Sandvaskeudstyr: Sådan balancerer du fjernelse af ler, genvinding af fint sand og vandforbrug

Effektiv sandvask er ikke blot et spørgsmål om at fjerne så meget fint materiale som muligt. Et vaskekredsløb skal adskille uønsket ler-, silt- og overfladeforurening, samtidig med at de nødvendige sandpartikler i det færdige produkt bibeholdes. Samtidig skal den klare vandforbrug, gylleudledning og produktfugtighed.

Disse krav kan være i konflikt. Øget vandgennemstrømning eller vaskeintensitet kan forbedre fjernelsen af ​​visse forurenende stoffer, men det kan også føre værdifuldt fint sand ind i overløbet. Fastholdelse af mere fint materiale kan forbedre produktudbyttet, samtidig med at det bliver sværere at opfylde et bestemt krav til renlighed eller sortering.

For aggregatproducenter, der vurderer sandvaskeudstyr, er den mest nyttige tilgang at undersøge tre sammenhængende resultater: hvor effektivt uønsket materiale fjernes, hvor meget salgbart sand, der genvindes, og hvor meget vand hele processen kræver. Den korrekte balance afhænger af foderinddeling, leregenskaber, specifikationer for færdigsand, udstyrskonfiguration og det tilgængelige vandbehandlingssystem.

Hvad skal en sandvaskeproces faktisk fjerne?

Ler, silt og overfladeforurening

Natursand og fremstillet sand kan indeholde uønsket fint materiale, men typen af ​​forurening har betydning. Ler kan forekomme som løse partikler eller som belægninger og klumper knyttet til større korn. Silt og fine mineralpartikler kan suspenderes i procesvand under vask. Mængden af ​​mekanisk omrøring, der skal til for at frigøre forurening, afhænger til dels af, hvor stærkt den hæfter til sandet.

Et simpelt vaske- og hydraulisk klassificeringstrin kan fjerne let dispergerede fine forurenende stoffer. Stærkere bundne lerbelægninger eller lerklumper kan kræve yderligere slid eller skrubning før effektiv adskillelse. Denne skelnen er vigtig, fordi hydraulisk adskillelse ikke kan fjerne forurenende stoffer, der ikke først er blevet tilstrækkeligt frigjort fra de større partikler.

For eksempel kan et stykke lerrigt materiale, der bliver tilbage som en relativt stor klump, opføre sig anderledes end individuelle dispergerede lerpartikler i vaskevand. Hvis vaskeprocessen ikke frigiver forureningen, kan øget overløbsvand alene muligvis ikke løse det underliggende problem. Det første skridt er derfor at fastslå, hvad der skal fjernes, og om forureningen kan adskilles under de foreslåede vaskeforhold.

Uønskede bøder versus salgbart fint sand

Ikke alt fint materiale er affald. Et sandprodukt kan kræve en kontrolleret andel af mindre mineralpartikler for at opfylde den tilsigtede klassificering. Fjernelse af for meget af denne fraktion kan ændre partikelstørrelsesfordelingen og reducere mængden af ​​salgbart produkt.

Det betyder, at et vaskeanlæg ikke udelukkende skal vurderes ud fra den mængde materiale, der udledes med gyllen. Overløbet kan indeholde uønsket ler og silt, men det kan også indeholde fine sandpartikler, der hører til i det påtænkte færdige produkt.

Sondringen er især vigtig for fremstillet sand, hvor knusnings- og formningsprocesser kan generere betydelige mængder af fine mineralpartikler. Hvorvidt disse partikler skal forblive i produktet afhænger af den påtænkte anvendelse og gældende acceptkrav. En producent, der leverer betonsand, mørtelsand eller et andet sorteret tilslagsprodukt, kan stå over for forskellige grænser for finindhold og sortering.

En nyttig vaskbarhedsundersøgelse bør derfor omfatte både partikelstørrelsesanalyse og en vurdering af det fine materiales beskaffenhed.

