Fosfaatslurry is een dicht mengsel van fijn gemalen fosfaatgesteente, gesuspendeerd in water. Het is essentieel voor de mijnbouw en de productie van kunstmest, met name voor het transport van grondstoffen van de mijn naar verwerkingsinstallaties en voor de productie van fosforzuur. Vanwege de economische en ecologische waarde ervan, vormt efficiënt transport van fosfaatslurry de basis van de toeleveringsketen voor belangrijke agrarische en industriële sectoren.
Het transport van fosfaatslurry vindt doorgaans plaats via pijpleidingen, waar efficiëntie, veiligheid en productconsistentie van het grootste belang zijn. De unieke reologische eigenschappen van fosfaatslurry brengen echter belangrijke uitdagingen met zich mee. Door het niet-Newtoniaanse, schuifverdunnende gedrag veranderen de viscositeit en de stromingseigenschappen dynamisch, afhankelijk van de vaste-stofconcentratie, de deeltjesgrootte en de chemische samenstelling. Hoge vaste-stofconcentraties kunnen de viscositeit en de vloeigrens verhogen, waardoor transport via pijpleidingen gepaard gaat met een verhoogd energieverbruik, onvoorspelbare stroming en het risico op verstopping of bezinking.
Basisprincipes van het gedrag van fosfaatsuspensie
Samenstelling en fysische eigenschappen
Fosfaatsuspensie bestaat uit fijn verdeeld fosfaaterts dat is opgelost in een dragervloeistof, meestal water. Het mengsel bevat vaak chemische additieven zoals flotatiereagentia, pH-regelaars of andere proceschemicaliën die zijn afgestemd op de behoeften van de ertsbewerking. De drie belangrijkste elementen – de gesuspendeerde deeltjes, de dragervloeistof en de additieven – bepalen de fysische en chemische interacties van de suspensie.
Fosfaatgesteenteverwerking
*
Deeltjesgrootte en deeltjesgrootteverdeling zijn cruciaal. Fijne deeltjes vergroten het oppervlak, waardoor zowel de chemische reactiviteit als de viscositeit van de slurry toenemen. Wanneer de grootteverdeling smaller wordt (d.w.z. de deeltjes uniformer worden), stijgt de viscositeit sterk, wat de stroming bemoeilijkt en het risico op verzakking in de pijpleiding vergroot. Bredere (polydisperse) verdelingen kunnen, mits gecontroleerd, de schijnbare viscositeit verlagen door de pakkingsefficiëntie te verbeteren en de wrijving tussen de deeltjes te verminderen. Slurries die bijvoorbeeld gemalen zijn volgens het Rosin-Rammler-Benne-model of geanalyseerd zijn met behulp van fractale geometrie, vertonen duidelijke verschillen in zowel reologische eigenschappen als transportweerstand.
De vaste-stofconcentratie bepaalt hoe dicht de deeltjes op elkaar gepakt zijn. Hogere concentraties verhogen zowel de schijnbare viscositeit als de vloeigrens, waardoor het stromingsgedrag verschuift van pseudoplastisch (matige concentraties) naar Bingham-plastisch of zelfs dilatant niet-Newtoniaans gedrag bij extreme concentraties. De wisselwerking tussen concentratie en deeltjesgrootteverdeling is cruciaal voor het optimaliseren van slurrytransport: het beheersen van deze twee factoren maakt een effectieve pijpleidingdoorstroming mogelijk, waardoor energieverbruik en mechanische slijtage worden geminimaliseerd.
Fysische eigenschappen zoals viscositeit en dichtheid bepalen de fundamentele prestatieparameters voor de efficiëntie van pijpleidingtransport. De viscositeit van de slurry bepaalt de weerstand tegen stroming en heeft direct invloed op de pompcapaciteit. De dichtheid van de slurry, beïnvloed door de concentratie vaste stoffen en de eigenschappen van de deeltjes, bepaalt het hydrostatische drukprofiel en de kans op verstopping en bezinking in de pijpleiding. Online viscositeitsmeters, online vloeistofdichtheidsmeters en nauwkeurige methoden voor het meten van de viscositeit van de slurry zijn nodig voor realtime monitoring en procesbeheer, ter ondersteuning van zowel preventie van verstoppingen als van bezinking in de pijpleiding.
Invloed van de reologie van de slurry op de verwerking
Fosfaatsuspensies vertonen over het algemeen niet-Newtoniaans gedrag. Hun viscositeit is niet constant; deze hangt af van de snelheid waarmee schuifkracht wordt uitgeoefend. De meeste vertonen vloeigrens-pseudoplastische (schuifverdunnende) of Bingham-plastische eigenschappen. In de praktijk begint de stroming pas wanneer een drempelwaarde (vloeigrens) wordt overschreden; voorbij deze waarde neemt de viscositeit snel af bij hogere schuifsnelheden.
Het niet-Newtoniaanse karakter heeft directe gevolgen voor het stromingsregime en het systeemontwerp:
- Drukval:Een hogere viscositeit en vloeigrens verhogen de benodigde drukval voor een gegeven transportdebiet. Dit betekent dat er meer energie nodig is om de stroming in stand te houden, vooral bij lagere snelheden of hoge concentraties vaste stoffen. Wiskundige modellen zoals de Herschel-Bulkley-, Bingham- of Ostwald-Power-wet worden vaak gebruikt om dit gedrag te voorspellen en de dimensionering van systemen te bepalen.
