将两种混合悬浮液可控导入宽沉淀器的方法和设备 本发明涉及一种传导溶液的方法，所述溶液是液体-液体分离溶液，在一个混合罐中，将所述溶液混合成悬浮液，从混合罐，将所述悬浮液送入沉淀器。使用本发明所述的方法和设备，通过沿沉淀器的整个宽度所配置的分配通道，将混合罐中所形成的悬浮液送入沉淀器，在将悬浮液送入沉淀器本体之前，所述悬浮液在分配通道内沿沉淀器的宽度方向扩散。
关于液体-液体分离溶液，有机溶液通常包括一种煤油类型的碳氢化合物和一种水溶液，分离媒介溶解在所述有机溶液内。在一个混合罐内，溶液被混合成悬浮液，所述混合罐包括一个或几个混合器。从最后一个混合器，将悬浮液送入沉淀器，在沉淀器中，悬浮液被分成两种分离的物相，所述物相按重力被分成为两个叠置的层。
专利号为96968的芬兰专利介绍了一种方法，在混合罐中最后一个混合器处，有一个通向上升竖井的通道，所述竖井与沉淀器的前墙壁相通，通过所述竖井，悬浮液水平地流入沉淀器。
关于非常宽的沉淀器装置，通过沉淀器的中部被送入沉淀器的悬浮液，不能沿沉淀器的整个横截面均匀分布，而是沿着沉淀器送进边缘的侧流非常强，因此仅仅用通常用于引导液体流动的桩式导流栅形势难以控制，并且，还应该考虑到，液体流量也可能改变，这也导致不稳定。
至于沉淀器送进装置，使大流量的溶液翻转是困难的，由于随着大流量溶液地流动，混合罐的底部必须越来越低，导致它比沉淀器的底部还低。这是由于，根据给定的溶液延迟时间，设计确定混合器的尺寸，在由面积大小所决定的沉淀能力的基础上，分别设计沉淀器。对于大流量溶液的流动，这意味着，混合罐的底部比沉淀器的底部低2～5米。
在重力影响下进行的液体-液体分离，要求沉淀器的面积随着所要分离的溶液数量而增加。例如，对于铜分离，为了将所述溶液彼此分离，为了在一小时分离一立方米的溶液(m3/h)，需要0.2m2的面积。然而，这要求在沉淀器内没有搅动紊流，由于所述的紊流极易降低沉淀器的分离能力。从分离溶液的角度出发，最好在沉淀器整个横截面上，获得一种平稳的塞状流动。已经发现，如果在一种液体中的另一种液体的残余数量应该保持很低时，溶液的线性率不能超过一个临界值。
在萃取铜时，有机溶液的线速度的极限应该是6cm/s，在大工厂中，速度很容易超过该值。有机溶液的层的厚度通常不希望高于30cm，由于当层的厚度增长时，在溶液中，昂贵的分离剂的数量增多，这增加了生产成本。因此，加大沉淀器的宽度，以阻止线性速度增加的太高。从下文的图表中，可以清楚地看到，加宽沉淀器的需求是显然的，该图表显示，当有机溶液的厚度是30cm，线速度为5.5cm/s时，沉淀器的宽度的变化趋势。
沉淀器宽度/m 溶液总流量/m3/h(有机溶液/水溶液＝1∶1)
8.4 1,000
16.8 2,000
25.3 3,000
33.7 4,000
42.1 5,000
50.5 6,000
本发明涉及一种将悬浮液平稳地导入宽沉淀器的方法和设备，更具体地说，涉及一种宽度超过25m的沉淀器，虽然，所述方法和设备也能用于窄的沉淀器，在窄的沉淀器中，沉淀器的流畅和正确的操作可以被保证。在本发明所述方法中，从下方，将来自混合部件的悬浮液导入沉淀器的液体部件，最好送至进料端中部区域，从所述液体部件，将悬浮液送入沉淀器内部，送到一个沿沉淀器的整个宽度方向分布的通道形封闭空间内，所述封闭空间被安置在邻近沉淀器的前壁的区域，然后，主要从通道形封闭空间的上方流向沉淀器的后部。利用一种设备实现本发明所述方法，在所述设备中，从悬浮液混合部件导向沉淀器的上升竖井与沉淀器的进料端相通，在进料端，有向沉淀器侧边延伸的分配通道，所述分配通道位于沉淀器的底部。本发明的各基本特征已由权利要求书清楚地显示。