Fodergradation og produktkvalitetskrav

Fodergraduering bestemmer, hvor meget materiale der er tilgængeligt i hvert partikelstørrelsesområde, før vask påbegyndes. Hvis et foder allerede indeholder for lidt materiale i en påkrævet finsandfraktion, kan vaskekredsløbet ikke fremstille de manglende partikler. Opstrøms knusnings- og klassificeringsstadier skal revideres.

Omvendt, når foderet indeholder for store uønskede fine partikler, skal vaskesystemet fjerne nok af denne fraktion uden at miste for store mængder acceptabelt sand.

En meningsfuld udstyrsvurdering bør derfor sammenligne den tørre partikelstørrelsesfordeling af det indkommende sand, den krævede færdigvareklassificering, mængden og egenskaberne af uønsket ler eller silt og den forventede fordeling af faste stoffer mellem vasket produkt og overløb. Den påkrævede adskillelsesgrænse bør defineres, før udstyrsindstillinger eller yderligere genopretningstrin vælges.

Hvorfor forlader fint sand med vaskeoverløb?

Partikelaflejring og hydraulisk adskillelse

Mange sandvaske- og klassificeringsprocesser bruger forskelle i partikelbevægelse gennem vand. Under forenklede bundfældningsbetingelser bundfældes større eller tættere partikler generelt lettere end mindre partikler med lignende form og tæthed. Den faktiske adskillelse er dog påvirket af partikelform, koncentration, turbulens og de hydrauliske forhold inde i udstyret.

Fine partikler kan forblive suspenderet længe nok til at bevæge sig mod et overløbsudløb. Adskillelsen er ikke nødvendigvis skarp. En hydraulisk klassifikator kan tillade en del af partiklerne nær dens effektive adskillelsesgrænse at rapportere til begge strømme.

Dette er grunden til, at et vaskekredsløb kan miste værdifuldt fint sand, selv når udstyret fungerer mekanisk efter hensigten. Resultatet afhænger af driftsbetingelserne og partikelstørrelsesfordelingen af ​​foderet, ikke blot af om vaskeudstyret fungerer.

Hvordan vandstrøm bærer fine partikler

Vandgennemstrømningen udfører flere vigtige funktioner under vask. Det kan hjælpe med at sprede fint materiale, flytte uønskede faste stoffer mod en udledning og opretholde de hydrauliske forhold, der er nødvendige for adskillelse. Men ændring af flowet ændrer også partikeltransport.

Når vandhastigheden og turbulensen stiger i en bestemt separationszone, kan partikler, der ellers ville bundfælde sig eller forblive med produktet, blive ført mod overløbet. Dette betyder ikke, at hver stigning i vandstrømmen automatisk øger sandtabet. Resultatet afhænger af udstyrets geometri, foderkoncentration, hydraulisk belastning og separationsmekanisme.

Det betyder, at vandstrømmen ikke bør justeres uden at overveje produktgenvinding. Hvis overløbet bliver synligt tungere med faste stoffer efter en procesjustering, skal der tages en repræsentativ prøve for at bestemme, hvad disse faste stoffer faktisk indeholder. Visuelt udseende alene kan ikke fastslå, om kredsløbet mister salgbart sand eller fjerner overvejende uønsket ler og silt.

Vaskeintensitet versus produktgenvinding

Et vaskesystem skal udføre to relaterede, men adskilte opgaver: frigive uønsket forurening og adskille det fra det nyttige produkt. Mere omrøring kan forbedre frigørelsen af ​​forurenende stoffer under nogle forhold. Mere hydraulisk flow kan forbedre transporten af ​​frigjorte fine partikler mod affaldsstrømmen. Ingen af ​​justeringerne garanterer et bedre samlet produktudbytte.

En nyttig præstationsvurdering måler både reduktionen af ​​uønsket forurening og genvinding af materiale, der opfylder de tilsigtede produktkrav. Hvis rengøringen forbedres, men produktet mister for meget af sin påkrævede fine fraktion, kan processen have behov for en anden klassificeringsindstilling, genvindingstrin eller opstrømsfremstillingsmetode.

Målet er ikke maksimal bødefjernelse. Det er et acceptabelt færdigt produkt med en teknisk og økonomisk rimelig genvindingsgrad.