- Haalbaarheid van de pijpleiding:Wanneer de viscositeit en vloeigrens bepaalde grenzen overschrijden (door veranderingen in de deeltjesgrootte of -concentratie), neemt het risico op stroomonderbrekingen, verstoppingen in de pijpleiding of catastrofale bezinking toe. Effectieve beheersing van de deeltjesgrootte en -concentratie, evenals realtime monitoring van viscositeit en dichtheid met behulp van oplossingen vanonline fabrikanten van dichtheidsmetersNet als Lonnmeter zijn ze essentieel voor een betrouwbare werking.
- Transportoptimalisatie:Het afschuifverdunnende (pseudoplastische) gedrag bevordert het pompen omdat de viscositeit afneemt bij hoge afschuifsnelheden. Deze eigenschap maakt een lager energieverbruik mogelijk tijdens transport in een pijpleiding met constante snelheid, mits de operationele afschuifsnelheden goed aansluiten op de eigenschappen van de slurry.
- Reactorontwerp:Bij ontzwaveling en ontfosforisering beïnvloedt de niet-Newtoniaanse reologie de menging in de reactor, de massaoverdracht en de verblijftijdverdeling. De schijnbare viscositeit en de vloeigrens bepalen zowel de benodigde mengenergie als de effectiviteit van de chemische reacties tussen vaste stof en vloeistof in de reactor.
Praktische resultaten zijn afhankelijk van nauwkeurige reologische karakterisering. Instrumenten zoals rotatiereometrie, roterende viscometers en geavanceerde CFD-modellen worden gebruikt om accurate stromingsmodellen te bouwen. Laboratorium- en industriële tests met pijpleidingen met meerdere lussen verifiëren het gedrag en vormen de basis voor operationele protocollen om energieverbruik en mechanische slijtage te minimaliseren. Realtime meetoplossingen, zoals online viscositeitsmeters en metingen van de deeltjesgrootte, ondersteunen dynamische regelstrategieën. Dit helpt problemen zoals bezinking van slurry te voorkomen en de algehele efficiëntie van slurrytransport in industriële pijpleidingen te verbeteren.
Samenvattend bepalen de eigenschappen van fosfaatslurry – met name die welke worden beïnvloed door de wisselwerking tussen zwevende deeltjes, concentratie, additieven en de vloeibare fase – zowel de transportprestaties als de proceshaalbaarheid. Het beheersen van zwevende deeltjes in de slurry, het monitoren van de deeltjesgrootteverdeling en het reguleren van de vaste-stofconcentratie zijn essentieel voor het verbeteren van de pijpleidingdoorstroming, het voorkomen van bezinking en het optimaliseren van het slurrytransport voor industriële fosfaatverwerkingsprocessen.
Ontzwaveling en ontfosforisering met fosfaatsuspensie
Procesprincipes
OntzwavelingOntfosforiseringsprocessen met behulp van fosfaatsuspensie werken volgens de principes van gas-vloeistof-vaste fase-absorptiereacties in natte reactoren.Zwaveldioxide (SO₂)In industriële rookgassen lost SO₂ eerst op in de vloeibare fase van de fosfaatsuspensie. Daar reageert het snel met fosfaationen en water, waarbij fosforzuur en vaste bijproducten worden gevormd, terwijl tegelijkertijd fosforterugwinning mogelijk wordt. De absorptiemechanismen worden gekenmerkt door stapsgewijze transformaties: gasvormig SO₂ diffundeert door de oppervlakken van de druppels, dringt de suspensie binnen en wordt vervolgens chemisch gebonden. Afhankelijk van de specifieke chemische omgeving en de massatransportsnelheden kan magnesium uit de suspensie vrijkomen. De belangrijkste factor die de absorptiesnelheid bepaalt, is de gasfilmweerstand aan het grensvlak, waardoor turbulentie en menging cruciaal zijn voor een maximale efficiëntie.
De wisselwerking tussen de fysische processen in de reactor is cruciaal voor de procesopbrengst. Druppels slurry die in de gasstroom zweven, maximaliseren het grensvlak voor contact met en absorptie van SO₂. De massaoverdrachtssnelheden tussen gas en vloeistof worden bepaald door de druppelgrootte, de slipsnelheid, de turbulentie en de temperatuur. Effectieve massaoverdracht is afhankelijk van zowel de fysieke verspreiding van de druppels als de kinetiek van hun reacties met SO₂. Verbeterde interactie tussen druppels en gas bevordert niet alleen de verwijdering van SO₂, maar ondersteunt ook een efficiënte terugwinning van fosfaat, wat essentieel is voor geïntegreerde milieubescherming en grondstoffenrecycling.
Factoren die de reactie-efficiëntie beïnvloeden
De geometrie van de reactor is een belangrijke factor die de absorptie-efficiëntie bepaalt. Specificaties zoals de inlaathoek en -diameter bepalen hoe gas en slurry de reactor binnenkomen en zich daarin mengen. Kleinere inlaathoeken en -diameters bevorderen bijvoorbeeld een hogere turbulentie en een betere verspreiding van de druppels, waardoor de massaoverdracht wordt geïntensiveerd en de SO₂-afvang toeneemt. Grotere diameters hebben de neiging de efficiëntie te verminderen door de turbulentie te verdunnen en de contacttijd tussen gas en slurrydruppels te verkorten. In tegenstelling tot wat men zou denken, heeft het toevoegen van interne schotten een beperkte invloed op de ontzwavelingssnelheid in vergelijking met de cruciale effecten van het inlaatontwerp en de algehele geometrie.
