Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng răng cào trong công nghiệp tuyển khoáng

Tuy nhiên, việc thiết kẻ, điều khiển và vận hành thiết bị lắng vẫn gặp phải nhiều sự cô không mong muốn khiển nước thải, nước thải không được xử lý đúng tiêu chuẩn yêu câu, gây ô nhiễm m

LÊ HÃI KIÊN

"NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ MÔ HÌNH HÓA QUÁ

TRÌNH LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ LẮNG RẰNG CÀO TRONG

CÔNG NGHIỆP TUYẾN KHOÁNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGANH KY ‘THUAT HOA HOC

Ha Noi — Năm 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOL

LÊ HẢI KIÊN

NGIIÊN CỨU TIIỰC NGIHỆM VẢ MÔ HÌNIT HÓA QUÁ TRÌNH LÀM

VIEC CUA THIET BI LANG RANG CAO TRONG CÔNG NGHIỆP

TUYEN KHOANG

Chuyên ngành : Kỹ thuật Hóa học

LUAK VAN THAC ST KHOA HOC

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

1.1.2 Các vùng làm việc trong thiết bi ing kiểu răng cảo 9

1.1.3 Các biển điều khiển của quá trình lắng trong thiết bị lắng răng cảo L1

1.2 Các phương pháp thiết kẻ thiết bị lắng răng cào đã 8 al

1.2.1 Phương pháp Mishler Bà = seated!

1.2.3 Phương pháp thiết kế dựa vảo lý thuyết lắng của Kynch 16

1.2.4 Phương pháp của Talmage và Fitch 18

1.3 Mé hinh hóa quá trình và thiết bị lắng “ 22x54 ‘i 29

1.3.2 Các phương trình cơ bản của quả trình lắng seee 24

1.3.3 Mô hình toản học quá trình lắng gián đoạn _

1.3.4 Mô hình toán học quá trình lắng liên tục : —

LẺ HAI KIÊN

=Ÿ=PŸEỄễỄễỄễ—ễ ———

3.5 Mô hình toán học quả trinh lắng liên tục vả ôn định í sone

1.4.1 Công nghiệp tuyển than SiSö:0iadigi5116E2 sess sss.31 1.4.2 Công nghiệp tuyển đồng 522 bó ceeee.32

CHUONG 2 THUC NGHIEM - KET QUA si8ggt0ssstssgssssosaj3đ

2.1 Mục tiêu nghiên cửu thực nghiệm 5 52 eseoo.34 2.2 Kết quả thực nghiệm mẫu nước thải của nhả máy tuyển than L 37

3.2.1 Xác định các thông số đặc trưng của hảm vận tốc lắng Vesilind 38 2.2.2 Xác định các thông só đặc trưng của hàm mật độ thông lượng rắn 41 3.2.3 Xác định các thông số đặc trưng của hảm ứng suất nén ép pha rắn 44

3.3 Kết quả thực nghiệm của mẫu nước thải của tuyên than II cece AO

2.3.1 Xác định các thông số đặc trưng của hảm vận tốc lắng Vesilind 48

3.3.2 Xác đỉnh các thông số đặc trưng của hảm mật độ thông lượng rắn 5] 2.3.3 Xác định các thông số đặc trưng của hàm ửng suất nén ép pha rắn 54

3.1.2 Quả trình lắng làm việc liên tục, ồn định -cs 252cc Š7

LẺ HAI KIÊN

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

3.2.3 Mô hình hóa quả trình thiết bị lắng làm việc liên tục, ôn định 61

3.2 Mô hình hóa thiết bị lắng nhả máy tuyển than II — Công ty tuyển than Cửa

3.3 Mô hình hỏa thiết bị lắng tuyển đồng - 22222 _

3.4 Phương pháp thiết kế thiết bị lắng răng cio 72 3.4.1 Sơ đồ thuật toán thiết kế thiết bị lắng răng cảo seo

3.4.2 Thiết kẻ thiết bị lắng tuyển than I ~ Công ty tuyên than Cửa Ông .73

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cửu của riêng tôi Các số liệu, kết

quả nêu trong luận văn là trung thực và nội dung này chưa từng được công bỏ trong,

bất kỉ công trình nghiên cứu nảo trước đỏ

Hà Nội, ngày 3 tháng 4 năm 2017

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

LỜI CẢM ƠN

Dé có thể hoàn thành luận văn thạc sĩ của mình, bên cạnh sự nỗ lực của bản

thân là sự quan tâm của các thấy cô giáo; sự động viên và ủng hộ của gia đình, bạn

bè trong suốt thời gian học tập nghiên cứu vả thực hiện đẻ tài

Xin bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc toi TS Nguyen Dang Binh Thanh va TS

Nguyễn Trung Dũng, những người đã dạy dỗ, hưởng dần tận tỉnh vả sâu sắc qua từng buổi thí nghiệm cũng như những buổi thảo luận về nội dung, phương pháp trong nghiên cứu khoa học vả thực hiện luận văn

Xin chan thành cảm ơn các quý thây cô ở Bộ môn Máy và Thiết Bị Công

Nghiệp Hoa Chat - Dâu Khí, Viện Kỹ Thuật Hỏa Học, Đại Học Bach Khoa Ha Nội

và các cán bộ tại Công ty tuyên than Cửa Ông đã dạy dỗ và giúp đỡ tôi trong suốt

thời gian học tập và làm luận văn

Tôi cũng xin bảy tỏ lòng biết ơn đến gia đỉnh vả bạn bè, những người đã không ngừng động viên, hỗ trợ vả tạo mọi điều kiên tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian

học tập và thực hiện luận văn

Cuỗi cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên Phỏng thí nghiêm Máy

vả thiết bị công nghiệp hóa chất đã hồ trợ cho tôi rất nhiều trong suốt quá trình học

tập, nghiên cứu vả thực hiện đề tải luận văn thạc sĩ

Ti xin chan thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 3 tháng 4 năm 2017

Học viên

Lê Hải Kiên

=Ÿ=PŸEỄễỄễỄễ—ễ ———

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bang 1.1: Các thông số của thiết bị lắng răng cảo nhà máy tuyển than 1 32

Bảng 2.1: Thời gian tương ứng chiều cao lắng của nước thải tuyển than I 37 Bảng 2.2: Hàm lượng pha rắn ¢, vả vận tốc lắng v, của tuyên than L 39

Bảng 2.3: Các thông số đặc trưng k và n của mâu nước thải tuyển than I 41

Bảng 2.4: Mật đô thông lượng pha rẫn của mẫu nước thải tuyển than .42

Bảng 2.5: Các thông số đặc trưng u„ và e của mâu nước thải tuyên than L 43

Bảng 2.6: Các thông số đặc trưng ơ vả của mẫu nước thải tuyên than T 45

Bảng 2.7: Thời gian tương ứng chiều cao lắng của nước thải tuyên than H 47

Bang 2.8: Ham lượng pha rắn ¢, và vận tốc lắng v, của tuyên than II AD Bảng 2.9: Các thông số đặc trưng k vả n của mẫu nước thải tuyên than II 51 Bang 2.10: Mật độ thông lượng pha rắn của mâu nước thải tuyển than II 52 Bảng 2.11: Các thông số đặc trưng t„ vả e của mâu nước thải tuyên than II .54

