdanyag-tartalmú és/vagy viszkózus és/vagy nagyobb méretű szennyezőket tartalmazó anyagok feldolgozásánál a szemcseméret szerinti szelektiv elválasztás csak kis fajlagos teljesítmények és adott esetben mérsékelt üzembiztosság mellett biztosítható. Ugyanakkor általában nagy az elválasztáshoz bevezetett folyadék vagy gázfázis fajlagos felhasználása is, ami adott esetekben a közeg felhígítása miatt is hátrányos. A találmány célja olyan berendezés kidolgozása, amely nagy szilárdanyag-tartalmú és/vagy viszkózus és/vagy nagyobb méretű szennyező anyagokat is tartalmazó közegekben levő szemcsés szilárd anyagok esetében is nagy fajlagos teljesítménnyel, üzembiztosán és kis segédanyagfelhasználás, illetve hígítás mellett alkalmazható a szemcseméret és/ vagy sűrűség szerinti éles, szelektív elválasztásra. A találmány szerinti berendezés kidolgozása azon a meglepő felismerésen alapul, hogy ha a gravitációs erő hatására legalábbis részben függőlegesen és/vagy ferdén lefelé haladó szilárd szemcsés anyagot függőlegesen és/vagy ferdén felfelé haladó fluidum árammal olyan módon érintkeztetünk, he gy a fluidum áramlási irányában szakaszokra, az egyes szakaszokon belül pedig térrészekre osztott ülepítő tér térrészeiben a lefelé haladó és felfelé haladó anyagáramok térbeli elkülönítésével szepará'ó áramlásokat, az egymást követő szakaszok között pedig az elkülönített anyagáramok érintkeztetésével és felbontásával újraelosztó áramlásokat tartunk fenn, akkor az áramlási keresztmetszet szűkítését és az áramlás jelentősebb iránytörését eredményező tányérszerkezet, töltelék vagy mozgó betét alkalmazása nélkül is biztosítható a szemcseméret és/vagy sűrűség szerinti szelektív elválasztás, és az éles elválasztással egyidejűleg a nagy fajlagos teljesítmény, valamint a fokozott üzembiztosság külön segédenergia bevezetése (azaz mechanikus keverés, vibráltatás, pulzáltatás) nélkül is elérhető. E hatások bizonyos fokig azzal magyarázhatók, hogy a találmány szerinti eljárás alkalmazásánál térben elkülönítve és ciklikusan ismétlődő módon teremtjük meg az eltérő szemcseméretű és/vagy sűrűségű szilárd szemcsékben fokozatosan dúsuló, egymással ellentétes irányú anyagáramlások szeparálásának, illetve az ilyen módon elválasztott anyagáramokból a velük szállított, de méretük és/ vagy sűrűségük szerint a másik frakcióba tartozó „hibás” szemcsék kiválasztásának lényegében ellentmondó feltételeit. A szakaszonként ismétlődő, rendezetten keringő belső anyagáramlásokban a szemcsemozgások kedveznek a különböző méretű és/vagy sűrűségű szemcsék szeparálódásának. Az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