De fysische eigenschappen van de fosfaatsuspensie zelf – met name de viscositeit, dichtheid en deeltjesgrootteverdeling – beïnvloeden de reactiedynamiek aanzienlijk. Een hoge viscositeit van de suspensie vermindert de beweging van de druppels, waardoor zowel het mengen als het absorptieproces wordt belemmerd. Omgekeerd verbetert een lagere viscositeit de doorstroming, maar kan dit leiden tot meer bezinking van de deeltjes en een verhoogd risico op lokale aanslag. Variaties in dichtheid beïnvloeden de stabiliteit van de druppelsuspensie en de neiging tot bezinking; suspensies met een geschikt dichtheidsprofiel bieden een betere weerstand tegen bezinking, waardoor optimaal contact voor absorptie behouden blijft.
De deeltjesgrootteverdeling heeft ook een directe invloed op de absorptieprestaties. Fijnere deeltjes zorgen voor een groter oppervlak, waardoor de SO₂-massaoverdracht wordt bevorderd, terwijl te grove of slecht verdeelde deeltjes snelle bezinking, plaatselijke aanslag en verstopping bevorderen. Een consistente suspensie van de deeltjes is cruciaal om dergelijke problemen te voorkomen. Het meten en beheersen van deze eigenschappen – met behulp vanonline slurry viscositeitsmeters, online vloeistofdichtheidsmetersEn apparaten van gespecialiseerde fabrikanten van online dichtheidsmeters zijn standaardpraktijken voor moderne installaties.
Effectieve suspensie en verspreiding van vaste deeltjes in de slurry gaan de neiging tot lokale aanslagvorming en reactorvervuiling tegen. Door voldoende turbulentie te handhaven om de deeltjes in suspensie te houden, en tegelijkertijd de viscositeit te bewaken en aan te passen, wordt de afzetting van vaste stoffen op de reactoronderdelen en leidingen voorkomen. Technologieën zoals de online meters van Lonnmeter zijn waardevol voor realtime meting van viscositeit en dichtheid, waardoor proactief beheer van de slurry-eigenschappen en continue optimalisatie van de ontzwavelings- en ontfosforiseringsprestaties mogelijk is.
Beperking van het risico op kalkaanslag en verstopping
Het voorkomen van kalkaanslag en verstopping in fosfaatslurryreactoren hangt af van zowel optimale slurrycondities als een zorgvuldig ontworpen reactor. Werken met een gecontroleerde viscositeit en het handhaven van de juiste deeltjesgrootteverdeling vermindert de kans op bezinking van deeltjes en zorgt voor een uniforme suspensie. Reactorgeometrieën die ontworpen zijn voor hoge turbulentie – met name bij de gas- en slurry-inlaten – bevorderen een continue verspreiding van deeltjes, waardoor zones met een lage doorstroming waar bezinking en kalkaanslag kunnen optreden, worden voorkomen.
Praktische strategieën, afgeleid van recente industriële casestudies en simulatieonderzoek, tonen aan dat het configureren van reactorinlaten voor sterke, uniforme turbulentie en het gebruik van slurryconcentraties binnen de aanbevolen grenzen het risico op aanslagvorming aanzienlijk vermindert. Het vermijden van hoge viscositeit en het voorkomen van overmatige vaste-stofbelasting zijn met name effectief voor het voorkomen van verstoppingen in pijpleidingen en het optimaliseren van slurrytransport. Daarnaast kan het implementeren van gekoelde slurrycycli de afvang van fijne deeltjes verbeteren, waardoor vervuiling wordt verminderd door de dampoververzadiging te verhogen en de verwijdering van submicrometerdeeltjes te bevorderen.
Kalkafzetting wordt verder tegengegaan door chemische strategieën: nauwkeurige dosering van antikalkmiddelen – met name specifieke formuleringen voor systemen met een hoog fosfaatgehalte – beperkt de afzetting van calciumfosfaatkalk zonder dat agressieve zuurdosering of ingrijpende systeemaanpassingen nodig zijn. De keuze en afstelling van deze middelen hangen af van online monitoring van de water- en slurrychemie, waardoor continue bescherming tegen kalkaanslag onder realtime bedrijfsomstandigheden wordt gewaarborgd.
Het optimaliseren van deze fysieke en chemische controles verbetert de efficiëntie van het pijpleidingtransport, verhoogt de efficiëntie van de slurrystroom in pijpleidingen en ondersteunt een consistente werking van de reactor op de lange termijn zonder de operationele verstoringen die worden veroorzaakt door verstopping en bezinking. Nauwkeurige metingen van de viscositeit, dichtheid en deeltjesgrootte van de slurry – ondersteund door de beste online meters – zijn essentieel voor het behalen van deze resultaten en het handhaven van hoogrenderende ontzwavelings- en ontfosforiseringsprocessen in systemen voor de verwerking van fosfaatslurry.
