ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАССИФИКАТОР Российский патент 1996 года по МПК B03B5/62 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к аппаратам для гидравлической классификации и фракционирования минерального сырья в восходящем потоке жидкости, и может быть использовано для сгущения пульп, осветления промышленных вод и при очистке пром-стоков.

Известен гидравлический классификатор, включающий корпус с цилиндрической камерой и коническим днищем, расположенные в нижней части корпуса патрубок для подвода пульпы и патрубок для выгрузки песков, патрубки для подвода воды в среднюю часть корпуса, установленные в верхней части корпуса сливной желоб и патрубок для отвода воздуха, расположенные соосно внутри корпуса с уменьшающимися сверху вниз диаметрами цилиндрические кольца, установленные внутри корпуса радиально пластины, расположенную в нижней части корпуса коническую обечайку. Аппарат снабжен установленным в верхней части корпуса соосно ему цилиндром с герметичным кожухом над цилиндром и расположенным внутри цилиндра соосно ему с зазором и выполненным с кольцевым желобом в нижней части и выступом в центре кольцевого желоба отражателем, при этом патрубки для подвода воды установлены тангенциально к корпусу, поверхность кольцевого желоба плавно сопряжена с выступом, а патрубок для отвода воздуха расположен в верхней части герметичного кожуха, отражатель выполнен из износостойкого материала, пластины установлены с внешней стороны колец.

К недостаткам известного гидравлического классификатора можно отнести отсутствие в нем конструктивных элементов, позволяющих эффективно удалять из пескового продукта находящиеся в нем мелкозернистые фракции, что снижает эффективность классификации материала.

Цель изобретения повышение эффективности классификации.

Цель достигается тем, что гидравлический классификатор, включающий корпус с цилиндрической камерой и коническим днищем, расположенные в нижней части корпуса патрубок для подвода пульпы и патрубок для выгрузки песков, тангенциальные патрубки для подвода воды и установленные в верхней части корпуса сливной желоб и герметичный кожух с патрубком для отвода воздуха, снабжен закрытой, выполненной в форме усеченного конуса перечистной камерой с песковым отверстием, вертикально установленной в ее верхней стенке сливной трубой и пневмогидравлическими аэраторами, равномерно размещенными в шахматном порядке в нижней части боковых стенок перечистной камеры вдоль оси, при этом патрубок для выгрузки песков установлен перпендикуляpно оси корпуса и подсоединен к меньшему основанию перечистной камеры, песковое отверстие выполнено в нижней части большего основания перечистной камеры, а пневмогидравлические аэраторы направлены в сторону пескового отверстия и наклонены вниз.

Эффективность классификации материала в гидравлическом классификаторе можно повысить, если из пескового продукта удалить оставшуюся в нем часть мелкозернистых фракций. Это можно достигнуть, если в аппарат дополнительно ввести конструктивные элементы, обеспечивающие условия эффективного аэродинамического выведения мелкозернистых фракций из этого продукта.

Для того камеру гидравлического классификатора необходимо дополнить сообщающийся с ней через патрубок для выгрузки песков перечистной камерой с расположенной в вертикальном направлении сливной трубой, имеющей выход на уровне переливного края основной камеры. При введении определенным образом в полученную таким образом систему сообщающихся сосудов (через одну из двух его ветвей, а именно через сливную трубу) аэрогидросмеси с тонкодиспергированным воздухом можно получить интенсивный восходящий аэролифтный поток этой смеси, позволяющий вывести мелкозернистые фракции из пескового продукта. Получить же аэрогидросмесь с тонкодиспергированным воздухом возможно, используя пневмогидравлические аэраторы, устойчивая, без коалесценции воздушных пузырьков, работа которых при подключении на замкнутый, ограниченный в объеме сосуд, каким является перечистная камера, обеспечивается при условии, когда внутренняя его полость расширяетcя в направлении движения гидросмеси и аэрогидросмеси, что связано с увеличением общего объема поступающей в сосуд смеси после введения в нее аэрогидросмеси.