Bảng 2.12: Các thông số đặc trưng ơ vả của mẫu nước thải tuyển than II S5 Bang 3.1: Thông số thực tế của thiết bị lắng nhà máy tuyên than I 59 Bang 3.2: Thông số kích thước hạt rắn vào thiết bị ¬— — Bảng 3.3: Số liệu đâu cho các thí nghiệm lắng gián đoạn của tuyển than 1 59

Bang 3.4: Só liệu vẻ tính chất của nước thải và thiết bị lắng của tuyên than I 63

Bang 3.5: Các thông so cho ham fy, va ham ơ, của nước thải tuyển than 1 63 Bang 3.6: Số liệu đầu cho các thí nghiệm lắng gián đoạn của tuyển than II 66

Bảng 3.7: Các thông số cho hàm fụy và hàm ơ, của nước thải tuyển than IL 68

Bang 3.8: Số liệu vẻ tính chất của nước thải trong công nghiệp tuyên đồng 69

Bang 3.9: Cac théng s6 cho ham fy, va ham ơ, của mẫu nước thải tuyển đồng, 70

Bang 3.10: Số liệu thiết kẻ thiết bị lắng của nhà máy tuyển than Cửa Ông I 73

Bang 3.11: So sánh kết quả thiết kế với thiết kế thực tế của Công ty 73

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỎ THỊ

Hình 1.1: Câu tạo của thiết bị lắng kiểu răng cảo oi 8

Hình 1.2: Sơ đồ 4 vùng làm việc trong thiết bi ling ring cao 9 Hình 1.3: Hàm lượng pha rắn theo vùng làm việc 9 Hình 1.4: Các tham số trong thiết bị lắng răng cảo - os send Hinh 1.5: Can bang vat chat theo phuong phap ctia Mishler m 12 Hình 1.6: Cân bằng vật chất theo phương pháp của Coe vả Clevenger 14

Hình 1.7: Phân tích đường cong lắng gián đoạn sens

Hình 1.8: Phuong phap thiét ke dua trén ly thuyét gian doan Kynch 18

Hinh 1.9: Phuong phap thiet ke ctia Talmage va Fitch 18

Hình 1.10: Sự phụ thuộc của vận tốc lắng vảo nỏng độ đổi với mâu nước thải

nhả máy tuyên than, theo Wilheim va Naide (1979) : : ØI

Hình 1.11: Dự đoán đường cong UA cho một thiết bị lắng răng cào lý tưởng xử

lỷ nước thải nhà máy tuyển than, theo Wilhelm và Naide 21 Hình 1.12: Hình mình họa giản đỏ của một thiết bi ling rang cao: ee

Hình 1.13: Hàm mật độ thông lượng pha rắn f, (¢), Becker (1982) 27 Hình 1.14: Hàm ứng suất rắn hiệu dụng ø, (ở), Beeker (1982) 27

Hình 1.18: Hàm mật đô thông lượng liên tục cho một giả trị q và ba giả tri fy 30

Hình 1.16: Biên dạng nông độ đói cho một giá trị q vả ba giả trị Íy 30

Hình 1.17: Sơ công nghệ xử lý nước thải trong công nghiệp tuyển đồng 33

Hình 2.1: Quá trình thực nghiệm lắng gián đoạn _—

Hình 2.2: Đỏ thị lắng gián đoạn ¬— ¬"

Hình 2.3: Đỏ thị lắng giản đoạn của mẫu nước thải nhà máy tuyên than L 38

Hình 2.4: Đỏ thị mô tả quan hệ giữa v, vả ó, của nước thải tuyên than 40 Hình 2.5: Đỏ thị xác định hai thông số đặc trưng hảm fu, của tuyên than I 43

——ễễễễễễ

Hình 2.6: Mối quan hệ giữa ơ, vả ó của mẫu nước thải tuyển than I 45

Hình 2.7: Đỏ thị lắng gián đoạn của mẫu nước thải nhả máy Tuyền than II 48

Hình 2.8: Đồ thị mô tả quan hệ giữa v, và ó, của nước thải tuyển than II 50

Hình 2.9: Đô thị xác định hai thông số đặc trưng ham fy, clia tuyén than IL 53

Hình 2.10: Môi quan hệ giữa ø, và ó của mâu nước thải tuyển than II 54

Hình 3.1: Sự thay đổi hàm lượng pha rắn theo t và z của tuyển than 60

Hình 3.2: Sự thay đổi him lượng pha xắn của mẫu nước thải nhà máy tuyên ttan 1 tại các thời điểm khác nhau " Hình 3.3: Đỏ thị mô tả chiều cao ting nén ép =, ctia mau nước thai nha may tuyén than I khi nang suat Ming thay déi 64 Hình 3 Đề thị mô tả chiều cao lắng nén ép z¿ của mẫu nước thai nha may tuyển than I với năng suất Q = 200 mỶ⁄h va Cp thay đổi ¬

Hình 3.5: Sự thay đổi hàm lượng pha rắn của mẫu nước thải nhà máy tuyển than Il theo thời gian t và chiều cao z " " 66 Hình 3.6: Sự thay đổi hàm lượng pha rắn của mâu nước thải nhả máy tuyển than Tl tai ce thời điểm khác nhau - 2 NA

Hình 3.7: Chiều cao z_ của nước thải tuyên than II khi năng suất là 150 m”/h 68

Hình 3.8: Chiều cao lắng nén ép z, của mâu nude thai nha máy tuyên than II khi năng suất là 200 mỶ⁄h 69

Hình 3.9: Đồ thị mô tả chỉ lêu cao lắng nén ép Z¿ của mâu nước thải nha may

tuyển đồng khi năng suất lắng thay đổi M ŸŸ.V.- Hình 3.10: Chiều cao lắng nén ép khi lưu mhượng Q = 40000 mỶ/h với hàm lượng

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển công nghiệp nhanh chóng mang lại nhiều lợi ích, nhưng bên cạnh

