СПОСОБ ОТСАДКИ В ВОЗДУШНО-ПУЛЬСАЦИОННОЙ ОТСАДОЧНОЙ МАШИНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B03B5/12 

Изобретение относится к гравитационному обогащению полезных ископаемых, в частности к отсадке на воздушно-пульсационных отсадочных машинах, и может быть использовано в угольной и горнодобывающей промышленности на обогатительных фабриках.

Известен способ отсадки в воздушно-пульсационной отсадочной машине с боковым расположением воздушных камер, при котором магистраль впуска соединяют с источником сжатого воздуха давлением порядка 0,02 МПа, а магистраль выпуска с атмосферой. При этом на импульсе впуска сжатый воздух поступает в воздушные камеры, сообщающиеся с отсадочными камерами, где установлены решета с разделяемым зернистым материалом. Так как воздушная и отсадочная камеры заполнены водой, при подаче сжатого воздуха вода вытесняется из воздушной камеры, образуя в осадочной восходящий поток. На импульсе выпуска воздушную камеру соединяют с атмосферой и в отсадочной камере образуется нисходящий поток воды. Под действием указанных восходящего и нисходящего потоков воды зернистый материал, лежащий на решете, разделяется на фракции по плотности [1]
Следует отметить, что в описанном способе перед началом импульса впуска уровни воды в воздушной и отсадочной камерах одинаковы или отличаются незначительно. Это обеспечивает относительно невысокое давление сжатого воздуха для отсадочной машины.

Известен способ отсадки в воздушно-пульсационной отсадочной машине с подрешетным расположением воздушных камер, обеспечивающий более высокую равномерность скоростей потоков воды по ширине отсадочной камеры. Способ основан на подключении магистрали впуска отсадочной машины к источнику сжатого воздуха давлением порядка 0,035 МПа, а магистрали выпуска к атмосфере. При этом, как и в вышеописанном способе, зернистый материал разделяется на фракции под действием восходящего и нисходящего потоков воды. Так как воздушные камеры расположены под решетами в отсадочных камерах, для нормальной работы машины необходимо, чтобы уровень воды в воздушной камере был ниже на величину порядка 1,5 м, (глубина установки воздушной камеры определяется конструкцией машины). Это требует более высокого давления сжатого воздуха, а так как на импульсе выпуска воздух выходит в атмосферу то и дополнительных затрат энергии. Так, например, для осадочных машин типа МО до 30% энергии воздуходувки уходит на создание перепада уровней воды в рассматриваемых камерах и непосредственно для процесса отсадки не используется [2] По данному способу большой перепад уровней воды в камерах на импульсе выпуска повышает величину давления всасывания и скорости нисходящего потока воды. Это приводит к ухудшению процесса отсадки за счет интенсивного перемешивания выделенных фракций.

Влияние указанного недостатка удается несколько уменьшить, используя, например, способ отсадки [3] что не исключает высоких энергетических потерь.

В предлагаемом способе поставлена задача повышения качества отсадки за счет уменьшения давления всасывания на импульсе выпуска и снижения потерь энергии на создание перепада уровней воды в камерах.

Задача решается следующим образом.

В отсадочную машину с подрешетным расположением воздушных камер подают воздух и воду, а на решето разделяемый зернистый материал. При этом питание отсадочной машины воздухом производят от двух источников, высокого и низкого давления. Источник высокого давления подключают к магистрали впуска, а источник низкого давления к магистрали впуска отсадочной машины. Величину давления в магистрали выпуска поддерживают равной давлению перепада уровней воды в воздушной и решетной камерах, а давление в магистрали впуска устанавливают большим, чем в магистрали выпуска на величину давления отсадки.

Предлагаемый способ, охарактеризованный приведенными признаками, исключает потери энергии, связанные с поддержанием перепада уровней воды в камерах, так как магистраль выпуска подключают не к атмосфере, а к источнику низкого давления, и в то же время снижает давление всасывания на импульсе выпуска, что повышает качество процесса отсадки.

На фиг.1а, б, в приведены диаграммы, иллюстрирующие предлагаемый способ; на фиг.2 представлена структурная схема устройства, осуществляющая предлагаемый способ.

Рассмотрим диаграммы, иллюстрирующие предлагаемый способ.