Учитывая, что песковый продукт представляет собой гидросмесь преимущественно тяжелых и крупных частиц классифицируемого материала, легко и быстро осаждающихся в воде, пневмогидравлические аэраторы рационально размещать в перечистной камере в нижней ее половине, что обеспечивает лучшее перемешивание гидросмеси струями аэрогидросмеси, выходящей из сопел пневмогидравлических аэраторов, и последующее удаление мелкозернистых фракций из пескового продукта в восходящем аэролифтном потоке аэрогидросмеси через сливную трубу. Для лучшего перемешивания гидросмеси и аэрогидросмеси в перечистной камере целесообразно также, чтобы пневмогидравлические аэраторы были размещены равномерно на противоположных друг к другу боковых стенках перечистной камеры, а их оси были направлены с незначительным наклоном вниз и в направлении движения гидросмеси, выходящей из основной камеры через патрубок для выгрузки песков.

Использование при создании восходящего аэролифтного потока аэрогидросмеси с тонкодиспергированным воздухом дает определенные преимущества гидравлическому фракционированию зернистого материала, связанные, в первую очередь, с большей ламинаризированностью восходящего потока, в котором происходит разделение частиц материала в зависимости от их плотности и крупности. Кроме того, использование пневмогидравлических аэраторов в качестве источника приготовления тонкодиспергированной смеси воды и воздуха для создания ламинаризированного восходящего потока аэрогидросмеси может обеспечить при необходимости дополнительный эффект флотационного разделения частиц материала при одновременной гидравлической их классификации. В этом случае пневмогидравлические аэраторы одновременно могут выполнять функцию диспергатора флотореагентов, необходимую для кондиционирования материала с реагентами и последующего осуществления флотационного процесса.

На фиг. 1 показан общий вид гидравлического классификатора; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Гидравлический классификатор включает корпус 1 с цилиндрической камерой 2 и коническим днищем 3. Корпус 1 установлен вертикально на раме 4 посредством элементов 5. В нижней части корпуса 1 расположены патрубок 6 для подвода пульпы и патрубок 7 для выгрузки песков. При этом патрубок 7 для выгрузки песков установлен перпендикулярно оси корпуса 1. На классификаторе установлены патрубки 8 для подвода воды в среднюю часть корпуса. Патрубки 8 для подвода воды установлены тангенциально к корпусу 1. В верхней части корпуса 1 установлены сливной желоб 9 со сливным патрубком 10 и патрубок 11 для отвода воздуха. Соосно внутри корпуса 1 расположены цилиндрические кольца 12 с уменьшающимися сверху вниз диаметрами. Кольца 12 установлены с зазором 13 друг к другу и образуют разделительное приспособление 14. Внутри корпуса 1 радиально расположены пластины 15. В нижней части корпуса 1 с зазором к днищу 3 установлена коническая обечайка 16 с износостойкой футеровкой 17 на ее внутренней поверхности. К нижней кромке конической обечайки 16 прикреплена цилиндрическая обечайка 18, установленная с зазором к днищу 3 и патрубку 6 для подвода пульпы. В верхней части корпуса 1 соосно ему установлен цилиндр 19 с износостойкой футеровкой с его внешней и внутренней стороны. Над цилиндром 19 установлен герметичный кожух 21, причем патрубок 11 для отвода воздуха расположен в верхней части герметичного кожуха 21. Пластины 15 расположены с внешней стороны колец 12. Внутри цилиндра 19 соосно ему с зазором установлен отражатель 22. Он выполнен с кольцевым желобом 23 в нижней части и выступом 24 в центре кольцевого желоба 23, причем поверхность кольцевого желоба 23 плавно сопряжена с выступом 24. Отражатель 22 выполнен из износостойкого материала, например из полиуретана. Он закреплен на основании 25 посредством резьбового соединения 26. Основание 25 приварено к герметичному кожуху 21 радиальными ребрами 27.

В камере 2 за патрубок 7 для выгрузки песков присоединена горизонтально расположенная закрытая перечистная камера 28, выполненная в форме усеченного конуса, меньшее основание которого обращено к камере 2 и подсоединено к патрубку 7 для выгрузки песков посредством патрубка 29. Со стороны большего основания к перечистной камере 28 в верхней ее части присоединена сливная труба 30, а в нижней торцовой части имеется песковое отверстие с патрубком 31 для выгрузки песков из перечистной камеры 28. Сливная труба 30 в верхней своей части имеет выход 32, расположенный на уровне переливного крана камеры 2, экранированный сверху криволинейным отражателем 33. Внутренние полости камеры 2 перечистной камеры 28 и сливной трубы 30 сообщены друг с другом, образуя единый сообщающийся сосуд, ветвями которого являются камера 2 и сливная труба 30, соединенная между собой через перечистную камеру 28.