Hvornår er yderligere udstyr til genvinding af fint sand berettiget?

Måling af faste stoffer tabt ved overløb

Før der tilføjes et genvindingssystem, bør operatøren fastslå, om det eksisterende overløb indeholder nok genindvindeligt produkt til at retfærdiggøre yderligere behandling. Det kræver mere end at observere grumset vand. En repræsentativ overløbsprøve bør indsamles, og faststofkoncentrationen og partikelstørrelsesfordelingen bør måles.

Den tørre faststofstrøm, der forlader overløbet, kan derefter estimeres ud fra gyllestrømmen og faststofkoncentrationen ved hjælp af målinger på en ensartet massebasis. Det næste spørgsmål er, hvilken andel af disse faste stoffer, der falder inden for den krævede specifikation for færdigsand.

Hvis de fleste overløbsfaststoffer består af uønsket ler og silt, kan genvinding af dem forringe produktkvaliteten. Hvis en meningsfuld fraktion består af acceptable sandkorn, kan yderligere adskillelse være værd at vurdere.

For at opnå pålidelige resultater bør prøveudtagningen dække repræsentative driftsforhold frem for et enkelt øjeblik, hvor anlægget er usædvanligt rent, overbelastet eller underfodret.

Hydrocyklon-baserede genopretningsmuligheder

En hydrocyklon kan bruges i nogle vaskekredsløb til at klassificere gylle og genvinde en del af den sandfraktion, der ellers ville forlade med vaskevandsoverløbet. I et typisk arrangement afgives gylle til cyklonen under tryk. Den resulterende interne strøm adskiller partikler i henhold til deres adfærd under udstyrets hydrauliske forhold.

Underløbet er generelt beriget med grovere eller lettere separerede faste stoffer, mens overløbet bærer en større andel af finere materiale og vand. En cyklon giver dog ikke et perfekt skarpt snit i partikelstørrelse.

Dens ydeevne afhænger af faktorer, herunder cyklongeometri, fødetryk, faststofkoncentration, partikelegenskaber og de valgte driftsbetingelser. De genvundne faste stoffer kan kræve yderligere afvanding, før de inkorporeres i det færdige sand.

Et genvindingskredsløb kan derfor omfatte en sump, pumpe, hydrocyklon og et passende afvandingsarrangement. Disse er mulige industriproceskonfigurationer, ikke en erklæring om, at hver RION-sandvasker inkluderer hydrocyklongenvindingsudstyr.

Tilpasning af indvindingssystemer til gylleforhold

Et genvindingssystem bør vælges omkring de faktiske gylleforhold. For stor variation i foderkoncentrationen kan ændre adskillelsesadfærd. Inkonsekvent pumpedrift eller tryk kan også gøre genvindingsresultaterne mindre forudsigelige.

Partikelstørrelsesfordelingen af ​​den genvundne målfraktion er særlig vigtig. Genvinding af materiale, blot fordi det er til stede i overløbet, kan være kontraproduktivt, hvis dette materiale ikke hører hjemme i det færdige produkt.

Udstyrsvalg bør tage højde for den forventede genvindelige masse, separationsnøjagtighed, nedstrøms afvandingsbehov og indflydelsen af ​​genvundet materiale på den endelige sortering. Yderligere genvindingsudstyr introducerer også kapitalomkostninger, energiforbrug, vedligeholdelse og proceskompleksitet.

Det er berettiget, når målte produktgenvindings- og driftsfordele understøtter disse yderligere krav – ikke kun fordi nogle faste stoffer er synlige i spildevandet.

Hvordan skal vandforbrug og gyllehåndtering vurderes?

Ferskvand, genbrugsvand og procestab

Et vaskeanlæg kan cirkulere en betydelig mængde vand uden at forbruge hele denne mængde som frisk make-up vand. Denne sondring er væsentlig, når man skal vurdere vandbehovet. Bruttovandstrømmen gennem vaskeudstyr omfatter både fersk- og recirkuleret vand, hvor der er installeret en genvindingssløjfe.