Het maximaliseren van de efficiëntie van pijpleidingtransport voor fosfaatslurry
Stromingsdynamiek in pijpleidingtransport
De efficiëntie van het transport van fosfaatslurry is afhankelijk van vier hoofdfactoren: snelheid, viscositeit, dichtheid en de eigenschappen van de zwevende deeltjes. De snelheid van de slurry bepaalt direct het risico op bezinking – hogere snelheden houden de vaste stoffen in suspensie en verminderen het risico op verstoppingen, maar verhogen ook het energieverbruik en de operationele kosten. Er is een kritische snelheidsdrempel waaronder de deeltjes beginnen te bezinken, wat een efficiënte doorstroming en de gezondheid van de pijpleiding in gevaar brengt.
De viscositeit, die nauw samenhangt met de slurryconcentratie en de temperatuur, bepaalt of de vloeistof zich als een prop gedraagt of een turbulente stroming volgt. Fosfaatslurries vertonen vaak niet-Newtoniaanse, pseudoplastische of Bingham-plastische eigenschappen, waarbij de viscositeit toeneemt naarmate het vaste stofgehalte stijgt. Nauwkeurige meting van de slurryviscositeit met behulp van online viscositeitsmeters of speciale inline-systemen, zoals de beste online viscositeitsmeters voor slurries, is essentieel voor een stabiel transport en het anticiperen op operationele aanpassingen.
De dichtheid van de slurry, een functie van de concentratie zwevende deeltjes, beïnvloedt de drukval in de pijpleiding en heeft daarmee gevolgen voor zowel het energieverbruik als de transportstabiliteit. Ongecontroleerde dichtheidsschommelingen kunnen leiden tot veranderingen in het stromingspatroon en het risico op afzetting vergroten. Online vloeistofdichtheidsmeters, waaronder die van toonaangevende fabrikanten, bieden realtime inzicht in de dichtheid en dragen bij aan het handhaven van de systeembalans.
Ook de grootte en verdeling van zwevende deeltjes spelen een cruciale rol. Grotere deeltjes of een brede deeltjesgrootteverdeling verhogen het risico op bezinking, met name in secties met een lage stroomsnelheid of veranderingen in de pijpleidingdiameter. Systemen voor het meten van de grootte van zwevende deeltjes zorgen ervoor dat de deeltjesgrootteverdeling binnen veilige operationele bereiken blijft, waardoor de hoeveelheid zwevende deeltjes in de slurry effectief kan worden beheerst en het risico op afzetting wordt geminimaliseerd.
De ontwerpparameters van een pijpleiding – diameter, interne ruwheid en het totale traject – beïnvloeden de stroomstabiliteit en de transportefficiëntie. Een grotere pijpleidingdiameter verlaagt de stroomsnelheid bij een gegeven debiet, waardoor het risico op bezinking toeneemt, tenzij dit wordt gecompenseerd door hogere pompsnelheden. Een hoge interne ruwheid of scherpe bochten bevorderen turbulentie, wat lokaal kan bijdragen aan het opnieuw in suspensie brengen van deeltjes, maar ook wervelvorming en lokale bezinking kan veroorzaken, waardoor de energiebehoefte en de onderhoudskosten toenemen.
Voorkomen van bezinking van slib en verstopping van pijpleidingen
Bezinking van slurry en verstopping van pijpleidingen treden voornamelijk op wanneer de vloeistofsnelheid onder de kritische drempelwaarde voor zwevende deeltjes daalt. Dit resulteert in de zwaartekrachtsbezinking van vaste stoffen naar de bodem van de pijp, waardoor stationaire bedden of slakken ontstaan die de doorstroming beperken of blokkeren. Deeltjesagglomeratie – waarbij fijne vaste stoffen samenklonteren als gevolg van elektrostatische of chemische interacties – kan de bezinking versnellen, vooral wanneer chemische additieven of een hoog dolomietgehalte aanwezig zijn.
Agglomeratie- en bezinkingsmechanismen worden niet alleen beïnvloed door de stroomsnelheid, maar ook door de deeltjesgrootte, -vorm en -dichtheid. Slurries met een hoog kleigehalte of fijne deeltjes zijn gevoeliger voor gelachtige afzettingen, terwijl slurries met een gemengde samenstelling of grotere deeltjes ongelijkmatig kunnen bezinken en lagen langs de pijp kunnen vormen. Plaatselijke temperatuurdalingen kunnen ook de viscositeit van de slurry verhogen, wat verstoppingen bevordert, met name bij pijpbochten of kleppen.
Recente gevoeligheidsanalyses met behulp van gegeneraliseerde polynomiale chaos tonen aan dat snelheid en deeltjesgrootte de belangrijkste bepalende factoren zijn voor de bezinking en het transportvermogen. Deze factoren moeten continu worden gemonitord en dynamisch worden geregeld voor een robuuste werking van de pijpleiding. Inline-instrumenten – zoals online viscositeitsmeters en inline-deeltjesgrootteanalysatoren – leveren bruikbare gegevens voor operationele aanpassingen, zoals het verhogen van de pompsnelheid of het doseren van dispergeermiddelen wanneer ongunstige trends worden gedetecteerd.
Innovaties, waaronder geavanceerde pijpcoatings, zijn ontwikkeld om hechting te verminderen en de bezinkingsgebieden van deeltjes te minimaliseren, waardoor strategieën ter voorkoming van verstoppingen in pijpleidingen worden versterkt. Ook bij de aanleg en het operationele schema van pijpleidingen moet rekening worden gehouden met perioden van verminderde doorstroming, aangezien zelfs korte intervallen onder de kritische snelheidsdrempels snelle sedimentvorming kunnen veroorzaken.