На боковых противоположных друг к другу стенках перечистной камеры 28 в нижней ее половине равномерно в шахматном порядке размещены пневмогидравлические аэраторы 34, оси которых направлены навстречу друг к другу с незначительным наклоном вниз и в сторону к песковому отверстию с патрубком 31 для выгрузки песков из перечистной камеры 28. Для удобства их размещения боковые стенки перечистной камеры 28 уплощены. Пневмогидравлические аэраторы 34 снабжены водоподводящими рукавами 35 и воздухоподводящими рукавами 36, соединяющими их, соответственно, с водяным коллектором и воздухораспределителем (не показаны). Уплощение боковых стенок перечистной камеры 28 обеспечивается приваркой двух плоскопараллельных пластин 37, расположенных вертикально симметрично относительно осевой линии на срезе боковых стенок перечистной камеры 28. Уплощение необходимо для более рационального размещения пневмогидравлических аэраторов 34 на боковых стенках перечистной камеры 28.

Гидравлический классификатор работает следующим образом.

Пульпа, содержащая твердые частицы различной крупности и плотности, поступает в камеру 2 через патрубок 6 для подвода пульпы. Одновременно через патрубки 8 для подвода воды подается промывная вода. В результате этого камера 2 заполняется пульпой до уровня верхней кромки, после чего пульпа переливается в сливной желоб 9.

Поднимаясь вверх после выхода из патрубка 6 для подвода пульпы, поток пульпы встречается с отражателем 22, который плавно изменяет его траекторию на обратное движение с кольцевым охватом подводящего потока пульпы. В результате трения пограничных слоев встречных потоков пульпы происходит первоначальное гашение турбулентности ее движения. Выделяющиеся при том пузырьки воздуха и газа через патрубок 11 для отвода воздуха выводятся из аппарата. Этому способствует соединение патрубка 11 со средством для создания разрежения воздуха в полости герметичного кожуха 21. Этим средством может быть центробежный вентилятор, либо системы вытяжной вентиляции. Отражатель 22 препятствует при этом попаданию пульпы в патрубок 11, что обеспечивает лучшие условия для дегазации пульпы, а следовательно, повышает эффективность и производительность процесса классификации, так как исключает отрицательное влияние газовой фазы на эффективность разделения при гидравлической классификации твердых частиц в восходящем потоке жидкости, особенно в тех случаях, когда эта фаза грубодисперсна. Этому же способствует снижение турбулентности движения потока пульпы внутри аппарата, достигаемое посредством отражателя 22. Износостойкость материала, из которого он выполнен обеспечивает при этом поддержание его конфигурации при эксплуатации аппарата.

После гашения турбулентности движения пульпы внутри разделительного приспособления 14 последняя через зазоры 13 поступает в нижнюю часть камеры 2. При этом происходит дальнейшее снижение турбулентности движения потока пульпы, чему способствует наличие пластин 15, расположенных в радиальных плоскостях с внешней стороны цилиндрических колец 12. В результате этого в зону классификации, расположенную с внешней стороны колец 12, пульпа приходит в более спокойном виде с упорядоченным движением потока. Между цилиндром 19 и стенками камеры 2 движение потока пульпы окончательно ламинаризируется и в нем происходит гидравлическое разделение твердых частиц в восходящим потоке жидкости. Твердые частицы мелкозернистой фракции пульпы переливаются с жидкой ее фазой через кромку камеры 2 в сливной желоб 9 и из него через сливной патрубок 10 выгружаются из аппарата. Твердые частицы крупнозернистой фракции пульпы осаждаются на коническую обечайку 16, скользя по поверхности обечайки под действием силы тяжести, попадают в зазор между цилиндрической обечайкой 18 и патрубком 6 для подвода пульпы, где происходит отделение твердых частиц крупнозернистой фракции от твердых частиц мелкозернистой фракции за счет восходящего потока жидкости из патрубков 8. Твердые частицы крупнозернистой фракции отмываются водой и выгружаются из камеры 2 в виде песков через патрубок 7. Этому способствует тангенциальный подвод воды в зону выгрузки песков.