đó nó cũng gây ra nhiều tác hại làm ảnh hưởng xâu đến môi trường và đe dọa đến

sức khỏe con người, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước

Việc khan hiểm nguồn nước ngọt đã và đang gây ra hậu quả hết sức nghiêm

trọng đến môi trường, hệ sinh thái, các loài sinh vật, trong đỏ cỏ con người

Do đó, xử lý nước thải là một vân đề hết sức quan trọng, nhằm làm giảm được ảnh hưởng của nước thải đổi với môi trường, tiết kiêm đáng kể nước sản xuất và thu

hồi quặng đuôi có giả trị kinh tế cao Một trong những thiết bi quan trong trong day

chuyên xử lý nước thải là thiết bị lắng răng cảo Thiết bị có tác dụng lắng sơ bộ

trong quá trình xử lý nước thải

Tuy nhiên, việc thiết kẻ, điều khiển và vận hành thiết bị lắng vẫn gặp phải nhiều

sự cô không mong muốn khiển nước thải, nước thải không được xử lý đúng tiêu

chuẩn yêu câu, gây ô nhiễm môi trường, thất thoát tải nguyên Do đó, đề tải

“Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

răng cào trong công nghiệp tuyển khoáng” là cân thiết

Luan van nảy gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan lý thuyết

Chương 2: Thực nghiệm — Kết quả

Chương 3: Thiết kê và mô hình hỏa thiết bị lắng

Chương 4: Kết luận

CHƯƠNG 1 TONG QUAN LY THUYET

1.1 Tổng quan về thiết bị lắng răng cào

1.1.1 Giới thiệu

Ngày nay, sự phát triển của nên công nghiệp trên toàn thẻ giới làm tăng nhu cau

về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biên thực phẩm, dầu mỏ,

giấy, luyện km, hóa chất , chỉ 5 ngành sản xuất nảy đã tiêu thụ ngót 90% tổng,

lượng nước sử dụng cho công nghiệp

Lượng nước thải sau các quá trinh sản xuất công nghiệp đỗ ra sông hỗ chứa day những chất gây ô nhiễm, gây ảnh hưởng lớn đến môi trường và sức khỏe của con người

Hiện nay đã cỏ nhiều phương pháp xử lý nước thải Tuy nhiên phương pháp sử

dụng quá trình lắng vẫn được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp vả đạt hiệu quả

Co chế làm việc của thiết bị lắng răng cảo là lắng dưới tác dụng của trọng lực

Quả trình được tiền hành trong thiết bị dạng hình trụ Huyền phù được cấp từ trên

đỉnh và tại điểm giữa của thiết bị được chia làm 2 đường ra: một phần bủn thảo ra ở

đáy côn và một phần lỏng chảy tràn xung quanh thiết bị Đáy của thiết bị được thiết

kế với góc nghiêng nhỏ sao cho vật liệu có thẻ lắng và trượt vảo trong tâm của hình côn với sự trợ giúp của những cách gạt kiểu răng cao Bùn lắng xuống day được

rang cao dua vao tâm rồi theo ông thảo ra ngoài (Hình 1.1) Mục đích của quá trình

nảy có thê lả sản phầm đây (huyền phủ đậm đặc) hoặc thu hỏi chất lỏng trong huyền

phủ

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

Ưu điểm của thiết bị lắng răng cào

~ Có thiết bị gạt bùn nên đáy thiết bị có độ đốc (5 — 8%) nhỏ hơn so với thiết bị

lắng đứng

~ Chiều cao công tác nhỏ (1,5 — 3,5m) thích hợp xây dựng ở khu vực cỏ mực

nước ngắm cao

~ Khi xã bủn vẫn làm việc bình thường, tháo bùn liên tục và để dàng

~ Tổn ít diện tích đất và cỏ thê vừa làm vừa xả bủn

~ Năng suất cao hơn

~ Góc tạo thành chữ V giúp bún bủn đễ thoát ra ngoài

Nhược điêm của thiết bị lắng răng cào

~ Đường kinh lớn nên hiệu quả lắng bùn kém

~ Nước trong chi co the thu vao bằng hệ thong mang xung quanh thiết bị nên

thu nước không đều

~ Hệ thống gạt bùn cỏ câu tạo phức tạp và làm việc trong điều kiện ẩm ướt nên

nhanh bị hư hỏng

~ Câu tạo phức tạp

~ Chi phí năng lượng cao

~ Vận hành đỏi hồi kinh nghiệm, chỉ ph cao

~ Thời gian bảo tri mảy móc thiết bị phức tạp

1.1.2 Các vùng làm việc trong thiết bị lắng kiểu răng cào

Theo Col và Clevenger [S], thiết bị lắng kiểu răng cao lam việc liên tục có thể

chia làm 4 vùng (Hình 1.2) và các hàm lượng pha rắn tương ứng voi méi ving

(Hinh 1.3)

Trong hình

@, là hàm lượng pha rắn trong đỏng nạp liệu

„ là hàm lượng pha rắn tới hạn

ó; là hảm lượng pha rắn trong đỏng tháo đáy

bị lẳng răng cào làm việc

~ Vùng I: Vùng nước trong Vũng này ở trên củng, dòng lỏng sạch phân tach tir

huyền phủ vả thu hỏi tại cửa chảy trản Khi dòng nạp liêu chửa nhiều hạt rất nhỏ thì

vùng I đục nên ta cân phải thêm các chất trợ lắng Chiều cao vùng I thường duy trì ở

d6 cao tir 0,5 + 1 (m),

~ Vùng II: Vủng lắng bị cản trở Vũng nay có hảm lượng hạt rắn và vận tốc lắng không đổi Vùng nay hảm lượng hạt rắn nằm giữa hảm lượng hạt rắn trong dòng nạp liệu ó, và hàm lượng hạt rắn của quá trình lắng mà có sự cản trở lớn nhất đ„

Trong quả trình lảm việc, hàm lượng pha rắn của vùng II phụ thuộc vảo tóc độ của

dong nạp liệu hơn là hảm lượng pha rắn Hàm lượng pha rắn của vùng II là nhỏ nêu

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

như tốc độ dòng nạp liệu lả thấp vả nó sẽ tăng lên củng với sự tăng của tốc đồ dòng nạp liệu, đến khi đạt được giả trị lớn nhất mà hạt rắn lắng tại tốc đô lớn nhất trong, vùng nảy Nếu tốc độ dòng nạp liệu lớn hơn giá trị lớn nhất này thì hảm lượng pha rắn của vùng II tiếp tục được nâng lên và khi đó vùng II sẽ không thẻ lắng được

nhưng sẽ lắng trong ving I Nhu vay, néu như hàm lượng pha rắn đạt đến ham

lượng pha rắn lớn nhất ở vùng II, thì khu đỏ năng suât lắng của vùng II sẽ lớn nhật

~ Vùng II: gọi là vùng chuyên tiếp từ quả trình lắng cản trở đến quả trình lắng

nén ép Tuy nhién ving nay rat khó xác định

~ Vùng IV: lả vùng lắng nén ép Vùng nảy chứa lớp bủn Áp suất ở bên trên tạo

ra một vùng có sự thay đôi nông độ Hàm lượng pha rắn của sản phẩm đáy chính là

hàm lượng pha rắn tại đáy của vùng nén ép

Chiều cao của mỗi vùng trong thiết bị lắng kiểu răng cảo phụ thuộc vảo đặc

trưng lắng của bủn

Coe va Clevenger dinh nghĩa vẻ năng suất chuyển ¿ của mỗi vùng như là

lượng rắn đi qua trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian [8]

