ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАССИФИКАТОР Российский патент 1997 года по МПК B03B5/62 B03B5/66 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, преимущественно для гидравлической классификации по крупности и может быть использовано в угольной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для гидравлической классификации, включающее внешнюю цилиндрическую классификационную камеру с тангенциальным подводом промывной жидкости и разгрузочным патрубком для вывода крупного продукта, расположенного в нижней части корпуса устройства (Барский М.Д. Ревнивцев В.И. Соколкин Ю. В. Гравитационная классификация зернистых материалов, М. Недра, 1974, с. 19).

Недостатком этого устройства является несовершенная структура потоков суспензии в рабочем объеме гидравлического классификатора, что снижает эффективность разделения.

Известно устройство для гидравлической классификации, включающее цилиндроконический корпус с днищем, приспособление для ввода исходной суспензии и расположенное под ним приспособление для промывной жидкости, сливной порог для вывода мелкого продукта и патрубок для вывода крупного продукта, при этом приспособление для ввода промывной жидкости выполнено в виде коаксиально расположенных полых торов с выпускными соплами, направленными к днищу корпуса (а.с. СССР N 1297905, B 03 B 5/62).

Недостаток известного устройства заключается в том, что в его рабочем объеме происходит малоэффективная перечистка продуктов классификации. Это обусловлено тем, что промывная жидкость вводится через сопла, направленные к конической части корпуса, что при значительном давлении питания промывной жидкости, необходимом для классификации по сравнительно крупному граничному зерну и возможности зашламования отверстий сопл, приводит к дополнительному увеличению турбулизации, что не позволяет снизить интенсивность перемешивания продуктов классификации и существенно уменьшает точность разделения из-за засорения крупного продукта мелкими частицами.

Кроме того, над приспособлением для ввода промывной жидкости имеются источники дополнительной турбулизации. Это взаимная деформация потоков, движущихся сверху из приспособления для ввода исходной суспензии и поступающего снизу из конической части устройства.

Наличие конусного обтекателя, расположенного ниже выходного отверстия приспособления для ввода суспензии, интенсифицирует взаимную деформацию потоков за счет несовершенной формы обтекателя, что также затрудняет создание равномерного распределения скоростей выходящего потока суспензии в верхней части устройства, увеличивая тем самым засорение слива крупными частицами.

Последний из аналогов принимается за прототип.

Изобретение позволяет повысить эффективность разделения за счет дополнительного извлечения мелких и крупных зерен. Кроме того, более совершенная структура потоков суспензии с низкой степенью турбулентности увеличивает ресурс работы гидравлического классификатора.

Для достижения указанного технического результата в описываемом гидравлическом классификаторе, включающем цилиндроконический корпус, загрузочное приспособление, приспособление для ввода промывной жидкости, сливной порог для вывода мелкого продукта и приспособление для разгрузки крупного продукта, нижнее основание загрузочного приспособления расположено на глубине 0,7 1,0 высоты цилиндрической части корпуса и снабжено криволинейным диффузором и обтекателем, причем образующие поверхности диффузора и верхней поверхности обтекателя выполнены по форме кривой Гаусса, и образующая нижней поверхности обтекателя выполнена по форме кривой гиперболического типа, переходящей в кривую параболического типа, приспособление для ввода промывной жидкости выполнено цилиндроконическим, внутренняя цилиндрическая поверхность которого образует с внешней цилиндрической частью корпуса классификатора кольцевой канал, расположенный с эксцентриситетом по отношению к цилиндрической поверхности корпуса классификатора, при этом обтекатель установлен с возможностью перемещения относительно его выходного отверстия.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительными признаками изобретения являются:
расположение нижнего основания загрузочного приспособления на глубине 0,7 1,0 высоты цилиндрической части корпуса;
снабжение нижнего основания загрузочного приспособления криволинейного диффузорного и обтекателем;
выполнение образующих поверхности диффузора и верхней поверхности обтекателя по форме кривой Гаусса;
выполнение нижней поверхности обтекателя по форме кривой гиперболического типа, переходящей в кривую параболического типа;
выполнение приспособления для ввода промывной жидкости цилиндроконическим;
образование кольцевого канала внутренней цилиндрической поверхностью приспособления для ввода промывной жидкости с внешней цилиндрической частью корпуса классификатора;
расположение кольцевого канала с эксцентриситетом по отношению к цилиндрической поверхности корпуса классификатора;
установление обтекателя с возможностью перемещения по оси загрузочного приспособления относительно его выходного отверстия.