Computationele en analytische benaderingen voor stroomoptimalisatie
Het optimaliseren van de fosfaatslurrystroom vereist een nauwkeurig begrip en beheer van meerdere, onderling afhankelijke parameters onder onzekere omstandigheden in de praktijk. Globale gevoeligheidsanalyse (GSA) met behulp van polynomiale chaosontwikkelingen (PCE) is uitgegroeid tot een toonaangevende techniek om te kwantificeren hoe onzekerheden in invoervariabelen – zoals ertsmineralogie, deeltjesgrootte of seizoensgebonden slurry-eigenschappen – van invloed zijn op belangrijke transportparameters zoals drukverlies, snelheid en bezinkingsrisico.
GSA onthult dat, bij een breed scala aan fosfaatslurry-samenstellingen en procesconfiguraties, variaties in snelheid en deeltjesgrootte de grootste impact hebben; operationele focus moet daarom prioriteit geven aan de beoordeling en beheersing hiervan. Dichtheid en viscositeit blijven cruciaal voor grenswaardeberekeningen, waardoor operators operationele vensters kunnen instellen voor een veilige en efficiënte doorstroming.
Computationele modellering, met name met behulp van proper orthogonal decomposition (POD) en PCE-gebaseerde surrogaatmodellering, maakt efficiënte scenario-simulatie en -optimalisatie mogelijk. Deze gereduceerde modellen repliceren de belangrijkste kenmerken van CFD-simulaties met hoge resolutie in een korte tijd, waardoor snelle besluitvorming voor procesaanpassingen en pijpleidingontwerp wordt ondersteund.
Deze analytische benaderingen worden gevalideerd aan de hand van gegevens uit de praktijk: metingen ter plaatse van debiet, drukverlies en afzettingsgebeurtenissen worden geïntegreerd in modelkalibratie en continue verbeteringscycli. Door geavanceerde sensoren (zoals online viscositeits- en dichtheidsanalysatoren van Lonnmeter) te koppelen aan dynamische modellering, kunnen operators strategieën voor slurry-stroomoptimalisatie implementeren die adaptief reageren op veranderingen in ertsgehalte, deeltjesgrootteverdeling en omgevingsomstandigheden.
Geavanceerde meet- en bewakingstechnieken
Het belang van realtime monitoring van de eigenschappen van mest.
Nauwkeurig,continue meting van de dichtheidEnviscositeitDit is essentieel voor effectief transport, ontzwaveling en ontfosforisering van fosfaatslurry. Realtime monitoring maakt onmiddellijke aanpassing van procesparameters mogelijk als reactie op veranderende slurry-eigenschappen. Deze proactieve procesbesturing reduceert drastisch ongeplande stilstand als gevolg van bezinking en verstopping van leidingen – veelvoorkomende problemen in fosfaatslurry-leidingen.
Continue metingen van de dichtheid en viscositeit van de slurry helpen operators om direct afwijkingen te herkennen die wijzen op een verhoogd risico op bezinking of verstopping van de deeltjes. Als bijvoorbeeld een piek in de viscositeit of dichtheid wordt gedetecteerd, kunnen de debieten worden aangepast of de chemische dosering worden geoptimaliseerd om het transport door de pijpleiding te herstellen. Frequente monitoring ondersteunt ook technieken ter voorkoming van bezinking van de slurry, waardoor operators kunnen ingrijpen voordat vaste stoffen zich ophopen en afzettingen vormen.
Het handhaven van de juiste viscositeit van de slurry en de juiste deeltjessuspensie is essentieel om inefficiëntie in de doorstroming te voorkomen. Investeringen in online meettechnologieën vertalen zich direct in een verbeterde doorstroming in de pijpleiding, een hogere transportefficiëntie en lagere onderhoudskosten.
Online vloeistofdichtheidsmeters en viscositeitsmeters
Werkingsprincipes van online vloeistofdichtheidsmeters
Online vloeistofdichtheidsmeters, zoals vibrerende buis Coriolis-metersDeze apparaten zijn de industriestandaard voor continue dichtheidsmeting in slurry-leidingen. Ze werken door de slurry door een trillende buis te leiden; veranderingen in de trillingsfase of -frequentie, veroorzaakt door de massastroom van de slurry, worden gedetecteerd en verwerkt om realtime dichtheidsmetingen te leveren. Moderne meters maken gebruik van elektromagnetische aandrijving of piëzo-elektrische excitatie om de buistrillingen in stand te houden.
Belangrijke installatiepunten zijn onder andere inline-posities in grote slurrytransportleidingen en in de buurt van kritieke kleppen of bochten – locaties met een verhoogd risico op bezinking of verstoring van de stroming. Voor optimale prestaties moeten sensoren volledig in de stroming worden ondergedompeld en zo worden georiënteerd dat ze goed gemengde slurrygebieden bemonsteren, waardoor fouten als gevolg van heterogene deeltjesverdelingen worden geminimaliseerd.
Belangrijke parameters voor de selectie van een energiemeter zijn onder andere:
- Temperatuur- en drukwaarden,
- Slijtvastheid van de bevochtigde onderdelen,
- Vermogen om hoge concentraties vaste stoffen te verwerken.
- Minimale gevoeligheid voor vervuiling of afzetting door zwevende deeltjes.