Faktisk supplerende vand er påkrævet for at erstatte vand, der forlader systemet med vådt produkt, udledt gylle, fordampning, lækage og andre tab, efter at have taget højde for eksternt vand, der kommer ind i processen.

For en forenklet steady-state vandbalance uden andre vandtilførsler: Frisk efterfyldningsvand = Vand, der forlader produktet + Vand, der forlader med tailings + Andre uindvundne vandtab. Dette forudsætter, at den cirkulerende beholdning ikke stiger eller falder i løbet af måleperioden.

Ved opstart, nedlukning eller ændringer i damoplag skal ændringen i oplagret vand også medregnes. Et anlæg med en høj intern cirkulationshastighed kan derfor have et relativt lavt ferskvandsbehov, hvis en stor del af dets procesvand genvindes.

Omvendt kan dårlig bundfældningsevne eller for meget vand, der forlader med affaldsslam, øge efterspørgslen efter efterfyldning. Vandforbrug skal altid indberettes med en klar systemafgrænsning og driftsgrundlag.

Gyllefaststoffer og belastninger af bundfældningssystem

Vaskeudstyret er kun en del af et vådt tilslagsbehandlingskredsløb. Overløbet skal håndteres, især hvor det indeholder væsentlige fine suspenderede stoffer. Hvis gylle udledes til en bundfældningsdam, reducerer ophobningen af ​​faste stoffer gradvist den tilgængelige lagerkapacitet. Periodisk fjernelse af faste stoffer kan være nødvendig for at opretholde effektiv drift.

Behandlingsarrangementet skal tage hensyn til både hydraulisk flow og massen af ​​faste stoffer, der kommer ind i systemet. En dam, der kan rumme den nødvendige vandmængde, kan stadig blive vanskelig at betjene, hvis dens sedimentbelastning er for stor.

Afhængigt af projektforhold omfatter mulige proceselementer bundfældningsbassiner, klaringsudstyr, fortykningssystemer og mekanisk afvanding. Egnetheden af ​​hver mulighed afhænger af faststofkarakteristika, tilgængelig jord, udledningskrav, driftsomkostninger og den påtænkte metode til genbrug af vand.

Til købere, der vurderer sandvaskeudstyr, bør de påkrævede vand- og gyllehåndteringsfaciliteter gennemgås som en del af det komplette vaskekredsløb, ikke behandles som ikke-relateret tilbehør.

Hvordan genanvendt vandkvalitet påvirker vask

Genanvendt procesvand er værdifuldt, fordi det kan reducere ferskvandsbehovet, men vandkvaliteten skal forblive egnet til den påtænkte separationsproces. Vand, der indeholder en høj koncentration af suspenderet ler og silt, kan ændre de hydrauliske forhold i vaskekredsløbet og kan øge risikoen for, at fint materiale transporteres ind i det færdige produkt.

Effekterne afhænger af koncentrationen af ​​suspenderede faste stoffer, mineralsammensætning, vandkemi og udstyrskonfiguration. Behandlingssystemet bør derfor være i stand til at opretholde vandkvaliteten inden for det område, der kræves for pålidelig vask.

En operatør, der står over for en inkonsekvent sandkvalitet, bør ikke kun undersøge vaskeudstyrets indstillinger, men også ændringer i indholdet af genanvendt vandtørstof. Vandgenvinding og produktkvalitet er forbundne tekniske overvejelser.

Hvordan påvirker afvanding den færdige sandhåndtering?

Resterende fugt efter vask

Vasket sand efterlader generelt et vådt forarbejdningstrin med vand tilbageholdt mellem og omkring dets partikler. Den resterende mængde afhænger af materialeklassificeringen, partikelformen, afvandingsmekanismen og den tid, der er til rådighed til dræning.

Fint sand giver typisk større afvandingsudfordringer end grovere materiale, fordi mindre porer og kapillarkræfter kan tilbageholde mere vand. En vaskemaskine kan fjerne uønskede forurenende stoffer effektivt uden at producere sand med det fugtindhold, der kræves til øjeblikkelig transport, oplagring eller yderligere håndtering.

