ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАССИФИКАТОР Российский патент 1997 года по МПК B03B5/62 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к аппаратам для гидравлической классификации и фракционирования минерального сырья в восходящем потоке жидкости, и может быть использовано для гравитационного обогащения полезных ископаемых, а также для сгущения пульп, осветления промышленных вод и при очистке промстоков.

Известен аппарат для осветления, используемый в качестве аппарата для классификации материала, включающий корпус с цилиндрической камерой и коническим днищем, расположенные в нижней части корпуса патрубок для подвода пульпы и патрубок для выгрузки песков, установленный в верхней части корпуса сливной желоб с патрубком для удаления слива [1]
К недостаткам известного аппарата можно отнести отсутствие в нем конструктивных элементов, позволяющих эффективно удалять из пескового продукта находящиеся в нем мелкозернистые фракции, что снижает эффективность классификации материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический классификатор, включающий корпус с цилиндрической камерой и коническим днищем, расположенные в нижней части корпуса патрубок для подвода пульпы и патрубок для выгрузки песков, патрубок для подвода воды, установленные в верхней части корпуса сливной желоб и герметичный кожух с патрубком для отвода воздуха [2]
Данный классификатор в сравнении с аппаратом [1] имеет определенные преимущества, связанные с наличием в нем конструктивных элементов для промывки пескового продукта. Однако и этому классификатору присущи недостатки, аналогичные аппарату [1] связанные с отсутствием в нем конструктивных элементов, позволяющих эффективно удалять находящиеся в песковом продукте мелкозернистые фракции.

Целью изобретения является повышение эффективности классификации за счет улучшения условий гидродинамического выведения мелкозернистых фракций из пескового продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом классификаторе, включающем корпус с цилиндрической камерой и коническим днищем, расположенные в нижней части корпуса патрубок для подвода пульпы и патрубок для выгрузки песков, патрубок для подвода воды, установленные в верхней части корпуса сливной желоб и герметичный кожух с патрубком для отвода воздуха, классификатор снабжен присоединенной к патрубку для выгрузки песков расширяющейся перечистной камерой и закрепленными в днище перечистной камеры и в нижней части патрубка для подвода пульпы приспособлениями для улавливания тяжелой фракции, при этом патрубки для подвода воды выполнены тангенциальными, а приспособления для улавливания тяжелой фракции выполнены в виде вертикально установленных цилиндров с коническими днищами, имеющими выпускные отверстия в вершинах конусов и дополнительные тангенциальные патрубки, установленные на стенках цилиндров на стыке с коническими днищами, при этом днище расширяющейся перечистной камеры выполнено ступенчатым, а приспособления для улавливания тяжелой фракции размещены на каждой из его ступенек, при этом диаметр цилиндров и длина ступеньки, на которой он расположен, равны ширине днища расширяющейся перечистной камеры на каждой из его ступенек, а дополнительные тангенциальные патрубки, установленные на каждом из цилиндров, размещены попарно на одном уровне на каждом из цилиндров и подсоединены одним концом каждой пары к пульпораспределителю, присоединенному к патрубку для выгрузки песков, а другим концом к водоподводящему коллектору, причем оба конца пары дополнительных тангенциальных патрубков приспособления для улавливания тяжелой фракции, присоединенного к патрубку для подвода пульпы, присоединены к водоподводящему коллектору, классификатор снабжен регулируемым переливным порогом и течкой для приема слива пульпы с мелкозернистой фракцией, установленными в расширяющейся перечистной камере, цилиндры приспособлений для улавливания тяжелой фракции имеют кольцевой бурт, закрепленный на внутренней поверхности цилиндра на уровне верхнего его торца.

При создании изобретения авторы исходили из следующего.

Эффективность классификации материала в гидравлическом классификаторе можно существенно повысить, если из пескового продукта удалить еще оставшуюся в нем часть мелкозернистых фракций, объединив их с одноименным продуктом классификации. Это можно достигнуть, если в аппарат ввести конструктивные элементы, обеспечивающие условия эффективного гидродинамического выведения мелкозернистых фракций из этого продукта.