Vận tốc lắng phụ thuộc vào hàm lượng pha rắn trong huyền phủ và do đỏ nó

cũng lả năng suất chuyền

Ở trạng thái làm việc ôn định vả không cỏ chất rắn đi trong dòng chảy tràn thì

dong pha ran di qua các vùng 1a như nhau Vi vậy, các vủng nảy với năng suat chuyển nhỏ hơn sẽ cho năng suất lớn hơn

Một thiết bị lắng kiểu răng cảo làm việc quả tải nêu như các hạt rắn đi vảo thiết

bị là quá tải Theo Dixon, có 3 trường hop lam cho thiết bị lắng kiểu răng cao qua

tải [10]

1 Khi dòng nạp liệu chứa nhiều hạt rắn nhỏ vả không thẻ lắng được

2 Khi tốc độ dòng nạp liệu vượt quá năng suất lắng của vùng,

3 Khi tốc độ dòng nạp liệu lớn hơn tốc độ tháo bùn Trong trường hợp nảy thì các

hạt rắn sẽ tích lũy trong thiết bị kiểu răng cảo vả bị đây lên vùng I

1.1.3 Các biến điều khiển của quá trình lắng trong thiết bị lắng kiểu răng

cao

Hình 1.4 chỉ ra các kiêu mô tả quá trình vả các biên điều khiên của thiết bị lắng

kiểu răng cảo

Tham số điều khiển

Tham s6 diéu khién

Hình 1.4: Các tham số trong thiết bị lẳng răng cào

Trong hình

~ Tham số đầu vào

F là lưu lượng (theo khôi lượng) của pha rắn trong dòng nạp liệu

ó„ là hàm lượng pha rắn trong đỏng nạp liệu

~ Tham số điều khiên:

Ø; là lưu lượng thê tích nước thải trong đỏng thảo đảy

a„ là lưu lượng theo khối lượng của chất trợ lắng

F,(x) la phan bố kich thước hạt trong dòng nạp liệu

hlả độ cao của vùng lắng,

là độ cao của vùng nén ép

~ Tham số đầu ra

Ø; là lưu lượng thẻ tích nước thải trong dòng thảo đáy

D là lưu lượng (theo khối lượng) của pha rắn trong dong thao day

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

á; hảm lượng pha rắn trong dong thao day

e là độ cao của vùng nước trong (vùng 1)

1.2 Các phương pháp thiết kế thiết bị lắng răng cào

Có nhiều phương pháp khác nhau để tỉnh toán thiết kế thiết bị lắng răng cào

Trong phan nảy, một vải phương pháp từ đơn giản đến phức tạp hơn sẽ được xem

xét

1.2.1 Phương pháp Mishler

Đây là phương pháp đơn giản dự đoán năng suất của một thiết bị khuấy răng

cao được phát triển bởi Misher (năm 1912) [14]

Xem xét thiết bị làm việc ở trạng thái ồn định (Hinh 1.5)

Trong hình:

E, O, D lần lượt là lưu lượng (theo khỏi lượng) trong dòng nạp liệu,

dòng chảy tran va dong thao day

D, là độ pha loãng trong dỏng nạp liệu và dòng thảo đảy

F Dy

D, Dp

Hinh 1.5: Céin bang vat chat theo phurong php ctia Mishler

Phương trình cân bằng vật chất của thiết bị lắng,

Cân bằng vat chat cho pha long: F.D,=D.D,+0 q2)

Trong đó: ø„ là khói lượng riêng của nước (kg/m”), ø„ =1000 (kg/m”)

Theo Mishler thì tốc độ của pha lỏng trên một đơn vị diện tích Ø,/ phải bằng tốc độ hình thành lớp nước trong các thí nghiệm vẻ lắng giản đoạn với củng hảm

lượng pha rắn Do đó, tốc độ này chỉnh bằng tốc độ giảm của be mat phân chia

huyền phủ trong thí nghiệm lắng gián đoạn

Gọi ø;(D„) là tốc độ dòng lắng của pha rắn, thì

D,,D, 1a d6 pha loãng trong dòng nạp liệu và trong dong thao day

Ø;(D,) là tốc độ bẻ mặt phân chia H,O / huyển phủ trong thí nghiệm

gián đoạn tại đô pha loãng 2; (ft/min)

1.2.2 Phương pháp Coe và Clevenger

Phương pháp Mishler cho rằng độ pha loãng trong dòng cấp Ø; bằng với độ pha loãng trong thiết bị lắng Tuy nhiên, điều nảy không đúng nên phương pháp Mishler tỉnh toán thiết kế cho kết quả không chính xác

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

Phương pháp Coe và Clevenger giả sử vùng II của thiết bị cỏ nông đô pha loãng

là D,(Đ; # D;) cỏ năng suất chuyển là nhỏ nhất [8] Vì vậy, độ pha loãng của vùng nảy là không biết trước, nên phải giả thiết đề tính toán cân bằng vật chất với đô pha

Lưu lượng thể tích của nước được đo từ vùng có độ pha loãng Є cho đến khi

huyền phủ có đô pha loãng D„:

Phương pháp nảy cũng phải tiên hảnh thực nghiệm lắng giản đoạn de xác định tốc độ lắng ban đầu của huyền phủ với hàm lượng pha rắn trong khoảng dong nạp

liệu Є và tốc độ lắng lớn nhất D„ tại hàm lượng pha rằn tới hạn Ap dụng công

thức (1.8) dé tinh được năng suất lắng pha rin F/S

Định nghia AU, là diện tích đơn vị cơ sở như là nghịch đảo năng suất của pha

rắn nhỏ nhất:

An as)

^ |2;|ø,(Đ,)

Với D, là độ pha loãng tới hạn

Taggart, Dahlstrom va Fitch ( sử dụng ø„=62,4(/6//); o,(ft/h) thi AU, (7? tan /ngay) [9] [19]

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

1.2.3 Phương pháp thiết kế dựa vào lý thuyết lắng của Kynch

Phương pháp nảy được thiết lập bởi lý thuyết lắng của Kynch năm 1952, được

cho là phương pháp nhanh và chính xác hơn khi thiết kế thiết bị lắng kiểu răng cảo [13]

Giả thiết

- Kích thước hạt rắn là nhỏ so với thiết bị và có kích thước, hình dạng, khối

lượng riêng là như nhau;

~ Hồn hợp pha lỏng rắn không bị nén ép;

~ Không cỏ sự trao đổi chất giữa 2 pha;