Таким образом заявляемое техническое решение является новым.

Анализ других технических решений, относящихся к гидравлическим классификаторам, не позволил выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

В изобретении благодаря наличию новых отличительных признаков имеются следующие существенные отличия.

Экспериментально доказано, что расположение нижнего основания загрузочного приспособления на глубине 0,7 1,0 высоты цилиндрической части корпуса классификатора обеспечивает оптимальные условия для снижения взаимозасорения продуктов разделения за счет уменьшения влияния зон с турбулентными потоками.

При расположении нижнего основания загрузочного приспособления на глубине меньшей или большей оптимальной происходит, соответственно, засорение слива крупным продуктом, а крупного продукта мелким из-за недостаточных расстояний до отверстий загрузочного приспособления для разгрузки крупного продукта.

Выполнение образующих поверхности диффузора и верхней поверхности обтекателя по форме кривой Гаусса, а образующей нижней поверхности обтекателя по форме кривой гиперболического типа, переходящей в кривую параболического типа, способствует более плавному движению суспензии с минимальной турбулизацией в зоне встречи потока, поступающего из загрузочного приспособления в направлении сверху вниз и восходящего спирального потока, образованного за счет питания внешней цилиндроконической классификационной камеры (приспособления для ввода промывной жидкости. Это позволяет снизить интенсивность перемешивания продуктов разделения и существенно увеличить эффективность разделения за счет оптимальной перечистки материала, при которой крупные зерна преодолевают гидравлическое сопротивление данной зоны и направляются в загрузочное приспособление для крупного продукта, а мелкие частицы не могут преодолеть данного сопротивления и направляются в сливной порог для вывода мелкого продукта. Кроме того, за счет снижения влияния зон локальной турбулизации потоков обеспечиваются увеличение производительности и ресурса работы гидравлического классификатора.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что для получения оптимальных образующих поверхностей криволинейного диффузора и обтекателя необходимо использовать следующие уравнения:
кривая Гауса y e^-(ax)2;
кривая гиперболического типа y=ax^-2
кривая параболического типа: y=ax₄
(cм. кн. Бронштейн И.Н. Семендяев К.А. Справочник по математике, М. Наука, 1964, с. 92 рис. 19, рис. 12, е. 85, рис. 6а).

Возможность перемещения обтекателя по оси загрузочного приспособления относительно его выходного отверстия путем установки калибровочных сменных пластин, которые образуют выпрямляющие кольцевые решетки или хонейкомбы, позволяет изменять производительность устройства и значительно снижать степень турбулентности потока выходящего из загрузочного приспособления, что увеличивает эффективность разделения. Кроме того, в зависимости от увеличения расстояния от отверстия загрузочного приспособления до обтекателя выбирается оптимальная технологическая операция: промывка или отмывка налипших на зерна тонких частиц при минимальном расстоянии, классификация или дешламация при среднем расстоянии и осаждение материала при максимальном расстоянии, которые с той или иной степенью эффективности протекают в гидравлическом классификаторе одновременно при постоянном положении обтекателя относительно выходного отверстия загрузочного приспособления.

Выполнение поверхности цилиндроконического корпуса внешней классификационной камеры с тангенциальным подводом промывной жидкости (приспособления для ввода промывной жидкости) и приспособления для разгрузки крупного продукта с эксцентриситетом по отношению к цилиндрической поверхности корпуса классификатора обеспечивает эффект выравнивая тангенциальных скоростей движения потока промывной жидкости в кольцевом канале, образованном внутренней поверхностью классификационной камеры (приспособления для ввода промывной жидкости) и внешней цилиндрической частью корпуса классификатора. Это обеспечивает интенсивное равномерное смывание частиц, осевших на поверхности классификационной камеры, и плавное устойчивое с минимальной турбулизацией, равномерным распределением вертикальных скоростей по поперечному сечению рабочего объема гидравлического классификатора движения потока суспензии, что снижает перемешивание продуктов разделения и увеличивает эффективность классификации.

На фиг.1 изображен общий вид гидравлического классификатора; на фиг.2 - разрез по А А на фиг.1.