На фиг. 1, а представлена диаграмма отсадочного цикла, включающая чередующиеся импульсы впуска и выпуска воздуха в отсадочную машину. На фиг.1,б пунктирной линией показан график изменения давления при отсадке в машине с боковым расположением воздушных камер, а сплошной линией график изменения давления при отсадке в машине с подрешетным расположением воздушных камер по прототипу. Как видно из представленных графиков, давление нагнетания Р_1Н значительно ниже, чем давление нагнетания Р_2Н, в результате чего на импульсе выпуска давление всасывания Р_1В также ниже давления всасывания Р_2В на величину давления перепада уровней Р_2П (давления потерь), где индексы 1 относятся к машине с боковым расположением воздушных камер, а индексы 2 к машине с подрешетными воздушными камерами. Для предотвращения заливки клапанов отсадочной машины водой перепад уровней в камерах поддерживают постоянным путем регулировки соотношения длительностей импульсов впуска и выпуска, что при неравномерной нагрузке на машину является неэффективным. Более высокое давление нагнетания в машине с подрешетным расположением камер в прототипе вызывает потери энергии, которые отражаются разницей площадей под графиками давления рассматриваемых способов. Указанные потери на импульсе выпуска переходят в атмосферу, повышая давление всасывания и ухудшая процесс отсадки. На фиг. 1,в приведен график давления в отсадочной машине с подрешетным расположением камер при осуществлении предлагаемого способа. Как видно из графика, в магистрали выпуска постоянно присутствует давление нагнетания Р_Н2, равное давлению перепада уровней, выпуск производится не в атмосферу, а в источник низкого давления, что исключает потери сжатого воздуха и снижает затраты энергии для создания давления всасывания Р_В. Это позволяет использовать источник высокого давления величины Р_Н1=Р_2Н-Р_Н2, соединенный с источником низкого давления последовательно. Например, для отсадочной машины типа МО величины давлений должны быть: Р_Н1=0,02 МПа, Р_Н2=0,015 МПа. Следует отметить, что так как низкое давление в осадочной машине присутствует постоянно и его потери определяются только расходом воздуха через уплотнения трубопроводов магистралей, то производительность источника низкого давления требуется незначительная. При этом необходимое давление источника высокого давления значительно ниже, чем давление впуска по прототипу.

Устройство, осуществляющее предлагаемый способ отсадки, также обладает новизной и существенными отличиями. В качестве прототипа для сопоставительного анализа признаков принята известная воздушно-пульсационная отсадочная машина с подрешетным расположением воздушных камер и типовым подключением к одному источнику сжатого воздуха [4] Прототипу присущи недостатки, рассмотренные выше при описании способа.

Устройство для осуществления способа, включает отсадочную машину с подрешетным расположением воздушных камер, магистрали впуска и выпуска для питания машины воздухом, магистраль питания машины водой. Магистраль впуска, высокого давления, включает первый ресивер и первую воздуходувку, магистраль выпуска, низкого давления, включает второй ресивер, вторую воздуходувку и систему стабилизации давления, первая воздуходувка всасывающим патрубком соединена с магистралью выпуска, а нагнетающим через первый ресивер с магистралью впуска, вторая воздуходувка всасывающим патрубком соединена с атмосферой, а нагнетающим через второй ресивер с магистралью впуска, система стабилизации давления включает манометр, установленный на втором ресивере и регулятор производительности второй воздуходувки, управляемый сигналом манометра. Магистраль впуска может быть выполнена в виде второго ресивера, манометра, редукционного клапана и внешнего источника сжатого воздуха, подключенного к ресиверу через редукционный клапан.

Схема устройства, представленная на фиг.2, включает отсадочную машину 1 с отсадочной 2 и воздушной 3 камерами, клапаны 4, 5 впуска и выпуска воздуха, клапан подачи воды 6, магистраль впуска 7 с установленными на ней первым ресивером 8 и первой воздуходувкой 9, магистраль низкого давления 10 с установленными на ней вторым ресивером 11 и второй воздуходувкой 12, манометром 13, регулятором производительности 14.

Устройство работает следующим образом.