下面，接合附图对本发明进行详尽的描述。
图1是局部俯视图，显示本发明特别优异的上升竖井和通道的结构；
图2是沿图1所示的沉淀器的中部所做的横截面剖视图；
图3是横截面剖视图，显示沉淀器的另一种上升竖井和通道的结构，悬浮液上升竖井位于沉淀器内部；
图4和图5是沿沉淀器中部所作的横剖视图，显示本发明两种不同的设备；
图6是局部俯视图，显示另一种悬浮液上升竖井和沉淀器通道的结构；
图7是沿沉淀器中部所作的横剖视图，显示图6中的设备的结构；
图8显示在沉淀器的长度方向上(也就是说溶液流动方向)，图6中设备的结构。
在混合罐中，液体-液体分离溶液被彼此混合，所述混合罐包括一个或几个混合器，在图1中，用符号1表示最后一个混合器，通过悬浮液通道2，混合器1与圆柱形上升竖井3相连，上升竖井3位于沉淀器4的外面，靠近沉淀器4之进料端5的中部的前面。所述竖井可以为别的形状，例如，它的横截面可以是矩形。密闭的分配通道7与竖井3相连，从沉淀器4的中部，所述通道7向两端侧壁6延伸，因此，在图中，仅能看见一个通道7。
从图2可以看到，沉淀器中的前壁5，在其底部与上升竖井3相连，使悬浮液在被送至沉淀器本体前流向分配通道7。在沉淀器的底部，形成分配通道，所以沉淀器的底部8也构成分配通道的底部9，沉淀器的前壁5也部分地用作分配通道的前壁。分配通道的盖板10之高度比物相分界线高，所述物相分界线形成在沉淀器的后部(用虚线11表示)，所以，它位于分离的物相之间的悬浮区。水溶液应该尽可能纯，这是一个特别重要的细节，虽然水溶液具有高粘度。所述装置可防止轻的有机溶液留在水溶液中。从图1中可以看到，在朝向沉淀器的侧壁6的方向，分配通道的盖板10之宽度逐步变窄，因此，在水平面上(从俯视的角度)看，与沉淀器的内壁相比，分配通道的后墙壁12处于倾斜位置，所以，在沉淀器的侧壁6，与沉淀器中央部分相比，分配通道的后墙壁12更接近沉淀器的前边。
在所述盖板10的前边缘13和沉淀器的前壁5之间，形成一个均匀槽14，通过槽14，分配通道7中的大多数悬浮液经过上部路径15，到达沉淀器本体4。然而，由于部分悬浮液已经分离成各物相，在分配通道后壁12和沉淀器4的底部8之间，有槽16，通过槽16，已被分离的水溶液进入沉淀器的底部。流入所述分配通道中的悬浮液，至少2/3，最好超过90％的悬浮液，通过上部开槽14，流进沉淀器本体，其余部分的悬浮液通过底部开槽16流进沉淀器本体。上部开槽的宽度和底部开槽的高度均被很好地调整，使得在沉淀器的中央部分开槽狭窄，在朝向沉淀器侧边方向开槽变宽；然而，可以如此设定，例如，在侧边区域，上部开槽的宽度不超过沉淀器中央部分之开槽宽度的两倍。开槽宽度的波动确保了悬浮液沿沉淀器整个宽度方向的均匀流入。即使，上升竖井没有准确地设置在沉淀器的中央，上述措施也能保证所述悬浮液的均匀流入。
通过分配通道结构，形成了一种延伸到沉淀器整个宽度方向上的悬浮液流动前沿，所述前沿首先以倾斜方式向上被导引，然后，逐渐弯曲，受重力作用，速度下降，最后近似变成水平方向的流动。如上所述，在沉淀器前侧，悬浮液主要在分配通道上方流动。实践证明是成功的，即首先使悬浮液沿沉淀器前端向上流动，受重力影响其流速变小时，悬浮液沿侧向被很好地分配，同时，被均衡地分配。悬浮液流出分配通道之开槽的流速至少是0.3m/s，最好在0.5～1.0m/s范围内。
如图1所示，通过纵长方向的导流板17，在沉淀器中，对悬浮液的流动进一步地矫正，所述导流板17向沉淀器后侧延伸，超出沉淀器中部之分配通道的后壁12。