- Vận tốc lắng tại bắt kỉ điểm nảo trong thiết bị chỉ là hàm số của hảm lượng pha rắn tại điểm đó

Phân tích đường cong lắng gián đoạn

Ta sử dụng lý thuyết lắng gián đoạn của Kynch và đường thẳng đặc trưng cho

Thực nghiệm xác định được đường cong lắng giản đoạn Hàm lượng pha rắn ban dau đ, đã biết, biết được chiêu cao lắng ban đầu 7 sẽ xác định được các thông,

số cho tương ứng với bắt kỳ một hàm lượng pha rắn j, nảo tử đồ thị

Để xác định được 9, vả |ø,(đ,)| một đường tiếp tuyến được vẽ tại một điểm P(z,.,) bắt kỳ trên đường cong lắng gián đoạn, đường thẳng này cắt trục tung tại

Z, cắt trục hoảnh tại 7 Khi đó:

ø;_ là khối lượng riêng của pha rắn

Z,, la giao diem đường tiếp tuyến tại điểm P(=,,t,,) vai trac hoanh

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

Chiêu cao lắng z

Hình 1.8: Phương pháp thiết kế dựa trên lý thuyết giản đoạn Kynch

1.2.4 Phương pháp của Talmage và Fitch

Chiều cao lắng Z

Thời gian lắng t

Hình 1.9: Plương pháp thiết kế của Talmage và Fitch

Phương pháp này được đưa ra năm 1955 dựa trên lý thuyết lắng gián đoạn của Kynch [11] Vận tốc lắng của huyền phủ tại hàm long pha rin á, có thể được mô

Thay công thức (1.18) nảy vào công thức (1.17) ta được:

1

Ades ele) (1.19)

Từ hình 1.9 ta có thể thấy rằng giá trị lớn nhất của 4, dat duoc khi 4, tring voi

1, Goi gia tri nay la 4,

t,

Phương pháp của Talmage va Fitch được tom tắt theo 4 bước sau:

Bước 1: Thực nghiêm xác định đường cong lắng gián đoạn và thu được các giá

trị vận tốc lắng ban đâu ø, bằng cách vẽ các đường tiếp tuyển tới đường cong lắng, theo lý thuyết lắng gián đoạn của Kynch [13]

Bước 2: Xác định được chiều cao =, = 4

óp

Bước 3: Vẽ một đường thẳng trên đồ thị lắng song song với trục hoành và xác

định giao điểm với đường cong lắng Điểm nảy xác định thời gian ứ„

Bước 4: Tỉnh toản diện tích cơ sở theo phương trình (1.20)

Đây là phương pháp khả hữu hiệu vả chỉnh xác Do đó, nó được phát triển đề tỉnh toán thiết bị lắng kiểu răng cao trong công nghiệp Thông thường đường thing

này sẽ không cắt đường cong Trong trường hợp nảy chúng ta sẽ xuất phát từ hàm

lượng tới hạn, vẽ đường tiếp tuyển qua điểm đó và sẽ cắt đường thẳng đó song song

với trục hoành vả sẽ xác định được ứ„

1.2.5 Phương pháp của Oltmann

Do phuong phap Talmage va Fitch chỉ nhận được từ thiết bị có diện tích lớn

hơn so với thực nghiệm nên Fitch và Stevenson đề nghị phương pháp Olunann năm

1976 bằng việc vẽ một đường thằng từ điểm (1„0) đi qua điểm (z,./,) và kẻo đải

cắt đường thẳng (z;.0) khi đỏ ta sẽ nhận được giá trị 4, và thay 4, bang 1, vao

phương trình (1.20) [12]

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

1.2.6 Phương pháp của Wilhelm và Naide

Giả thiết rằng vận tốc lắng của một huyền phủ phụ thuộc vào hảm lượng pha ran theo công thức [11]:

5

Phương pháp đề thiết kế thiết bị theo phương phap Wilhelm va Naide dug tién

hành như sau:

Bước 1: Tiên hành thực nghiệm lắng giản đoạn với huyền phủ tại nông độ ban

đầu giữa đòng nạp liêu và dòng xả pha rắn ban đầu biên thiên từ hàm lượng pha rắn

ban đầu là dòng nạp liệu và hàm lượng pha rắn của dòng tháo đáy và ghi lại các tốc

độ lắng ban đầu ø,(2)

Bước 2: Mặt khác, thực hiện một phép thử sa lắng ở nẻng độ trung gian va thu

được tất cả các vận tốc lắng ban đầu bằng cách vẽ các tiếp tuyển tới đường cong

lắng, theo lý thuyết của Kynch [13]

Bước 3: Vẽ log(ø,(ø)) theo log(ø) (Hình 1.10) Ước chừng đường cong bằng

cách vẽ 1 hoặc nhiều đường thẳng Từ mỗi đường thẳng ta sẽ tỉnh toản được các thông số a vả b trong phương trình (1.21) bằng đỏ thị hoặc bằng hỏi quy tuyển tính

Bước 4: Sử dụng các giá trị a, b vừa nhận được dé tinh toan đơn vị diện tích

theo phương trinh (1.22)

Bước 5: Vẽ đường cong UA theo hàm lượng pha rắn tháo ra theo tỷ lệ logarit (Hình 1.11)

tyễn than, theo Wilheim va Naide (1979)

Don

vi

điện tích

Hàm lượng pha răn tháo ra

Hình 1.11: Dự đoán đường cong U4 cho một thiết bj ling ring cào lỷ tưởng xử lị nước

thai nha may tuyén than, theo Wilhelm và Naide

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

thay đổi trong quả trình làm việc nên các quy trình thiết kẻ truyền thống cho thiết bị

lắng phải sử dụng các thông sỏ trung bình và đưa ra các hệ số an toàn (Coe va

Clevenger, 1916) [8] Vì thể hiệu quả hoạt động của thiết bị lắng không ồn định,

không kiêm soát được quá trình và làm giảm khả năng làm việc của thiết bị Các

tiêu chuẩn nghiềm ngặt về chất lượng nước thải và sự cần thiết phải tôi ưu hóa hiệu

suất của quá trình xử lý nước thải đã tạo ra những thay đổi lớn, và đã đỏi hỏi việc

phải sử dụng các mô hình hóa cho thiết bị lắng cho quả trình xử lý nước thải

Một cách tiếp cận bằng mô hình toán học được khuyến khích trong các nghiên

cứu về quả trinh xử lỷ nước thải trong viêc thiết kế quy trình tổng thẻ vả tôi wu hoa

quả trình điều khiển nhằm dự đoán một cách chỉnh xác hiệu quả hoạt động của thiết

bị lắng Theo các mục đích ứng dụng thực tế khác nhau, các cách tiếp cận mô hình hóa có thể được chia thành ba loại chính:

¢ M6 hinh động một chiều (1-D): mô hình một chiều được dựa chủ yêu vảo lý thuyết thông lượng vả giả thuyết của Kyneh rằng vận tốc lắng trọng lực của

các chất rắn chỉ phụ thuộc vào hàm lượng pha rắn cục bộ [13] Các dong

được đơn giản hóa thành các dòng bin đi xuống và dòng nước trong đi lên

đề mô phỏng thỏa mãn giả thuyết một chiều

© Mô hình thủy lực hai chiêu (2-D): các mô hình 2 chiều được phát triển dựa

trên việc sử dụng các kỹ thuật thủy động lực học Do đó, thay vì đơn giản

hóa hoặc bỏ qua tác động của dòng thủy lực, các mô hình 2 chiêu cỏ thẻ kết hợp các đặc tính thủy động lực học như các dòng mật độ và sự chảy rồi Ứng

dụng phổ biến của các mô hình 2 chiều là cải tiên thiết kể hình học của thiết

bị lắng và tôi ưu hóa hiệu quả hoạt đồng

©_ Mö hình thủy lực ba chiêu (3-D): Mô hình 3-D được phát triển để hiểu được

các tính năng bất đổi xứng như sự trao đổi nhiệt gây ra bởi các vùng nhiệt độ

khác nhau hoặc các hiệu ứng giỏ,

Mặc đủ mô hình thiết bị lắng 2-D và 3-D đã được phát triển, nhưng mô hình 1-

D vấn được sử dụng rộng rãi vi tính đơn giản của chúng và các yêu câu tính toán thấp hơn Trong thực tiên kỹ thuật hiện nay, các mô hình động một chiêu được sử dụng để dự đoán nông độ nước thải va tai sinh các chất rắn cũng như chiêu cao tầng bủn trong thiết bị lắng,

Tuy nhiều mô hình thiết bị lắng 1-D đã được áp dụng rộng rãi trong thực tiền như mô hình Takács (Takács và các cộng sự, 1991), việc dự đoán các đặc tính của quá trình lắng và nông độ bủn vảo và ra khỏi một thiết bị lắng vần chưa đạt độ chính xác yêu cầu Sai số này là do việc sử dụng các hàm số thực nghiệm và các kỹ thuật số học không đáng tin cay (Burger và các cộng sự, 2011, 2012; 2013; Li va Stenström, 2014b) Do đó, hâu hết các thiết bị mô phỏng thương mại được trang bị

những mô hình đều không thẻ đưa ra những sự mô phỏng dang tin cay (Burger và

các công sự, 2012) Do đỏ cần những nghiên cứu sâu hơn đề nâng cao hiệu quả hoạt

động của các mô hình thiết bị lắng một chiêu [7]

De don giản hỏa mô hình, các giả thuyết được đưa ra đề giới hạn phạm ví áp

dụng cho một hệ huyền phủ lý tưởng (liền tục) và các điều kiện mô hình hóa 1

~ Các dòng thủy lực thông nhất theo cã chiêu dọc vả chiêu ngang (không có các

đòng mật độ hoặc các hiệu ứng gió) và nông độ các chất rắn là như nhau trên mọi

mặt cắt ngang của các thiết bị lắng

- B6 phan cao bin co hoc khéng ảnh hưởng đền quá trình lắng và các hiệu ứng, thành thiết bị là không đáng ke

Hình 1.12: #fình mình họa giản đồ của một thiết bị lẳng răng cào:

(a) Nguyên lý hoạt động, (b) Mô hình lý trởng một chiều

Dựa trên những giả định này, Shannon vả các công sự (1963) đã đưa ra khái

niệm vẻ một thiết

¡ lắng 1-D lý tưởng, và một số các nhà nghiên cứu sau đỏ đã

phát triển các khái niệm nảy (Bryant, 1972; Stenstrém, 1976; Bustos và các cộng,

sự, 1990b; Burger vả các cộng sự, 2011) Hinh 1.12 cho thấy tổng quan dạng giản

đồ của một thiết bị lắng lý tưởng Trong vùng lắng trong, dong chảy đến được làm

trong để tạo ra nước thải có độ đục thắp, trong khi vùng làm đặc sẽ cô đặc các chất

rin de tai sinh va loại bỏ Vùng nạp liệu là nơi nước thải ban đầu được đưa vảo va

trộn đều với nhau cho sự lắng ban đầu Đối với mô hinh hóa 1 chiều, dòng thủy lực

bị chia ra thành dòng chảy lên hướng vẻ phía đập tràn (Q,) va dong chảy xuống, hướng vẻ phía đáy của thiết bị lắng (Ø,) So với quả trình lắng tĩnh trong các thử

nghiệm gián đoạn, các dòng nạp liệu và dỏng xả trong các thiết bị lắng là liên tục

(7]

1.3.2 Các phương trình cơ bản của quá trình lắng Quá trình lắng dưới tác dụng của trọng lực trong các thiết bị lắng diễn ra ở các chế đô lắng khác nhau Ở giai đoạn đầu, khi hàm lượng pha rắn trong huyền phủ

nhỏ, các hạt rắn lắng xuống ở chế độ lắng tự do Sau đó, khi hàm lượng pha rắn

—————

tăng dân lên, các hạt rắn rơi tự do sẽ tương tác với nhau nhiều hơn Sự tương tác nảy một mặt cản trở quá trình lắng (làm cho tốc độ lắng giảm xuống), mặt khác hình thành nên các khối hạt lớn do tác dụng của chất keo tụ làm tốc độ lắng tăng lên Ngoài ra, khi hảm lượng pha rắn đủ lớn, các phân tử nảy có xu hưởng xếp chặt lại

với nhau tạo ra sự nén ép giữa các khối hạt Quá trinh nảy cũng ảnh hưởng không

nhỏ đến vận tốc lắng của các khối hạt Do diễn biên của quá trình lắng khả phức tạp

và ranh giới giữa các chẻ độ lắng chưa thực sự rõ ràng nên mô tả toán học đây đủ và

chỉ tiết cho quả trình lắng vẫn đang được phát triển Tuy nhiên, theo các nghiên cứu

đã công bỗ [15], việc xây dựng mô hình toán học cho quả trình lắng dưới tác dụng trường thường được xây dựng với giả thiết có ranh giới rõ ràng giữa các giai đoạn

của quá trình lắng Vì vậy, mô hình toán học thường được xây dựng dựa trên các giả

thiết cơ bân sau:

- Cac phan tir trong pha rắn cỏ khối lương riêng như nhau và rất nhỏ so với

thiết bị lắng, nghĩa là bỏ qua hiệu ứng dòng chảy tại vùng không gian gần

thành thiết bị lắng,

~ _ Các phân tử pha rắn và pha lỏng không bị nén ép

~ _ Quả trinh chuyển khối giữa pha rắn vả pha lỏng không xảy ra

- Các phần tử pha rắn kết khối trước khi quả trình lắng diễn ra

~ _ Các khỏi hạt lắng với tốc độ như nhau

Từ các giả thiết nêu trên, quá trình lắng dưới tác dụng của trọng lực được đặc

trưng bởi các hảm sau

(1) Hàm lượng của pha rắn trong hệ huyền phủ lỏng — rắn ø()