Rengøringsydelse og afvandingsydelse bør derfor måles separat.

Oplagring og transport af vådt sand

Overdreven fugt kan påvirke håndteringsegenskaberne for færdigt sand. Vådt materiale kan klæbe til udstyrets overflader, samle sig ved overføringspunkter eller dræne vand ind i lagerområdet. Ændringer i fugtindholdet kan også påvirke bulkdensiteten og fortolkningen af ​​produktionstonnage.

Af denne grund bør en vådtonnageaflæsning ikke automatisk behandles som den samme mængde tørt salgbart sand. Hvis produktionsudbyttet evalueres, bør målinger konverteres til en konsistent tør-faststof-basis.

Lagerdræning, afstrømningshåndtering og transportørdesign bør også overvejes, hvor produktets fugtighed forventes at variere.

Når der er behov for yderligere afvanding

Et separat afvandingstrin kan være berettiget, når restfugten fra vaskeudstyret overstiger kravene til efterfølgende håndtering eller produktlevering. Afvandingssigter og andet passende udstyr kan overvejes afhængigt af partikelstørrelsesfordelingen og procesarrangementet.

Beslutningen bør understøttes af faktiske produktfugtmålinger og et defineret håndteringsmål. Yderligere afvanding forbedrer ikke automatisk fjernelse af ler eller genvinding af fint sand. Den adresserer et andet procesmål.

Et korrekt designet vaskekredsløb kan derfor kræve separate udstyrstrin til rengøring, hydraulisk klassificering, genvinding af finpartikler og fugtreduktion. Kombinationen af ​​alle disse til et enkelt uspecificeret ydelsestal gør sammenligning af udstyr mindre pålidelig.

Hvordan kan købere vurdere den faktiske vaskeydelse?

Prøveudtagning af foder, vasket sand og overløb

Den mest nyttige vurdering af vaskeevnen starter med målinger ved de vigtigste materialeindgangs- og udgangspunkter. Repræsentative prøver bør tages fra indgående foder, vasket produkt og overløbet eller affaldsstrømmen. Prøverne skal forbindes med målte eller rimeligt etablerede strømningshastigheder over det samme driftsinterval.

For hver strøm kan relevante målinger omfatte partikelstørrelsesfordeling, tørstofindhold, fugt og mængden af ​​uønsket forurening. Prøveudtagningsmetoder skal også tage højde for adskillelse og procesvariabilitet.

En prøve taget fra overfladen af ​​et lager eller et isoleret sted i en gyllekanal repræsenterer muligvis ikke hele materialestrømmen. Hvor resultaterne bruges til udstyrsaccept eller procesgarantier, bør prøveudtagningsplanen og testmetoderne aftales, før evalueringen påbegyndes.

Etablering af en sand- og vandbalance

Overvej et forenklet eksempel, hvor det indgående foder indeholder 100 tons tørstof pr. time. Antag, at målinger viser, at 88 tons i timen rapporterer til det vaskede produkt, og 12 tons i timen går gennem affalds- eller overløbsstrømmen. Den samlede tørstofbalance er derefter 100 = 88 + 12.

Den samlede tørstofindvinding i produktstrømmen er 88 / 100 × 100 = 88 %. Men dette tal beviser ikke, at 88% af det værdifulde sand er blevet genvundet. De 12 tons i timen, der forlader kredsløbet, kan indeholde både uønskede partikler og partikler, der opfylder kravene til det færdige produkt.

For at estimere genvinding af salgbart sand, skal operatøren bestemme massen af ​​målpartikelfraktionen, der kommer ind i og forlader hver strøm. Antag for eksempel at partikelstørrelsesanalyse identificerer 90 tons målsand i foderet og 85 tons i timen af ​​målfraktionen i det færdige produkt. Genvindingen af målfraktionen ville da være 85 / 90 × 100 ≈ 94,4 %.

Alle værdier ovenfor er illustrative og er ikke RION-udstyrstestresultater. De viser, hvorfor total genvinding af faste stoffer og nyttig sandgenvinding er forskellige målinger.

