將聚合物注入運載固體顆粒懸濁液的管道中然后在其中混合的裝置,和實施所述裝置的方法
【專利說明】將聚合物注入運載固體顆粒懸濁液的管道中然后在其中混合的裝置，和實施所述裝置的方法
[0001]本發明涉及一種裝置，該裝置可能以優化方式內嵌注入水溶性聚合物到運載固體顆粒懸濁液的管道中并混合這些水溶性聚合物與所述懸濁液。所述裝置由此能夠提高所述固體顆粒在水中的懸濁液的絮凝作用。本發明的另一主題是實施所述裝置的方法。
[0002]在運載固體顆粒在水中的懸濁液，特別是洗礦液或者泥漿的管道中內嵌絮凝已經熟知超過50年。然而，盡管做了改進，現在仍未獲得凝聚劑的最優使用。
[0003]“固體顆粒在水中的懸濁液”尤其是指所有類型的泥漿，如，例如城市污泥、源于造紙或糧食加工業的泥漿、鉆井泥、工業泥漿和所有的礦料和源于開礦的廢品，如，例如煤礦、金屬礦或瀝青砂處理產生的泥漿。這些懸濁液通常包含與水混合的有機和/或礦物顆粒，如泥土、沉淀物、沙子、金屬氧化物等。
[0004]最早的內嵌絮凝方法包括將稀溶液直接注入運載固體顆粒在水中的懸濁液的管道中。該系統隨后通過設有靜態混合器或涉及水再循環混合的同軸多點注入得以改進。可以提及的有納爾科的Pareto?(Nalco’ s Pareto?)混合技術和溫德造紙濕部技術的Trump jet? (ffetend Technology’ s Trump jet?)產品，兩者均主要在造紙工業使用。
[0005]問題是混合和隨后的絮凝需要固體顆粒在水中的懸濁液和凝聚劑可與彼此接觸特定長度的時間。此外最重要的是，速為1-3米每秒下操作。這種接觸是在抽漿線的高剪切力下獲得的，通常在流
[0006]已經進行過通過調整和優化注入點來嘗試解決這個問題，但是，因為混合和絮凝步驟同時發生，所以在技術上無法獲得一種令人滿意的結果。所述懸濁液不是完全絮凝的、游離的且存在未使用的殘留凝聚劑。這意味著有必要使用過量的凝聚劑以獲得所有顆粒的同步完全絮凝和所有剪切破碎的絮凝物的完全絮凝(再絮凝)。
[0007]與實驗測試相比較，取決于流體的速度，凝聚劑的消耗可高達30% -100%。
[0008]另一個方法是在靠近輸出點一定距離處引入內嵌機械式混合器以最大程度降低已形成的絮凝物的降解。事實上，已注意到如果泥漿和凝聚劑混合良好的話，絮凝本身就變得迅速且均一。為了實現這個，在管道中的彎管上使用了泵、攪拌箱、攪拌器。采用專利US5，993，670所述的技術已經獲得重要的改進。
[0009]這個設備包括安裝在管道內，與之呈直角的攪拌器，該攪拌器利用變速裝置優化從而能夠以高的邊緣速度旋轉。將凝聚劑通過沿其長度有穿孔的攪拌槳葉注入。
[0010]消耗的凝聚劑的數量已有相當程度的降低，特別是對于離心機或帶式過濾機或疏浚淤泥的處理前的城市污泥。
[0011 ] 然而，這個設備存在兩個涉及缺陷，這意味著它不能完全解決所提出的問題:
[0012]-通過驅動軸注入效果有限，因為混合時間非常短，這意味著需要獲得非常高的速度以獲得最優的結果。這些高的速度可引起泥漿被磨碎，這樣就提高了它的比表面積且使得它更難于被處理。
[0013]-因為凝聚劑或者凝結劑的流速變化，沿著軸長注入是不均一的，且不可能為了優化而在操作期間改變穿孔的直徑。
[0014]文獻US2004/013032A4描述了一種內嵌混合器，它包含設有接納化學注入管道的凸緣的管道。在這個凸緣的下游，有在流體的作用下旋轉的攪拌器。沒有描述到轉子的驅動器件。
[0015]文獻W097/46310描述一種插入運載高濃度的造紙纖維的管道中的混合器。目的是產生高的剪切力以降解纖維且使它們與化學試劑接觸。所述混合器是轉子/定子的形式，從而能產生高剪切力。如前所述，絮凝不需要高的剪切力，因此在那篇文獻中描述的轉子/定子系統不適合。
[0016]文獻EP 280 234與前述文獻涉及相同的技術領域。它描述了一種在造紙纖維循環的管道內產生高剪切力的混合系統。所述管道還包含一個接口，化學物質通過該接口可被引入。攪拌器是形成閥的雙轉子的形式。同前一篇文獻一樣，這個系統也不適于絮凝。
[0017]因此，為處理固體顆粒在水中的懸濁液，有必要開發新的系統來改善沿線加入的凝聚劑的效果。