(2) Ham mật độ thông lượng pha rắn f,

(3) Lưu lượng thẻ tích trung bình q(t)

(4) Ứng suất rắn hiệu dụng ø, (kẻ đến sự nén ép giữa các khỏi hạt)

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

Các đặc tính đặc trưng của mỗi vật liệu được mô tả bằng các hàm câu thành

Ja (#) và ø,(6), nơi mà ƒ¿(đ)<0, /4(0)= /¿()=0 khi 0<ó<1 Ở đây a, Ø, ơ,,n, đ„ và e là các số dương, trong khi ø„ <0 Các hàm câu thành điển hình được thẻ hiện trong 2 Hình 1.13 và 1.14 Chúng ta thấy rằng phương trình (1.23) lả dạng hypebol bậc 1 đối với đ<ó hoặc đ>1 và dạng hypebol bậc 2 đối với

6 <ø<1 Nhiều tải liệu đã thảo luận về các hàm phủ hợp /„(ø) và ø,(đ) đối với

nhiều loại vật liêu [15]

206-08

“406-06 806-08

80608

10605

176405

“1405 186-08

“1808

Phan thé tich chat ran

Hình 1.13: /fâm mật độ thông lượng pha rằm fy, (¢), Becker (1982)

«aExot

«aE‹e x8Ese4 30Ese4 24Ese4

18004

004

06003 A2Eso8

Phân thể tích chất rắn Hình 1.14: làm ứng suất răn hiệu dụng ơ, (6), Becker (1952)

Ung saat

hiệu

đụng

Ệ Ễ

1.3.3 Mô hình toán học quá trình lắng gián đoạn

Đổi với trường hợp sa lắng gián đoạn phương trình (1.23) trở thành:

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

Với các điều kiện biên:

ử(z.0)=á, khi 0<z<Ƒ, (128)

1.3.4 Mô hình toán học quá trình lắng liên tục

Đổi với quả trình làm đặc liên tục, phương trình (1.23) là khả dụng và chúng tôi

quy định một vận tốc thẻ tắch trung bình g(z) <0 như là một hàm điều khiển Do đó,

các điều kiện biên cho thông lượng nạp liệu và thông lượng xa (Burger và các cộng

sự, 1999) là;

ử(6)ôó đó

a0) 0+ ful) (22 Tứ TT BI =#() (1,30)

ator ful0){ 0% (6) 2) Apjg a =fp(t), t>0 (1.31)

G day f, va f, là mật độ thông lượng pha rắn tại dòng nạp liệu và dòng xa được cho lần lượt là (Concha và các cộng sự 1996)

sot Selo)

=4(f)2;(r) (1.33)

Ở đây ử;()>0, F(r)>0 và đ;(r) là thể tắch và lưu lượng theo khối lượng và

phần thẻ tắch chất rắn cáp vào thiết bị lắng, ụ, là mật độ rắn vả & là diện tắch mặt cắt ngang của thiết bị lắng, ử;(z)>0 va ó; =2(0.ặ) lần lượt là lưu lượng thẻ tắch

và nông độ rắn của bủn quặng tại cửa tháo đáy của thiết bị lắng Lưu ý rằng Ặ>(Ư)

có thể được quy định, trong khi /Ấ(z) là một phân của nghiệm của bải toán tạm

thời, bởi vì óẤ =đ(0.2) là chưa biết trước được

Vi trong vùng lắng của thiết bị nông độ thấp hơn mức tới hạn, ø,(ø)=0 đối với

ó<ó,, nông độ ó, tại z=z có thể đạt được bằng cách tìm kiếm nghiệm nhỏ nhất

của phương trinh (Bustos vả các cộng sự, 1999):

1.3.5 Mô hình toán học quá trình lắng liên tục và ổn định

Điều kiên cân thiết cho một trạng thai ồn định để được chấp nhân là bất đẳng

thức sau đây phải thỏa mãn

99+ fa(9)< fy khi á, <ó<6 (1.35)

Một trong những hệ quả của phương trình (1.35) là nông đồ trong vùng nén (nơi

ma ¢ thay đổi giữa ø vả ó,) tăng tỉ lệ thuân với chiều cao Ta sử dụng phương, trình vi phân thường, đạt được bằng cách tích phân phiên bản không phụ thuộc thời

gian của phương trình (1.23) đối với z :

Ta thấy về phải của bắt phương trình (1.35) luôn có giá trị âm khi đ, <ó<đ;

‘ita Seo Hồng šũtg tiến ep, Hêñnrưệt độithông lưoRg năm: đượn đường thếng

#(đ)= /„ Hình 1.15 chỉ ra 3 trạng thái ổn định hợp lê cho củng một lưu lượng dong thao day

Đối với các trạng thái ồn định, biên dạng nỏng độ trong thiết bị lắng có the

được tính bằng cách lẫy tích phân phương trình (1.36) từ z=0 với ø(0)=0 đến z=z, với ø(z,)=ó, Đồi với một vận tóc trung bình thẻ tích đã cho g, su hra chon

óp và sự tôn tại một biên dạng nồng độ trạng thải ôn định phải tuân theo các điều kiện có thể chấp nhận được (Burger và các cộng sự, 1999),

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

Phan thé tich chat ran

Hình 1.15: Ham mat d6 thong long lién tue cho mot gid tri q va ba gid tri fr

Hình 1.16: Biên dạng nông độ đối cho một giá trị q va ba gid tri fe

Hình 1.16 chỉ ra biên dạng nông độ của các trường hợp trong Hình 1.15

=Ÿ=PŸEỄễỄễỄễ—ễ ———

1.4 Lựa chọn đối tượng

1.4.1 Công nghiệp tuyển than

Trong quá trình xử lý nước thải ở nhà máy tuyển than, công đoạn xử lý

võ củng quan trọng Vấn đề đầu tư cho công nghệ xử lý bủn nước đã trở nên cập

thiết Hiện tại Công ty tuyển than Cửa Ông cỏ 3 nhà máy sảng tuyên than, được xây

dựng vao các thời điểm và quy mô khác nhau Với tỷ lệ than bủn so với than nguyên khai chiếm từ 10 đến 179% thì lượng nước thải ra sau tuyển qua công nghiệp

tuyên than bằng máy lắng và xoáy loc huyén phi rat lớn Công nghệ xử lý bùn nước

của Nhà máy là lắng tự nhiên bằng hệ thống hỏ xây và hỏ đảo trên bãi thải, sau đỏ than bùn được bốc lên các sân phơi để khô róc nước rồi đem tiêu thụ (Hình 1.13