Выходя из камеры 2 через патрубок 7, твердые частицы крупнозернистой фракции вместе с жидкой фазой пульпы и с присутствующими в песковом продукте мелкозернистыми фракциями в виде гидросмеси поступают через патрубок 29 в перечистную камеру 28. Крупные и тяжелые частицы материала, осаждаясь, движутся в нижних ее слоях, а жидкая фаза пульпы, заполнив закрытую перечистную камеру 28, поднимается по сливной трубе 30 (по закону сообщающихся сосудов) до уровня, занимаемого пульпой в камере 2, т.е.до уровня верхней кромки камеры 2.

В пневмогидравлические аэраторы 34 под давлением через водоподводящие и воздухоподводящие рукава 35 и 36 подают воду и сжатый воздух, в результате чего из пневмогидравлических аэраторов 34 под давлением в виде высокоскоростных струй выходит аэрогидросмесь тонкодиспергированных между собой воды и воздуха, которой насыщается пульпа в перечистной камере 28. При этом ввиду того, что пневмогидравлические аэраторы 34 равномерно размещены в шахматном порядке на боковых противоположных друг к другу уплощенных стенках перечистной камеры 28 в нижней ее половине, высокоскоростные струи аэрогидросмеси при выходе из пневмогидравлических аэраторов 34 тщательно перемешивают пульпу в перечистной камере 28 путем ее барботирования. Незначительный наклон осей пневмогид- равлических аэраторов 34 вниз и в сторону пескового отверстия с патрубком 31 предотвращает торможение крупнозернистого материала при движении его по перечистной камере 28 от патрубка 29 к патрубку 31. Расширяющийся по ходу движения пульпы объем перечистной камеры 28 предотвращает коалесценцию воздушных пузырьков. Насыщенная тонкодисперсными воздушными пузырьками пульпа создает неравновесный столб в сливной трубе 30 по отношению к столбу неаэрированный пульпы в камере 2, в результате чего создается эрлифтный ламинаризированный поток пульпы в сливной трубе 30, который увлекает мелкозернистые фракции из перечистной камеры 28, где за счет барботажа пульпы они находятся во взвешенном состоянии. Эрлифтный ламинаризированный поток аэрированной пульпы, содержащий мелкозернистые фракции, на выходе 32 из сливной трубы 30 отклоняется криволинейным отражателем 33 в сливной желоб 9, в котором твердые частицы мелкозернистых фракций пульпы объединяются с общим ее потоком и выгружаются из аппарата через сливной патрубок 10. При необходимости поток пульпы, выходящий из сливной трубы 30, может быть взят как отдельный продукт. Для этого достаточно криволинейный отражатель 33 развернуть в другую сторону, минуя сливной желоб 9.

Твердые частицы купнозернистой фракции после отделения от нее мелкозернистых фракций выгружаются из закрытой перечистной камеры 28 через песковое отверстие и патрубок 31.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет создания условий для аэрогидродинамического выделения мелкозернистых фракций из пескового продукта повысить эффективность классификации.

Использование: для гидравлической классификации и фракционирования минерального сырья в восходящем потоке жидкости при обогащении полезных ископаемых. Сущность изобретения: гидравлический классификатор, включающий цилиндроконический корпус с патрубками для подвода пульпы, воды, отвода песков и сливной желоб, снабжен закрытой расширяющейся перечистной камерой с песковым отверстием, вертикально установленной в ее верхней стенке сливной трубой и пневмогидравлическим и аэраторами, равномерно размещенными в шахматном порядке в нижней части боковых стенок перечистной камеры вдоль ее оси. 2 ил.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАССИФИКАТОР, включающий корпус с цилиндрической камерой и коническим днищем, расположенные в нижней части корпуса патрубок для подвода пульпы и патрубок для выгрузки песков, тангенциальные патрубки для подвода воды и установленные в верхней части корпуса сливной желоб и герметичный кожух с патрубком для отвода воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности классификации, он снабжен закрытой расширяющейся перечистной камерой с песковым отверстием, вертикально установленной в ее верхней стенке сливной трубой и пневмогидравлическими аэраторами, равномерно размещенными в шахматном порядке в нижней части боковых стенок перечистной камеры вдоль ее оси, при этом патрубок для выгрузки песков установлен перпендикулярно к оси корпуса и подсоединен к узкому торцу перечистной камеры, песковое отверстие выполнено в нижней части широкого торца перечистной камеры, а пневмогидравлические аэраторы направлены в сторону пескового отверстия и наклонены вниз.