Для этого камеру гидравлического классификатора необходимо дополнить сообщающейся с ней через патрубок для выгрузки песков расширяющейся перечистной камерой со ступенчатым днищем, длина ступенек которого соответствует ширине днища. На каждой ступеньке днища необходимо плотно закрепить приспособления для улавливания тяжелой фракции, выполнив их в виде вертикально установленных цилиндров с диаметром, соответствующим размерам ступеньки, с коническими днищами, имеющими выпускные отверстия в вершинах конусов, и тангенциальными патрубками, установленными на стенках цилиндров на стыке с коническими днищами. При этом тангенциальные патрубки необходимо разместить на одном диаметре на каждом из цилиндров приспособлений для улавливания тяжелой фракции и подсоединить их одним концом каждой пары к пульпораспределителю, соединенному с патрубком для выгрузки песков, а другим концом к водоподводящему коллектору. Расширяющуюся перечистную камеру необходимо также снабдить со стороны широкого ее торца переливным порогом с течкой и патрубком для вывода пульпы.

В этом случае при работе аппарата под действием пары сил двух жидких потоков, а именно гидросмеси, поступающей через пульпораспределитель из патрубка для выгрузки песков, и промывной воды, поступающей из водоподводящего коллектора, тангенциально входящих в приспособления для улавливания тяжелой фракции, внутри их цилиндров будет создан интенсивно вращающийся поток пульпы, в котором произойдет эффективное центробежное разделение материала на легкую и тяжелую фракции при одновременной отмывке последней промывными водами от налипших шламов и частиц мелкозернистого материала. Тяжелая фракция материала, двигающаяся при этом по периферийной части вращающегося потока, переместится к стенкам цилиндров и коническим днищам приспособлений и выгрузится из аппарата через отверстия в вершинах конусов в виде пескового продукта. Остальной поток пульпы, содержащий мелкозернистые и шламистые преимущественно легкие частицы, вращаясь, поднимется вверх по цилиндрам приспособлений к днищу расширяющейся камеры и будет двигаться по ступенчатому днищу в направлении переливного порога. Увеличение диаметра цилиндров в направлении движения потока пульпы по перечистной камере обеспечит при этом надежное улавливание тяжелой фракции более мелких классов крупности.

Если же на уровне верхнего торца внутри цилиндров расположить кольцевые бурты, то это воспрепятствует механическим потерям тяжелой фракции с легкими продуктами.

Переливающаяся через порог пульпа, содержащая легкие мелкие и шламистые частицы, поступает в течку и выводится из аппарата через ее патрубок.

Если же установить аналогичное приспособление для улавливания тяжелой фракции в нижней части патрубка для подвода пульпы, то можно уловить наиболее крупные и тяжелые частицы материала уже на входе исходного питания в аппарат. Вращательное движение пульпы в данном случае можно создать парой сил двух потоков промывной жидкости, вводимой внутрь этого приспособления через тангенциальные патрубки из водоподводящего коллектора.

На фиг. 1 показан общий вид гидравлического классификатора, на фиг.2 - сечение по линии 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. На корпусе 1 классификатора тангенциально установлены патрубки 8 для подвода воды в среднюю его часть. 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 части 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.

К цилиндрической камере 2 за патрубок 7 для выгрузки песков присоединена расширяющаяся перечистная камера 28 со ступенчатым днищем 29, на каждой ступени которого полотно закреплены приспособления 30 для улавливания тяжелой фракции. Приспособления 30 выполнены в виде вертикально установленных цилиндров 31 с коническими днищами 32, имеющими впускные отверстия 33 в вершинах конусов, и тангенциальными патрубками 34, установленными на стенках цилиндров 31 на стыке с коническими днищами 32. Диаметр цилиндра 31 приспособлений 30 и длина ступеньки, на которой он закреплен, соответствуют ширине днища 29 расширяющейся перечистной камеры 28 на каждой из его ступенек. Тангенциальные патрубки 34, установленные на стенках цилиндров 31 приспособлений 30 для улавливания тяжелой фракции, размещены попарно на одном диаметре на каждом из цилиндров 31 и подсоединены одним концом каждой пары к пульпораспределителю 35, присоединенному к патрубку 7 для выгрузки песков, а другим концом к водоподводящему коллектору 36. Цилиндры 31 приспособлений 30 для улавливания тяжелой фракции имеют кольцевой бурт 37, закрепленный на внутренней поверхности цилиндров на уровне верхних их торцов. Расширяющаяся перечистная камера 28 со стороны широкого торца снабжена регулируемым переливным порогом 38 и течкой 39 для приема слива пульпы с мелкозернистой фракцией, имеющей патрубок 40 для вывода этого слива из аппарата. Патрубок 6 для подвода пульпы в нижней части имеет аналогичное приспособление 41 для улавливания тяжелой фракции, причем оба конца его пары тангенциальных патрубков 34 присоединены к водоподводящему коллектору 36. Водоподводящий коллектор 36 расположен с наклоном в сторону цилиндрической камеры 2 и выше уровня переливного порога 38 и соединен с тангенциальными патрубками 34 посредством патрубков 42.