Гидравлический классификатор состоит из цилиндроконического корпуса 1, загрузочного приспособления 2, снабженного диффузором 3, образующая поверхность которого выполнена по форме кривой Гаусса, обтекателя 4, верхняя образующая поверхность 5 которого выполнена по форме кривой Гаусса, а образующая нижней поверхности 6 по форме кривой гиперболического типа, переходящей в кривую параболического типа 7, сменных калибровочных хонейкомбов 8, соединяющих диффузор 3 и обтекатель 4, приспособления для ввода промывной жидкости 9 (внешней цилиндроконической классификационной камеры) с тангенциальным патрубком 10 для подвода промывной жидкости и приспособления для разгрузки крупного продукта 11, сливного порога 12 для вывода мелкого продукта.

Гидравлический классификатор работает следующим образом.

Исходное питание подается в цилиндроконический корпус классификатор через загрузочное приспособление 2, проходя между диффузором 3 верхней поверхностью 5 обтекателя 4 и хонейкомбами 8, образует поток, направленный сверху вниз. Одновременно через тангенциальный патрубок 10 и приспособление для ввода промывной жидкости 9 (внешнюю цилиндроконическую классификационную камеру) подводится промывная жидкость, образуя вращающийся поток, направленный по спирали сверху вниз по кольцевому каналу, между внутренней цилиндрической поверхностью цилиндроконической классификационной камеры 9 и внешней поверхностью цилиндрической части корпуса 1 классификатора, а затем благодаря конической части классификационной камеры 9 направляется по спирали снизу вверх в рабочий объем цилиндрической части корпуса классификатора, обтекателя нижние поверхности 7 и 6 обтекателя 4. В месте расположения конца загрузочного устройства 2 и обтекателя 4 происходит встреча вышеописанных потоков с образованием локальной перечистной зоны с минимальной турбулизацией, но обладающей гидравлическим сопротивлением. При этом крупные зерна преодолевают донную зону, отбрасываются к стенке цилиндрической части корпуса 1 и направляются в приспособление для разгрузки крупного продукта 11, а мелкие частицы не способные преодолеть гидравлические сопротивление выводятся через сливной порог 12.

В зависимости от производительности и выбора технологической операции (промывка или отмывка налипших на зерна тонких частиц, классификация или дешламация и осаждение материала) при помощи сменных калибровочных хонейкомбов 8 производится предварительная фиксированная установка обтекателя 4, обеспечивающая эффективное протекание выбранного технологического режима.

Изобретение позволяет повысить эффективность классификации материала на 11.4%

Использование: обогащение полезных ископаемых, преимущественно для гидравлической классификации по крупности. Сущность изобретения: в гидравлическом классификаторе нижнее основание загрузочного приспособления расположено на глубине 0,7 - 1,0 высоты цилиндрической части корпуса и снабжено криволинейным диффузором и обтекателем, причем образующие поверхности диффузора и верхней поверхности обтекателя выполнены по форме кривой Гаусса. Образующая нижней поверхности обтекателя выполнена по форме кривой гиперболического типа, переходящей в кривую параболического типа. Приспособление для ввода промывной жидкости выполнено цилиндроконическим, внутренняя цилиндрическая поверхность которого образует с внешней цилиндрической частью корпуса классификатора кольцевой канал, расположенный с эксцентриситетом по отношению к цилиндрической поверхности корпуса классификатора. Обтекатель установлен с возможностью перемещения по оси загрузочного приспособления относительно его выходного отверстия. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлический классификатор, включающий цилиндроконический корпус, загрузочное приспособление, приспособление для ввода промывной жидкости, сливной порог для вывода мелкого продукта и приспособление для разгрузки крупного продукта, отличающийся тем, что нижнее основание загрузочного приспособления расположено на глубине 0,7 1,0 высоты цилиндрической части корпуса и снабжено криволинейным диффузором и обтекателем, причем образующие поверхности диффузора и верхней поверхности обтекателя выполнены по форме кривой Гаусса, а образующая нижней поверхности обтекателя выполнена по форме кривой гиперболического типа, переходящей в кривую параболического типа, в свою очередь приспособление для ввода промывной жидкости выполнено цилиндроконическим, внутренняя цилиндрическая поверхность которого образует с внешней цилиндрической частью корпуса классификатора кольцевой канал, расположенный с эксцентриситетом по отношению к цилиндрической поверхности корпуса классификатора. 2. Классификатор по п. 1, отличающийся тем, что обтекатель установлен с возможностью перемещения по оси загрузочного приспособления относительно его выходного отверстия.