Производят предварительные операции пуска отсадочной машины, такие как заполнение водой, подача исходного материала, формирование отсадочной постели. Затем включают воздуходувку 12, которая заполняет воздухом ресивер 11 до давления Р_Н2. После этого включают воздуходувку 9, которая заполняет воздухом ресивер 8 до давления Р_Н1. Далее запускают отсадочную машину, подавая управление на клапаны 4, 5, 6. В результате происходит процесс отсадки, при котором в контуре высокого давления, включающем элементы схемы 5, 10, 9, 8, 4, 3, постоянно циркулирует сжатый воздух, производя работу отсадки, а ресивер 11 служит для подпитки контура. Источником низкого давления, уравновешивающего перепад уровней воды в камерах Н, является магистраль 11, воздуходувка 12, манометр 13, регулятор 14, является система стабилизации, работающая следующим образом. При давлении в ресивере ниже Р_Н2 регулятор включает воздуходувку и происходит нагнетание воздуха в ресивер 11. По достижению давления в ресивере величины Р_Н2, манометр 13 подает сигнал на регулятор 14, снижающий производительность воздуходувки 12. Данная система может быть релейного типа, тогда в качестве регулятора используется пускатель, а в качестве манометра электроконтактный манометр. Стабилизация давления в магистрали выпуска производится кратковременными включениями воздуходувки.

Следует отметить, что возможен второй вариант исполнения источника низкого давления, при котором ресивер 11 подключают через редукционный клапан (на схеме не показан) к внешнему стационарному источнику высокого давления, который как правило уже имеется на обогатительной фабрике. При этом элементы схемы 12, 14 исключаются.

Предлагаемые способ и устройство выгодно отличаются от прототипа, прежде всего тем, что снижают затраты энергии на процесс отсадки, улучшают качество разделения, что в целом повышает эффективность обогащения отсадкой. Кроме этого, в настоящее время при работе отсадочной машины и выпуске воздуха в атмосферу возникают шумы мощностью порядка 90 дБ, что ухудшает условия труда персонала обогатительной фабрики. Предлагаемое изобретение позволит значительно снизить шумы, так как перепад давления в замкнутом контуре почти в два раза меньше, а сам контур обладает хорошими глушительными свойствами. Еще одним преимуществом предлагаемых способа и устройства является использование источников сжатого воздуха с меньшим давлением нагнетания, которые конструктивно более просты и широко распространены в промышленности. Так например, способ позволяет использовать для отсадочных машин типа МО вместо турбовоздуходувок ТВ обычные промышленные вентиляторы.

Использование: в области гравитацаонного обогащения полезных ископаемых при отсадке в воздушно-пульсационных машинах. Сущность: подачу воздуха в воздушные камеры отсадочной машины осуществляют от двух источников высокого и низкого давления. Источник высокого давления подключают к магистрали впуска отсадочной машины, источник низкого давления к магистрали выпуска. Низкое давление поддерживают равным давлению перепада уровней воды в воздушной и отсадочной камерах отсадочной машины. Разницу между высоким и низким давлением поддерживают равной величине давления отсадки. Магистрали впуска и выпуска отсадочной машины включают воздуходувки и ресиверы. Между собой эти магистрали соединены последовательно. Магистраль выпуска включает систему стабилизации давления. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ отсадки в воздушно-импульсной отсадочной машине с подрешетным расположением воздушных камер, при котором в машину подают воздух и воду, а на решето разделяемый зернистый материал, отличающийся тем, что питание машины воздухом производят от двух источников высокого и низкого давления, источник высокого давления подключают к магистрали впуска, а источник низкого давления к магистрали выпуска отсадочной машины, величину давления в магистрали выпуска поддерживают равной давлению перепада уровней воды в воздушной и отсадочной камерах, а давление в магистрали впуска устанавливают большим, чем в магистрали выпуска на величину давления взвешивания отсадочной постели. 2. Устройство для отсадки в воздушно-пульсационной отсадочной машине, включающее отсадочную машину с подрешетным расположением камер, ресивер, магистрали впуска и выпуска для питания машины воздухом, магистраль питания машины водой, источник сжатого воздуха, отличающееся тем,что магистраль впуска включает первый ресивер и первую воздуходувку, магистраль выпуска включает второй ресивер, вторую воздуходувку и систему стабилизации давления, первая воздуходувка всасывающим патрубком соединена с магистралью выпуска, а нагнетающим через первый ресиверс магистралью впуска, вторая воздуходувка всасывающим патрубком соединена с атмосферой, а нагнетающим через второй ресиверс магистралью выпуска, система стабилизации давления включает манометр, установленный на втором ресивере, и регулятор производительности второй воздуходувки, управляемый манометром. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магистраль выпуска выполнена в виде второго ресивера, манометра, редукционного клапана и внешнего источника сжатого воздуха, подключенного к ресиверу через редукционный клапан.