Kenmerken en selectiecriteria voor robuuste online dichtheidsmeters
Robuustheid is essentieel voor het meten van fosfaatslurry. Bepaalde modellen, zoals de Lonnmeter, beschikken over slijtvaste sensorbuizen, een versterkte constructie en geavanceerde signaalverwerking om te compenseren voor variabele deeltjesgrootteverdeling. Kies voor ontwerpen zonder bewegende onderdelen om slijtage te minimaliseren en sensorkoppen die zijn vervaardigd van materialen zoals duplex roestvrij staal of keramiek.
De belangrijkste kenmerken zijn onder meer:
- Snelle reactietijden (bij voorkeur minder dan een seconde),
- Eenvoudige kalibratietoegang,
- Digitale integratie met SCADA- of PLC-systemen van de fabriek.
- Realtime gegevensregistratie.
De voorkeur gaat uit naar meters die in verschillende richtingen gemonteerd kunnen worden, een minimale drukval vertonen en bestand zijn tegen kalkaanslag. Het gebruik van niet-nucleaire meetmethoden zoals ultrasone of elektromagnetische dichtheidsmeters wordt steeds vaker geprefereerd met het oog op operationele en wettelijke veiligheid.
Meetvereisten voor het direct bepalen van de viscositeit van een slurry
Viscositeitsmeting van slurryHet meten van de viscositeit in realtime is een uitdaging vanwege de niet-Newtoniaanse, heterogene aard van fosfaatsuspensies. Online viscositeitsmeters moeten bestand zijn tegen schurende omstandigheden en ophoping of verstoppingen voorkomen. Rotatie- of vibratieviscometers, die direct in de pijpleiding worden geïnstalleerd, geven realtime feedback over viscositeitsveranderingen naarmate de bedrijfsomstandigheden veranderen.
In tegenstelling tot offline methoden – waarbij monsters handmatig worden genomen en gemeten in laboratoriumrheometers – bieden online viscositeitsmeters ononderbroken monitoring en ondersteunen ze continue procesoptimalisatie. Deze mogelijkheid is essentieel voor het aanpassen van debieten, chemische additieven en mechanische roering om gecontroleerd slurrytransport te handhaven en verstoppingen te minimaliseren.
De beste werkwijzen voor het meten van de viscositeit van slurry vereisen:
- Slijtvaste sensormaterialen,
- Een constructie die dode zones of zettingskamers vermijdt.
- Kalibratieprotocollen die rekening houden met een veranderend gehalte aan vaste stoffen en stromingsregimes.
De keuze voor de juiste online dichtheids- en viscositeitsmeters – en de juiste fabrikant – heeft een directe invloed op de mogelijkheid om de eigenschappen van fosfaatslurry te beheersen, verstoppingen in pijpleidingen te minimaliseren, het slurrytransport te optimaliseren en een consistente productkwaliteit te garanderen gedurende het gehele pijpleidingproces.
Fosfaatwinning
*
Procesoptimalisatiestrategieën voor slibbeheer
Integratie van meetgegevens in procesbesturing
Realtime integratie van meetgegevens is essentieel voor het optimaliseren van mestverwerkingssystemen.Online dichtheidsmetersEnonline viscositeitsmetersSensoren zoals die van Lonnmeter leveren ononderbroken, hoogfrequente metingen van de dichtheid, viscositeit en deeltjesdynamiek van de slurry, rechtstreeks in pijpleidingsystemen. Door deze sensoren in procesleidingen te integreren, kunnen installaties een optimale slurrysamenstelling behouden en direct reageren op variaties.
Geautomatiseerde feedbackloops verbinden deze online meters met procesbesturingssystemen. Wanneer een afwijking wordt gedetecteerd – bijvoorbeeld een toename van de viscositeit van de slurry of een daling van de dichtheid die wijst op overmatige verdunning – activeert de feedbackloop automatisch corrigerende maatregelen. Deze kunnen bestaan uit het aanpassen van de water- of vaste stofdosering, het verhogen van de roersnelheid of het wijzigen van de chemische dosering. Deze aanpak vermindert de afhankelijkheid van handmatige bemonstering en periodieke laboratoriumtests, die vaak snelle procesfluctuaties missen.
Online meters voorkomen verstoppingen in pijpleidingen en het risico op bezinking door dynamische aanpassingen mogelijk te maken. Het handhaven van een minimale slurrysnelheid is bijvoorbeeld cruciaal; sensoren kunnen pompen signaleren om de doorstroming te verhogen als de snelheid onder drempelwaarden daalt die bezinking kunnen veroorzaken. Computermodellen die gevalideerd zijn in grootschalig transport van fosfaatslurry tonen aan dat realtime feedback op basis van gemeten parameters, zoals deeltjesgrootte en slurrysnelheid, het energieverbruik optimaliseert en verstoppingen voorkomt. Deze datagestuurde regeling vermindert materiaalverlies, voorkomt stilstand van pijpleidingen en verlaagt het energieverbruik, met name in omgevingen met een hoge doorvoer zoals fosfaatverwerkingsinstallaties en pijpleidingen voor mineraaltransport.
Beste werkwijzen voor de bereiding en verwerking van slurry
De beheersing van de slurryconcentratie, de deeltjesverspreiding en de stabiliteit van de suspensie begint al in de voorbereidingsfase. Om homogeniteit te behouden en voortijdige bezinking te voorkomen, omvatten de beste praktijken in de industrie onder andere:
- Nauwkeurige dosering en verspreiding van vaste stoffen met behulp van volumetrische of gravimetrische doseersystemen, gecombineerd met een initiële menging met hoge afschuifkracht.