在分配通道7中，悬浮液的流速与悬浮液在排出开槽14和16处的流速在一个数量级，或稍微低一些。悬浮液在分配通道中的流速为0.2～1.0m/s，最好在0.4～0.8m/s范围内。例如当所有要被分离的悬浮液处于3,000m3/h数量级时，分配通道的高度最好是溶液高度18的2/3，在沉淀器中央，分配通道的长度为1.5m，在沉淀器侧边，所述长度变窄，仅是沉淀器中央部分之分配通道的长度的1/5左右。
自上述可以清楚地看到，在流入分配通道的悬浮液中，仅仅一小部分，最多1/3的悬浮液通过底部开槽16进入沉淀器本体。通过开槽16流出的悬浮液或已被分离的水溶液的运动变为垂直运动，由于从沉淀器的主流动方向上，在开槽16的后面，如图所示，设立了永久性溢流板19，悬浮液必须流过溢流板的上方，溢流板19向上延伸的高度不超过溶液高度18的一半，最好是溶液高度的0.15～0.35倍。溢流板19基本上与沉淀器侧边垂直，在沉淀器中央，溢流板19与分配通道后壁12之间的距离，大约为该分配通道之长度的一半。另一种方案是，溢流板与分配通道的后壁平行。在很大程度上，溢流板减少了反向压力，即在沉淀器分离期间，被分离的水溶液产生的反向压力。
根据图3，经过通道2和上升竖井3，来自混合器的悬浮液被直接送入沉淀器，送入分配通道7内。在其它方面，分配通道7的结构与图1和图2中的分配通道的结构相同，但是，分配通道7的顶部可以有一个进料/采样缸20，所述缸20位于分配通道上方，从盖板10向上延伸，高于沉淀器中的溶液表面21，高于沉淀器侧壁6。从图3可以看到，导流板17继续下降，直到沉淀器的底部，为了简化，仅显示了导流板的侧视图。
图4介绍了另外一种结构，在分配通道处，沉淀器底部被升高，然而在其它方面，沉淀器的结构与图3所示沉淀器的结构相同。沉淀器的前壁5部分地用作分配通道的前壁。当所有要被分离的溶液数量少时，例如在2,000m3/h数量级时，图4所示结构最为优异，根据图4，上升竖井位于沉淀器的外部，但上升竖井也可以位于沉淀器的内部。
在图5所示结构中，上升竖井3向上与分配通道7相通，分配通道7的底部22位于沉淀器的底部区域，但高于沉淀器的底部8。被送入分配通道中的悬浮液，主要通过顶部开槽14流入沉淀器本体。通过位于分配通道底部的垂直管23，已被分离的水溶液流入围绕所述管23的平衡缸24，向上升起，离开沉淀器底部8，平衡缸24充满水溶液，并使管23也充满水溶液。在两个分配通道中的垂直管和平衡缸的数量为1～5，它们沿沉淀器的宽度方向均匀分布。如果，在各分配通道中，仅有一个管和平衡缸。它们最好被配置于沉淀器的边沿区域。这种装置的功能相当于液压阀，所以仅有最少数量的悬浮液流到分配通道的下方。然而，如果一些悬浮液流到分配通道的下方，相对于分配通道的底部，它们向上升起，缓缓进入沉淀器。因此，在沉淀器中的水溶液内，不存在有机溶液的液滴。与前述实施例一样，悬浮液可以被送至沉淀器的内部或外部，即上升竖井可以位于沉淀器的内部，也可以位于沉淀器的外部。
上述的各种实施例中，都具有悬浮液均匀的排出开槽，对于混合能够轻易产生细微液滴之类的液体-液体分离应用，该种结构特别优异。在这些情况下，对于避免通过所述开槽而流动的液体速度超过0.5m/s，同时避免悬浮液碰撞沉淀器的进料端是明智选择。当溶液通过所述开槽流出分配通道时，剪切流场的剪切力被避免；由于流过开槽的溶液和位于它们之间的更安宁区域，产生所述剪切力。在上述实施例中，大部分的悬浮液从分配通道上方流入沉淀器本体；特别是，有机溶液的液滴被送到沉淀器的上部区域。由于当有机溶液被送至沉淀器下部时，由于它们上升速度很低，即使在沉淀器后部区域，它们被保留在水溶液内，因此，防止产生纯净溶液。
如果液体-液体分离溶液对滴下不敏感，可以用下述结构进行操作，在下述结构中，通过具有几个单独开口的分配通道，将分配通道中的悬浮液送入沉淀器本体，沉淀器的前壁没有用以充当分配通道的前壁，分配通道的前壁是一个单独的构件。