En separat vandbalance bør tage højde for vand, der kommer ind med vådfoder, frisk make-up forsyning, recirkuleret flow, produktfugtighed og spildevandsudledning. Brug af sammenlignelige tørre faste stoffer og vandbaser hjælper med at skelne ægte produkttab fra forskelle forårsaget af ændret fugtindhold.

Sammenligning af rengørings-, genopretnings- og afvandingsresultater

En praktisk acceptvurdering bør evaluere hvert hovedprocesmål separat.

Ingen enkelt måling fanger hele processen. Et vaskekredsløb, der producerer ekstremt rent sand, men som mister for meget værdifuldt fint, kan være kommercielt uattraktivt. Et kredsløb med høj genvinding af faste stoffer kan også være uegnet, hvis det bevarer uacceptabelt ler eller producerer den forkerte gradering.

Den bedste konfiguration opfylder den specificerede produktkvalitet og samtidig opretholder en rimelig balance mellem genvinding, vandbehov og driftskrav.

Hvilke data skal angives for et forslag til sandvaskeudstyr?

Fodergrader, lerindhold og produktspecifikation

Før du vælger udstyr, bør købere etablere egenskaberne for det materiale, der faktisk kommer ind i vaskekredsløbet. Relevant information omfatter foderpartikelstørrelsesfordelingen, mængden af ​​materiale under det tilsigtede separationsinterval, lerindhold, maksimal partikelstørrelse og forventede udsving i foderkvaliteten.

Hvor ler er til stede, bør køber afklare, om det hovedsageligt forekommer som dispergerede fine partikler, belægninger eller klumper. De påkrævede færdigvareklassificerings- og renhedskriterier bør angives separat fra de indgående foderdata.

Hvis sandet er produceret ved opstrøms knusnings- eller formgivningsudstyr, som f.eks VSI Sand Maker, bør dens resulterende graduering måles i stedet for at udledes af udstyrskategorien alene.

Opstrøms sigtearrangementer kan også påvirke partikelstørrelsesfordelingen, der kommer ind i vask. RION'er Vibrerende skærm er en relevant produktkategori i en samlet forarbejdningslinje.

Nødvendig gennemstrømning og vandforhold

Et forslag skal klart angive, om produktionskapaciteten er udtrykt som vådfoder, tørfoder eller færdigt produkt. Disse mængder er ikke udskiftelige.

Udstyrsleverandøren har også brug for information om tilgængeligt procesvand, om genanvendelse er påkrævet, forventet vandkvalitet og praktiske muligheder for gyllehåndtering. Hvis stedet har begrænset tilgængelighed af ferskvand eller begrænset plads til afsætningsfaciliteter, kan disse begrænsninger have stor indflydelse på den overordnede vaskekonfiguration.

Kapacitet alene er ikke tilstrækkelig til at definere en komplet vaskeproces.

Udstyrsomfang og begrænsninger på stedet

Køber og udstyrsleverandør bør fastslå, hvilke processtadier der er omfattet af det foreslåede omfang. En basisvasker, en vaskemaskine med separat genvinding af fint sand og et komplet kredsløb med vandbehandling og produktafvanding er ikke tilsvarende systemer.

Forslaget bør identificere udstyrsgrænseflader, forsyningsvirksomheder, fundamenter, tilgængelig installationsplads og eventuelle downstream-håndteringskrav. Det bør også specificere, hvordan færdigvareklassificering, genvinding og fugt vil blive målt, hvor disse resultater er en del af projektets krav.

RION giver Sandvasker udstyr til aggregatbehandlingsapplikationer. Til en projektspecifik diskussion kan købere indsende repræsentative foderdata, påkrævet sandklassificering, gennemløb og anlægsforhold gennem RION kontaktside.

Det mest effektive sandvaskekredsløb er ikke nødvendigvis det, der fjerner den største mængde fint materiale. Det er den, der fjerner de forurenende stoffer, der skal afvises, bevarer en passende andel af værdifuldt sand og opererer inden for stedets vand- og håndteringsbegrænsninger.

At opnå den balance starter med at forstå selve foderet og måle, hvor både faste stoffer og vand går hen gennem hele processen.