- Toepassing van chemische dispergeermiddelen of anti-bezinkingsmiddelen. Nano-geënte polymeerstabilisatoren, zoals acrylamide-SiO₂-copolymeren, bieden een verbeterde deeltjessuspensie bij hoge temperaturen en langere bedrijfstijden.
Continue roeren is cruciaal: verticale tanks met axiale roerwerken, ondersteund door interne schotten, zorgen voor een grondige menging en voorkomen dode zones waar deeltjes zich kunnen afzetten. De roersnelheid en de grootte van de roerwerken worden afgestemd op de viscositeit en de deeltjesgrootteverdeling van de slurry; overmatig roeren vergroot het risico op oververhitting, daarom wordt er vaak intermitterend en voorzichtig geroerd tijdens de bewaartijd.
Industriële systemen ter voorkoming van bezinking kunnen mechanische roering aanvullen met circulatiecircuits of programmeerbare recirculatieschema's. Voor stabiliteit op de lange termijn kunnen installaties sterische of elektrostatische stabilisatie toepassen, waarbij polymeren of oppervlakteactieve stoffen worden gebruikt om barrières rond de deeltjes te creëren. Dit vermindert aggregatie en verbetert de stromingseigenschappen, wat zowel de efficiëntie van het pijpleidingtransport als de consistentie van het eindproduct verhoogt.
De meting van de deeltjesgrootte in zwevende deeltjes via online apparaten zorgt voor controle over de deeltjesgrootteverdeling – essentieel voor het beheersen van de viscositeit, slijtage en het risico op bezinking. Online metingen sturen de mengselaanpassingen aan om de zwevende deeltjes in beweging te houden, waardoor zowel microbezinking als verstoppingen in de pijpleiding worden voorkomen.
Voorbeeld: Bij het transport van fosfaatslurry heeft de integratie van continue roering, gerichte chemische toevoegingen en realtime monitoring het bezinkingsproces en het energieverlies in de pijpleiding aanzienlijk verminderd, terwijl de gewenste slurry-eigenschappen van de fabriek tot de exportterminal gegarandeerd blijven.
Aandacht voor deze strategieën – een combinatie van realtime metingen, geautomatiseerde feedback, nauwkeurige roering en stabilisatie – verbetert direct de efficiëntie van de slurrystroom, vermindert de uitdagingen bij het transport van slurry in de industrie en beschermt tegen procesonderbrekingen.
Conclusie
Optimale verwerking van fosfaatslurry is essentieel voor het succes van ontzwavelings- en ontfosforiseringsprocessen, evenals voor efficiënt transport via pijpleidingen. De complexe relatie tussen de fysische eigenschappen van de slurry – zoals viscositeit, deeltjesgrootteverdeling en reologisch gedrag – en de procesefficiëntie betekent dat zelfs kleine afwijkingen een grote impact kunnen hebben op de verwijderingssnelheid van onzuiverheden en de materiaalstroom. Zo kan een hogere viscositeit van de slurry, als gevolg van fijne deeltjes of een verhoogde concentratie vaste stoffen, de efficiëntie van de SO₂- of fosforextractie verminderen door de interactie tussen reagentia en de massaoverdracht te belemmeren, en tevens de kans op verstoppingen en bezinking in de pijpleidingen vergroten.
Veelgestelde vragen (FAQ)
Welke rol speelt de deeltjesgrootte bij het transport van fosfaatslurry?
De deeltjesgrootte is een belangrijke factor die de eigenschappen van fosfaatsuspensies tijdens transport via pijpleidingen beïnvloedt. Fijnere deeltjes zorgen voor stabielere suspensies, waardoor het risico op bezinking afneemt en een continue doorstroming wordt bevorderd. Naarmate de deeltjes echter fijner worden, neemt de viscositeit van de suspensie toe; dit kan leiden tot een hogere energiebehoefte voor het pompen en een verhoogd risico op verstoppingen.
Grotere deeltjes leiden over het algemeen tot snellere bezinking en hogere wrijvingsverliezen, waardoor de kans op verstoppingen in de pijpleiding en overmatige slijtage toeneemt. Een geoptimaliseerde deeltjesgrootteverdeling (PSD) – vaak bereikt door het mengen van fijne en grove fracties – zorgt voor een evenwicht door zowel de viscositeit als de vloeigrens te verlagen. Dit minimaliseert het energieverbruik van de pijpleiding en het risico op verstoppingen, terwijl het er ook voor zorgt dat vaste stoffen langer in suspensie blijven. Dit is cruciaal voor een efficiënte doorstroming van de slurry in pijpleidingen en een optimale transport van de slurry in het algemeen.
Nauwkeurige meting en controle van de deeltjesgrootte in de lucht, vaak met behulp van online of at-line technologieën, dragen bij aan een consistentere werking en een betrouwbaardere transportefficiëntie via pijpleidingen. Simulatiestudies en laboratoriumtests bevestigen beide: het handhaven van de deeltjesgrootte binnen de streefwaarden voorkomt operationele problemen en houdt de kosten beheersbaar.
Hoe dragen online vloeistofdichtheidsmeters bij aan de efficiëntie van pijpleidingen?
