Сгущение или о тстаивание – процесс разделения жидких неоднородных систем, основанный на осаждении твёрдых частиц, под действием сил тяжести. Применяется для обезвоживания тонкозернистого материала до влажности W=30-50%.

Цель процесса отстаивания – получение чистой, свободной от твёрдой фазы жидкости, т.е слива.

Основные фазы процесса отстаивания.

 I – зона уплотнённого сгущенного продукта (осадка);

II – зона стеснённого осаждения;

III – зона свободного осаждения частиц;

IV – зона осветлённой жидкости.

В непрерывно действующем сгустителе образуется несколько зон. Верхняя зона IV осветлённой жидкости обычно составляет 0,3 – 0,6м. Вторая сверху зона пульпы III первоначальной плотности, в которой происходит стеснённое падение частиц. Ниже промежуточная зона II перехода от зоны стеснённого осаждения в зону уплотнения (сжатия). Внизу I зона уплотнения. Плотный осадок в виде сгущенного продукта удаляется из нижней части сгустителя, а осветлённая жидкость – из верхней. Для ускорения осаждения частиц и получения чистого слива в пульпу добавляют реагенты.

Если процесс протекает периодично, то завершается при наличии двух зон – I и IV (с течением времени зоны II и III исчезают).

На процесс сгущения, протекающий под действием силы тяжести, влияют минералогический и гранулометрический составы твердой фазы, форма частиц, содержание твердого в исходной пульпе, содержание твердого в сгущенном продукте, плотность твердой и жидкой фаз, вязкость, pH и температура пульпы, наличие в пульпе реагентов (коагулянтов и флокулянтов). Конечные результаты сгущения зависят также от конструктивных особенностей используемых аппаратов. Более подробно рассмотрим влияние основных факторов.

Плотность твердой фазы суспензии оказывает существенное влияние на скорость осаждения частиц: чем выше плотность твердой фазы, тем с большей скоростью будут осаждаться частицы. На практике частицы оседают не изолированно друг от друга, а в виде агрегатов – флокул, плотность которых ниже, чем плотность твердой фазы, из-за наличия внутрифлокулярной влаги.

Скорость осаждения частиц зависит от вязкости суспензии. С уменьшением вязкости суспензии скорость осаждения частиц возрастает. Один из способов снижения вязкости суспензии – это повышение ее температуры. С повышением температуры снижается вязкость жидкой фазы пульпы – воды. Наиболее резко снижается вязкость воды при повышении её температуры до 20–30°C (при 0°C она составляет 0,018 Па·с, при 30°C – 0,008 Па·с). С повышением температуры также усиливается действие присутствующих в пульпе реагентов. Однако поскольку на сгущение подаются большие объемы суспензий, нагревание их экономически не оправдано.

Плотность суспензии в значительной мере зависит от содержания твердого в суспензии и при ее сгущении оказывает двоякое влияние. С одной стороны при сгущении более плотных суспензий увеличивается производительность сгустителя по твердому, но из-за более стесненных условий уменьшается скорость осаждения частиц и увеличивается вынос твердых частиц в слив.

С другой стороны, в жидких пульпах частицы осаждаются быстрее, чем в густых. Однако для обеспечения постоянной производительности сгустителя по твердому это приводит к бóльшим объемам пульпы, подаваемой в сгуститель, а следовательно, к возрастанию скорости восходящих потоков в аппаратах и к увеличению выноса тонких частиц в слив.

Для каждого сгущаемого продукта существует своя оптимальная плотность исходного питания (содержание твердого в исходной пульпе), при которой сгуститель работает наиболее эффективно. Оптимальные условия работы сгустителя подбирают опытным путем.