đính kèm bản A3) Do công nghệ xử lý bùn nước chưa hoàn chỉnh nên không thu

hồi được lượng nước dùng trong sàng tuyển một cách triệt để gây lãng phí và làm

ảnh hưởng đến môi trường Đồng thời hệ thống xử lý nảy chiếm diện tích rất lớn,

hiệu suất lại thấp Do vậy trong tương lai gân, khi tổng công suất các nhả máy tuyên

nâng lên cao thì đến lúc đỏ, tạo nên sức ép lớn bởi lượng than bùn tăng nhanh và

khôi lượng nước cung cấp cho các nhả máy rất nhiều Công ty đầu tư hệ thông xử lý bủn nước, đáp ứng yêu câu vẻ tăng sản lượng than đưa vào tuyển đẻ cung cap than

cảm bùn cho các Nhà máy nhiệt điện và thu hồi lượng nước tuân hoan trong sảng

tuyển Đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường, nhằm đáp ứng mục tiêu nâng

công suất các nhà máy tuyên than lên 9,5 - 10 triệu tân/năm nên công trình xây

dựng nha may xt ly bin nude là một nhiệm vụ trọng tâm Sơ đổ công nghé nha

máy tuyển than I ~ Công ty tuyển than Cửa Ông được trình bảy trong Phụ lục 1

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

Chieu cao thiệt bị (m) 4,70

Van toc canh cao (vong/phut) 0,18 - 0,27

Đường kinh ông thao bin (mm) 140

DO dốc đáy thiết bị (độ)

Nong do rin Tong dau ra (@) 250-320

1.4.2 Công nghiệp tuyển đồng

Đồng (Cu) là nguyên liệu quan trọng của nẻn công nghiệp Xét vẻ khối lượng

tiêu thụ, đồng xếp hàng thứ ba trong các kim loại, chỉ sau thép và nhôm Do tinh dần điện, dân nhiệt tốt, độ bên khá cao nên đồng và hợp kim đồng được sử dụng

réng rãi như làm dây dần điện trong các thiết bị điện công nghiệp, dan dung Ngoài

ra, đồng và hợp kim dong cỏn được sử dụng nhiều trong chế tạo mảy, xây dựng, sản xuất điện cực Các hợp chất của đỏng như đồng oxit, đồng sunfat, đồng oxyclorua

cũng có rất nhiều ứng dụng trong đời sông hàng ngây Chính vì công nghiệp tuyên

quặng đỏng hợp lý đề thu hỏi đỏng trong quặng ngảy càng được quan tâm

“Trong chương 1, luận văn đã đề cập tới những vân đẻ

~ Nghiên cửu tông quan về thiết bị lắng răng cảo vả các phương pháp thiết kẻ

thiết bị

- Nghiên cứu tổng quan mô hình toản mô tả các quả trình làm việc giản đoạn,

liên tục và liên tục, ôn định

~ Lựa chọn được các đối tượng nghiên cửu thực nghiệm lả công nghiệp tuyên than vả công nghiệp tuyển đồng

Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng

CHUONG 2 THỰC NGHIỆM - KÉT QUA

2.1 Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm

Như đã phân tích trong chương 1, đề thiết kế vả mô hình hỏa thiết bị lắng can

phải xác định tường mình các phương trình cơ bản của quả trình lắng thông qua

thực nghiệm lắng gián đoạn Có 3 phương trình cơ bản của quả trình lắng

Hàm vận tốc lắng nén ép Vesilind

Theo lý thuyết lắng của Kyneh (1952) vận tóc lắng nén ép la ham cia ham

lượng pha rắn (Vesilind, 1968; Dick ang Young, 1972; Vaerenbergh, 1980; Cho,

1993) Từ đó hàm vận tóc lắng nén ép Vesilind (1986) được chấp nhận rộng rãi và

được sử dụng Trong hảm Vesilind, vận tốc vùng lắng được tính như sau

Trong đỏ

y, la vận tốc vùng lắng (cm/phút) kvản: Hệ số của hàm Vesilind

á,: hàm lượng pha rắn ban đầu (g/cm”)

Công thức xác định vận tốc lắng nén ép phụ thuộc vảo ham lượng pha rắn trong,

thiết bị lắng Từ đó có thê xác định được vận tốc lắng nén ép bất ky voi ham lượng,

pha rắn tương ứng

Hàm mật độ thông lượng pha rắn

Hảm số mật độ thông lượng pha rắn được giới thiệu bởi Michaels và Bolger

Trong đó

Z4, là mật độ thông lượng pha rắn

ó, là hảm lượng pha rắn trong huyền phủ (g/cm”)

ó,„„ là hàm lượng pha rắn tại thời điểm kết thúc quá trình lắng,

„„ và e là các thông số đặc trưng Biển đổi công thức (3.2) ta được

#¬r-£) bi

Hàm ứng suất nén ép hiệu dụng pha rắn

Hàm ứng suất nén ép hiệu dụng pha rắn được mô tả bởi công thức:

,(ø)=0 khi ¢<¢, Nghia la trong giai đoạn lắng tự do, các hạt rắn không bị

nén ép Khi đó hàm lượng pha rắn trong huyền phủ nhỏ hơn hoặc bằng hàm lượng, pha rắn tới hạn

Ø,(ø)=œe?* khi đó <¢<d, Nghĩa là trong giai đoạn lắng nén ép, các hạt rắn

bị toàn bộ khỏi chất lỏng phía trên nén ép xuống vả tạo ra một áp suất nén ép toàn

bộ pha rắn (bủn lắng) ở dưới đảy thiết bị

Từ các phân tích cụ thẻ trên, chương 2 trình bảy quá trình thực nghiệm lắng

giản đoạn đề từ đó xác định các thông số đặc trưng của các phương trình cơ bản cho quả trình lắng Từ đó sử dụng các phương trình nảy trong quả trinh thiết kế và mô

hình hóa trong phản sau

Thực nghiệm quá trình lắng gián đoạn

Thực nghiệm được tiền hảnh trong bình lường đựng mẫu nước thải có đường kinh bằng 5.1 em, chiều cao bình lường 22 em Huyền phù được khuây trộn déu dé

đâm bảo hàm lượng pha rắn là như nhau Sau đó tiền hành đồ nhanh vào bình lường

đã chuẩn bị sẵn Khi quá trình ôn định, bắt đầu tính thời gian Trong quả trình lắng, các hạt rắn sẽ lắng xuống day bình lường do đó hình thanh nên lớp nước trong ở

phía trên Bề mặt phân chia sẽ được hình thành giữa phần nước trong vả lớp huyền

phủ lắng đó Tiển hành đo chiêu cao be mat phân chia pha theo thời gian và ghi

chép Hình 2.1 mô tả tiền trình tiền hành thực nghiệm