[0018]申請人開發了一種解決這個問題的裝置，其很好的分開了注入階段和輔助混合階段。
[0019]因此，本發明的一個主題是將聚合物注入運載固體顆粒懸濁液的管道中然后在其中混合聚合物的裝置。
[0020]所述裝置包括下組:
[0021]-至少一個接納聚合物注入管道的凸緣，
[0022]-包括轉子的攪拌器，具有至少一個與流體呈直角設置的攪拌槳葉，所述轉子通過驅動裝置旋轉地驅動。
[0023]換言之，攪拌器僅包含單個轉子，其中至少一個槳葉設置成與流體呈直角。這能確保均勻一致的混合，不存在打碎剪切獲得的絮凝物的任何風險。
[0024]根據第一實施方式，所述裝置為一定長度的管道形式，它在兩端開口，從而能插入運載待處理懸濁液的管道中，所述長度的管道沿著懸濁液流動的方向接連設置，設有至少一個接納聚合物注入管道的凸緣和攪拌器。
[0025]事實上，該長度管道的直徑為50-1000mm，優選地為100_500mm。
[0026]在第二實施方式中，本發明的裝置沿著懸濁液流動的方向包含兩個單獨的元件，它們分別是接納聚合物注入管道的凸緣和攪拌器。它們各自分別被嵌入管道中。當管道的直徑太大(大于12英寸，事實上約20-40英寸)時，這個布局特別有利。實際上，在這些情況下，管道部分的安裝傾向于降低產生問題的管道的剛度。
[0027]事實上，在這個實施方式中，攪拌器通過凸緣被插入管道中，凸緣的直徑對應約為主管道直徑的一半。
[0028]這個實施方式在造紙中尤其有優勢。所述裝置隨后優選地設置在離心屏后，這使得接著進行的絮凝不會破壞如此形成的絮凝物。
[0029]與實施方式無關，轉子的驅動裝置也被稱為“運輸攪拌軸”，它優選地:
[0030]-或者是直接安裝在攪拌軸上的馬達；
[0031]-或者是皮帶輪系統和馬達，尤其是高功率馬達。
[0032]優選地，根據待處理的產品或者線路壓力，所述馬達軸配置簡單的或一對機械搗固(mechanical packing)或密封壓蓋。
[0033]在具體的實施方式中，所述搗固通過與軸相對的金屬或同軸塑料板保護，且位于距軸約一毫米。在這些情況下，使用水供給渠道對搗固和板之間的空間供水，該水供給渠道是為此安裝的。
[0034]根據另一特征，馬達功率可調整。此外，攪拌器的旋轉速度優選地通過變速裝置調節，以最優化絮凝。
[0035]根據另一特征，攪拌器設有兩個或四個攪拌槳葉。它們的形狀優選為長方形的、圓形的或者梯形的且它們的表面積為運載待處理懸濁液的管道的內部橫截面的0.2-0.9倍，優選地0.3-0.7倍。
[0036]根據另一特征，本發明裝置優選地包括兩個或三個凸緣，它們各自接納聚合物注入管道，從而通過在攪拌器的不同距離上注入聚合物來優化絮凝。這些凸緣是如下布置的:從攪拌軸量起，第一凸緣布置在相當于管道內徑兩倍的距離上，第二凸緣在相當于管道內徑4倍的距離上和第三凸緣在相當于管道內徑6倍的距離上。在大多數情況下，遠于此距1?，效率不再進一步提尚。
[0037]管道各凸緣優選地由兩個同軸管組成，優選是穿孔的外管和可移動且縱向開槽的且可逐步地關閉第一個管中孔洞的內管。那意味著聚合物可被計量且能夠產生凝聚劑沿著注入管道的長度良好分布而必要的壓降。
[0038]本系統允許實質性的調整，尤其是依賴于待處理產品、懸濁液的濃度與粘度和流體的速度。具體地，它允許改變注入點和注入的聚合物量，如此在測試時和當泥漿的組成和濃度變化的工業作業期間，為操作者提供了很大程度的靈活性。
[0039]本領域技術人員知曉如何改變裝置以充分利用懸濁液處理性能的最優化結果。
[0040]本發明的另一個主題是運載固體顆粒懸濁液的管道，它配置上文描述的所述裝置。
[0041]所述裝置在管道上的位置相比于正常的注入優選地更靠近輸出端。典型地，從其輸出點量起，所述裝置插在相當于所述管道直徑的5-50倍距離的管道上。
[0042]本發明的另一主題是實施上文描述的裝置的方法和，具體地，一種內嵌處理方法，包括使用這個裝置將水溶性聚合物注入運載固體顆粒在水中的懸濁液的管道中和隨后在所述管道中混合它。
[0043]更具體地，本發明的主題是一種絮凝固體顆粒的懸濁液的方法，所述懸濁液被實施上述裝置的管道運載，所述方法包括: