從斯托克斯定律知道，顆粒的沉降速度vg與顆粒的直徑成平方關(guān)系，與顆粒和液體的密度差成正比，與液體粘度成反比，為使分離操作變得容易進(jìn)行，對于一些分離難度較大的物料，常設(shè)法通過物理和化學(xué)的方法，使顆粒直徑增大、液體粘度減小和固液密度差增大。另外，為了提高設(shè)備的處理能力和降低物料對設(shè)備的磨損，也應(yīng)采用相應(yīng)的增濃、預(yù)濃縮與防磨損的措施。
一、 用化學(xué)或物理方法增大懸浮液的顆粒
化學(xué)預(yù)處理主要是凝聚法和絮凝聚法，物理預(yù)處理為結(jié)晶、溫度調(diào)節(jié)、陳化、冷凍和引入摻合劑等，以改變懸浮液的性質(zhì)。用化學(xué)方法增大懸浮液顆粒的處理技術(shù)有以下幾種。
1、凝聚法
用無機(jī)電解質(zhì)，如明礬、石灰、二價(jià)、三價(jià)鐵鹽，鋁鹽等作為凝聚劑，加入到懸浮液中，由于它們的電離作用，減小了顆粒表面的效電位，使小顆粒相互凝聚變成了大顆粒。
2、 絮凝法
由于有機(jī)高分子聚合物的直鏈具有高的正電荷或負(fù)電荷，它們自相排拆，但能吸引異性的表面帶電粒子，形成絮凝粒子。
3、 凝聚、絮凝混合法
由于懸浮液中懸浮顆粒的種類、粒度和濃度，懸浮液中溶解離子的成分和濃度；凝聚和絮凝過程中液相的pH值和溫度，各種絮凝劑的投入順序以及攪拌的強(qiáng)度和時(shí)間等對凝聚和絮凝的效果都有影響，因此，凝聚和絮凝過程是非常復(fù)雜的。對于某種懸浮液采用的絮凝劑和加入劑量，都只能靠攪拌試驗(yàn)決定，試驗(yàn)設(shè)備一般采用定時(shí)變速多組攪拌機(jī)。
無機(jī)絮凝劑和高分子絮凝劑配合使用在液固分離中的應(yīng)用越來越廣，其作用機(jī)理是無機(jī)絮凝劑通過中和作用使膠體脫穩(wěn)形成小顆粒，高分子絮凝劑后加入懸浮液中，主要起吸附架橋及絮體捕羅作用，以形成易沉淀的大顆粒，而且由于無機(jī)絮凝劑的作用，增大了高分子絮凝劑的吸著量，大大增加了層清液的澄清度，降低濃相體積。用這種方法枯降低藥劑的使用成本，提高凝聚效果。
對凝聚與絮凝處理效果的要求是：絮凝物的沉降速度要快；上層清液的澄清度要好；絮凝物的抗破碎強(qiáng)度要高或?yàn)V渣的可濾性要好；濾渣或絮凝物的脫水性能要好。
凝聚劑與絮凝劑的作用機(jī)理雖然不同，但當(dāng)劑量增加時(shí)，效果會(huì)逐漸改善，直到峰值特性點(diǎn)為止，劑量過多，效果反而減弱，因此必須控制在適當(dāng)?shù)膭┝糠秶鷥?nèi)。此外，絮凝劑的投加點(diǎn)和絮凝所需的時(shí)間也很重要，需通過試驗(yàn)確定。
二、通過溫度調(diào)節(jié)改善分離液的粘度和密度
如礦物和水的分離，二者在通常情況下密度均接近于1，但礦物油的密度隨著溫度的升高呈明顯下了的趨勢。因此可通過加溫來加大礦物油和水的密度差。如某礦物質(zhì)油t=20℃，ρ=1000㎏/m3; ρ=960㎏/m3。再如糖蜜加水稀釋，即可加大密度差，又可減小粘度。很多油品在室溫下粘度較高，但加熱后粘度明顯下降。
三、增稠和預(yù)濃縮處理
當(dāng)懸浮液的濃度很低時(shí)，如直接選用離心機(jī)，因處理量大，會(huì)使設(shè)備費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)加大。如果通過增稠和預(yù)濃縮，使懸浮液的濃度提高，處理量減小，再選用離心機(jī)，可使機(jī)型、投資以及運(yùn)行費(fèi)均減小。
常見的預(yù)濃縮方法有：重力沉降，篩分和旆液分離器等。具體應(yīng)用時(shí)還需根據(jù)工藝要求，經(jīng)濟(jì)分析綜合考慮。
四、 防磨損處理
有些物料在分離過程中對離心機(jī)的磨損較大，根據(jù)研究分析和試驗(yàn)結(jié)果，建議在進(jìn)入離心機(jī)前，先除去物料中較大的顆粒，這對改善離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的磨損有很好的效果。 |
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