Online vloeistofdichtheidsmeters, zoals die van Lonnmeter, leveren continue dichtheidsmetingen rechtstreeks in de pijpleiding. Deze realtime metingen stellen operators in staat om snel debieten, vaste-stofgehaltes of waterdoseringen aan te passen om optimale omstandigheden voor slurrytransport te handhaven.
Tijdige aanpassingen – op basis van nauwkeurige dichtheidsgegevens – verminderen het risico op verzakking van de pijpleiding, helpen de gewenste concentraties te bereiken en voorkomen onnodige slijtage of verstoppingen. Continue monitoring met een betrouwbare online vloeistofdichtheidsmeter maakt fijnafstemming van het proces mogelijk, wat ongepland onderhoud en energieverbruik vermindert en de efficiëntie van de slurrystroom in pijpleidingen maximaliseert. Niet-invasieve sensoren, met name die gebaseerd op ultrasone of accelerometerprincipes, bieden een robuuste werking op lange termijn, zelfs in veeleisende, abrasieve fosfaatslurrytoepassingen.
Welke factoren kunnen leiden tot verstopping van pijpleidingen tijdens het transport van fosfaatslurry?
Verschillende factoren dragen bij aan verstoppingen in pijpleidingen:
- Een te hoge viscositeit van de slurry, waardoor de doorstroming wordt belemmerd.
- Een onjuiste deeltjesgrootteverdeling leidt tot snelle bezinking van de deeltjes.
- Onvoldoende snelheid, waardoor vaste stoffen zich ophopen en samenklonteren.
- Onvoldoende menging of roeren, waardoor dichtere deeltjes uit de suspensie kunnen neerslaan.
Om verstoppingen te minimaliseren of te voorkomen, is realtime monitoring in combinatie met proactieve controle van de slurrysnelheid, viscositeit en deeltjesgrootteverdeling cruciaal. Geavanceerde tools en technieken – zoals het gebruik van een online vloeistofdichtheidsmeter voor realtime inzichten en geautomatiseerde procesaanpassingen – kunnen de stilstandtijd en het onderhoud als gevolg van verstoppingen aanzienlijk verminderen.
Hoe helpt het meten van de viscositeit van slurry bij het voorkomen van bezinking?
Door de viscositeit van de slurry continu te meten, krijgt u direct inzicht in het stromingsgedrag van de slurry. Een hoge viscositeit kan wijzen op een overmaat aan vaste stoffen of een suboptimale menging, wat beide het risico op bezinking verhoogt. Een lage viscositeit kan duiden op overmatige verdunning, waardoor de efficiëntie afneemt.
De beste online viscositeitsmeters voor slurry bieden continue metingen tijdens het proces, zodat operators snel kunnen ingrijpen – bijvoorbeeld door de hoeveelheid vaste stoffen, de mengsnelheid of de watertoevoer aan te passen. Het handhaven van de juiste viscositeit zorgt ervoor dat de slurry verpompbaar blijft en minimaliseert de scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen. Dit is essentieel om bezinking te voorkomen en de gewenste deeltjesgrootte te bereiken die aansluit bij de operationele doelstellingen.
Waar moet men op letten bij online fabrikanten van dichtheidsmeters voor toepassingen met fosfaatslurry?
Voor fosfaatslurry zijn betrouwbaarheid en robuustheid van de meter essentieel. Bij de beoordeling van fabrikanten van online dichtheidsmeters moet prioriteit worden gegeven aan:
- Slijtvaste sensoren: Fosfaatsuspensie is agressief; meters moeten bestand zijn tegen langdurige blootstelling.
- Robuuste constructie: Instrumenten moeten bestand zijn tegen omgevingen met een hoog gehalte aan vaste stoffen, een hoge doorstroming en vaak corrosieve omstandigheden.
- Meettechnologie: Niet-invasieve, niet-nucleaire methoden (ultrasoon, op versnellingsmeters gebaseerd) hebben de voorkeur vanwege veiligheids- en onderhoudsoverwegingen.
- Bewezen ondersteuning: Betrouwbare kalibratie en snelle technische assistentie zijn essentieel, vooral in omgevingen waar stilstand kostbaar is.
- Ervaring: Kies leveranciers met bewezen prestaties op het gebied van abrasieve slurry, zoals Lonnmeter, dat gespecialiseerd is in industriële omgevingen met zwevende deeltjes en uitgebreide ondersteuning biedt voor slurry-toepassingen.
Waarom zijn ontzwaveling en ontfosforisering belangrijk bij de verwerking van fosfaatslurry?
Ontzwaveling en ontfosforisering zijn cruciale processen tijdens de verwerking van fosfaatslurry. Ze verwijderen overtollige zwavel- en fosforverbindingen die de kwaliteit van het eindproduct in gevaar kunnen brengen of milieuschade kunnen veroorzaken.
Een efficiënte verwijdering van zwavel en fosfaat zorgt ervoor dat het eindproduct voldoet aan de kwaliteitseisen voor meststoffen of andere industriële toepassingen en aan de milieuregelgeving. Dit helpt corrosie, vervuiling en de milieubelasting van afvalwaterstromen verderop in het proces te verminderen. De beheersing van deze onzuiverheden is essentieel voor zowel de operationele duurzaamheid als de wettelijke goedkeuring in de fosfaatwinning en chemische productie.
Geplaatst op: 28 november 2025