在图6所示实施例中，经过通道2，混合器1与上升竖井3相连，竖井3位于沉淀器4的内部，在沉淀器进料端5的中央。所述竖井3与分配通道7相连，所述分配通道7向沉淀器的侧壁6延伸；图中，仅仅看到一个所述分配通道。上升竖井向上与分配通道相通，所述通道的前壁25，朝向沉淀器进料端5，在高度和宽度方向上，所述分配通道的前壁25基本上平行于沉淀器的进料端，与上文相同，分配通道的后壁向其前壁倾斜。
如图6所示，向着沉淀器的侧边方向，图7所示的分配通道7的底部27和盖板28变窄，所以，向着沉淀器的侧边方向，分配通道的横截面变小。如图7所示，分配通道的底部27高于沉淀器的底部8，因此，在分配通道的底部和沉淀器的底部之间，形成底部路径29，通过底部路径29，悬浮液进入沉淀器的后部区域，所述底部路径29的高度是沉淀器前部区域内溶液高度的0.05～0.25倍。然而，由于分配通道7的高度约是沉淀器前部区域内溶液高度18的0.2～0.6倍，经过分配通道之盖板28上方的路径30，大部分悬浮液进入沉淀器本体。
上升竖井的顶部有一个与图3相同的进料/采样缸20，所以上升竖井的上部边缘31与沉淀器的上部边沿32一样高。竖井上升到如此高度，所以顶部可以敞开，悬浮液不能经过敞开的竖井顶部，进入沉淀器。在上文中，我们描述了从上升竖井流出的悬浮液如何分流进入流向沉淀器的侧边的分配通道。为了平衡悬浮液在沉淀器中的流动，必须在上升竖井区域，将部分悬浮液送入沉淀器，所以在上升竖井的前壁33邻近液面的区域处设有垂直开槽34。在朝向沉淀器进料端5的方向上，垂直开槽34位于60～90°范围内的区域。当所有悬浮液沿沉淀器宽度方向均匀流动时，所述开槽的宽度由竖井区域应该流动的悬浮液数量确定。
在图8中可以看到，分配通道7的前壁25上有多个分配开口35，它们在形状上最好是垂直槽。为了获得均匀的预分配，流出所述分配开口35的悬浮液的流速须至少为0.7m/s，最好在0.9～1.4m/s范围内。如果流出速度大于2m/s，在所述分配开口处，导致压力损失，大约损失2KPa的压力。这意味着压力损失的太大了。每个分配通道上的所述垂直槽的数量最好为20～60，所述槽的宽度由上述流出速度所确定。分配通道的前壁25与沉淀器的进料端5之间的距离是分配通道长度的1/6～1/2，最好是1/3，所述分配通道的长度是指沉淀器中央之分配通道的长度。
相对于沉淀器的进料端，流出分配通道的悬浮液在横向方向上分配，并进一步转向，在分配通道的上方和下方，悬浮液均匀流向沉淀器的后部区域。为了进一步矫正悬浮液的流动，使之沿沉淀器的长度方向流动，在分配通道的前壁和沉淀器的进料端之间，设置导流板17，所述导流板与沉淀器的长度方向平行，所以，在分配通道的上方和下方，导流板进一步向后延伸，进入上方和下方路径，它们形成了围绕通道的固体床。每个分配通道具有7～15个导流板，最好以规则间隔配置导流板。从沉淀器长度方向看，导流板最好超出分配通道的后壁26，虽然，导流板并不需要必须位于分配通道的顶部，导流板高于分配通道之顶部的部分之尺寸为，分配通道上方之溶液高度的1/3～2/3。
经过分配通道后，悬浮液以通常方式流进带有导流栅的沉淀器，在到达沉淀器的后端之前，悬浮液被分离成两种单独的溶液物相。
在上述基础上，利用安置在沉淀器内侧，邻近进料端的分配通道，即使在宽的沉淀器中，悬浮液也可以沿沉淀器的宽度方向均匀分布，在本发明范围内，还可以对分配器的细节进行改变。例如上升竖井没有被安置在沉淀器的正中央，上述各种改变均在本发明的实质范围内。对于上文中没有提及的，对分配通道细节进行的别的变化，都可认为是在本发明所要求保护的范围内。