Для разделения твердой и жидкой фаз пульпы в гидрометаллургии исполь- зуют процессы сгущения, фильтрации и центрифугирования.

Сгустители (отстойники) – аппараты для разделения (осаждения) гетероген- ных систем, при котором взвешенные в жидкости твердые частицы отделяются от сплошной фазы под действием силы тяжести.

Различают аппараты периодического, полунепрерывного и непрерывного действия, причем непрерывно действующие сгустители, в свою очередь, делятся на одно-, двух и многоярусные. Операцию сгущения проводят в сгустителях с пе- риферическим и чаще с центральным приводом (рис. 3).

Рис. 3. Сгуститель с центральным приводом: 1 – разгрузка нижнего слива; 2 –

гребки; 3 – радиальные граблины; 4 – подвесной вертикальный вал; 5 – механизм подъема вала; 6 – приводной механизм; 7 – ферма; 8 – кольцевой желоб; 9 – ци- линдрический чан с плоско-конусным днищем; 10 – загрузочный стакан

Пульпу подают в центр аппарата. Осевшая твердая фаза перемещается с помощью вращающихся (0,2-0,5 об/мин) граблин к разгрузочному отверстию в центре конического днища сгустителя. В результате осаждения образуется освет- ленный раствор (верхний слив), который сливается в кольцевой желоб, и сгущен- ный продукт (нижний слив, шлам), содержащий до 50-80% твердой фазы. Показа- тели сгущения зависят от свойств твердой фазы (крупность частиц, плотность), вязкости раствора, наличия коагулянтов и флокулянтов. Скорость питания подби- рают из расчета получения практически прозрачного верхнего слива.

Многоярусные сгустители (рис. 4) более компактны и производительны. Автоматическое регулирование работы сгустителей предполагает поддержание постоянной плотности нижнего слива. Это достигается изменением его выхода или расхода поступающей пульпы за счет варьирования производительности пи- тающих насосов.

Рис. 4. Многоярусный промывной сгуститель: 1 – бачок для промывного раство- ра; 2 – ловушка; 3 – патрубок для удаления промытого материала; 4 – слив сгу- щенного продукта второго яруса в дальнейший процесс или в первый ярус

Для интенсификации работы отстойников, особенно для легко отстаиваемых суспензий, осветления оборотной воды без применения флокулянтов, созданы конструкции так называемых вертикальных сгустителей с коническими тарелками или пластинчатых сгустителей. В данных сгустителях пульпа подается в верх- нюю часть аппарата. Осаждение происходит на параллельно расположенные та- релки (пластины), между которыми раствор (осветляющаяся пульпа) устремляет- ся к верхнему выходу. Шлам сползает и отводится в нижний конус. Поверхность осаждения может быть достаточно развитой при поступлении пульпы в простран- ство между всеми полками. Однако при этом сползающий с полок шлам взмучи- вается поступающей пульпой.

Промышленные фильтры для жидкостей предназначены для полного или ча- стичного разделения пульп на жидкую фазу (фильтрат) и твердую (кек, осадок) методом фильтрации через пористую перегородку (ткани, сетка, керамические материалы).

Фильтрация достигается за счет перепада давлений по обе стороны перего- родки, достигаемого различными путями:

- созданием вакуума (-0,1 МПа) под перегородкой;

- давлением инертного газа или воздуха (0,5-1,0 МПа) над перегородкой;

- гидростатическим давлением пульпы (до 0,05 МПа);

- напором пульпы от питающего насоса (0,5-1,5 МПа).

С помощью фильтров сгущают разбавленные пульпы, обезвоживают плот- ные пульпы, осветляют растворы. На большинстве фильтров также осуществля- ется промывка и частичное обезвоживание осадка. Промывка осадка происходит путем замещения жидкой фазы, заполняющей его поры, промывной жидкостью. В процессе обезвоживания осадка жидкая фаза удаляется из пор посредством вы- теснения ее воздухом, горячим газом или паром, а также механическим отжимом.

Обезвоженный осадок удаляют с фильтровальной перегородки отдувкой, об- ратным током фильтрата, гидросмывом или с использованием механических устройств (ножа, съемного валика, сходящего полотна и др.).

После удаления осадка фильтровальную перегородку регенерируют, удаляя из ее пор и с поверхности частицы осадка продувкой воздухом, паром, двусто- ронней промывкой жидкостью.

Эффективность разделения суспензии и производительность фильтра зависят от свойств обрабатываемой пульпы и ее составляющих, типа фильтра, его осна- щения и режима работы, а также от свойств фильтровальной перегородки и соот- ветствия ее конкретным условиям процесса фильтрования.

Классификация фильтров:

1. Фильтры периодического действия. В данных аппаратах фильтровальная перегородка неподвижна и на ней осуществляются все процессы (фильтрование, набор осадка, его промывка, обезвоживание, удаление). К ним относятся: фильтр- прессы, нутч-фильтры, емкостные, патронные, свечевые и листовые фильтры.

2. Фильтры непрерывного действия. В этих аппаратах фильтровальная пере- городка перемещается по замкнутому контуру, и в зависимости от места ее нахождения на конкретном участке осуществляется определенная операция. При этом все операции проходят одновременно: и набор осадка, его промывание, отдувка, удаление и регенерация фильтрующей перегородки. К фильтрам непре- рывного действия относятся: барабанные, дисковые и ленточные фильтры.

Центрифуги – аппараты, предназначенные для разделения суспензий (про- мышленные пульпы), осветления загрязненных жидкостей, гидравлической клас- сификации шламов при помощи центробежных сил.

Центрифуги принято подразделять:

- по принципу разделения: осадительные, фильтрующие, комбинированные центрифуги и разделяющие сепараторы;

- по конструктивному признаку: вертикальные, горизонтальные, подвесные с верхним приводом, маятниковые;

- по способу выгрузки осадка из ротора: ручная через борт, ручная через днище, саморазгружающаяся – гравитационная, ножевая, шнековая, вибрацион- ная;

- по характеру проведения процесса: непрерывного и периодического дей- ствия.