Гидравлический классификатор работает следующим образом.

Пульпа, содержащая твердые частицы различной крупности и плотности, поступает в цилиндрическую 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 этом 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 система вытяжной вентиляции. Отражатель 2 препятствует при этом попаданию пульпы в патрубок 11, что обеспечивает лучшие условия для дегазации пульпы, а следовательно, повышает эффективность и производительность классификации, т.к. 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 пульпы окончательно ламинаризируется и в нем происходит гидравлическое разделение твердых частиц в восходящем потоке жидкости. Твердые частицы мелкозернистой фракции пульпы переливаются с жидкой фазой через кромку камеры 2 в сливной желоб 9 и из него через сливной патрубок 10 выгружаются из аппарата. Твердые частицы крупнозернистой фракции осаждаются на коническую обечайку 16, скользя по поверхности обечайки под действием силы тяжести, попадают в зазор между цилиндрической обечайкой 18 и патрубком 16 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 еще присутствующими в песковом продукте мелкозернистыми фракциями поступают в виде гидросмеси в расширяющуюся перечистную камеру 28. При этом из патрубка 7 гидросмесь поступает вначале в пульпораспределитель 35, а затем через тангенциальные патрубки 34 в приспособления 30 для улавливания тяжелой фракции. В эти же приспособления с противоположной стороны через диаметрально расположенные тангенциальные патрубки 34 из водоподводящего коллектора 36 одновременно подают промывную воду. Под действием пары сил двух жидких потоков гидросмеси и воды, тангенциально входящих в приспособления 30, внутри цилиндров 31 создается интенсивно вращающийся поток пульпы, в котором происходит эффективное центробежное разделение материала на легкую и тяжелую фракции при одновременной отмывке последней промывными водами от налипших шламов и частиц мелкозернистого материала. Тяжелая фракция материала, двигающаяся по периферийной части вращающегося потока, перемещается по стенкам цилиндра 31 и коническому днищу 32 и выгружается из аппарата через отверстия 33 в виде пескового продукта. Остальной поток пульпы, содержащий мелкозернистые и шламистые преимущественно легкие частицы, вращаясь, поднимается вверх по цилиндру 31 к днищу 29 расширяющейся перечистной камеры 28 и движется по днищу 29 в направлении переливного порога 38. Ступенчатое исполнение днища 29 и расширение перечистной камеры 28 обеспечивают поступательное движение этого потока. Увеличение диаметра цилиндров 31 в направлении движения потока пульпы по перечистной камере 28 обеспечивает при этом надежное улавливание тяжелой фракции более мелких классов крупности. Расположенные внутри цилиндров 31 на уровне верхнего их торца кольцевые бурты 37 препятствуют механическим потерям тяжелой фракции с легкими продуктами. Переливающаяся через порог 38 пульпа, содержащая легкие мелкие и шламистые частицы, поступает в течку 39 и выводится из аппарата через патрубок 40. Наиболее крупные и тяжелые частицы материала улавливаются при поступлении питания в аппарат через патрубок 6 для подвода пульпы посредством аналогичного приспособления 41 для улавливания тяжелой фракции, установленного в нижней части патрубка 6. Вращательное движение пульпы в нем создается парой сил двух потоков промывной жидкости, вводимой внутрь этого приспособления через тангенциальные патрубки 34 из водоподводящего коллектора 36.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет улучшения условий гидродинамического выведения мелкозернистых фракций из пескового продукта повысить эффективность классификации.

Использование: обогащение полезных ископаемых, а именно аппараты для гидравлической классификации и фракционирования минерального сырья в восходящем потоке жидкости, и может быть использовано для гравитационного обогащения полезных ископаемых, а также для сгущения пульп, осветления промышленных вод и при очистке промстоков. Сущность изобретения: гидравлический классификатор включает корпус с цилиндрической камерой и коническим днищем, патрубок для подвода пульпы и патрубок для выгрузки песков, патрубок для подвода воды, сливной желоб и герметичный кожух с патрубками для отвода воздуха. Классификатор снабжен присоединенной к патрубку расширяющейся перечистной камерой и закрепленными в днище и в нижней части патрубка приспособлениями для улавливания тяжелой фракции. Патрубки выполнены тангенциальными, а приспособления выполнены в виде вертикально установленных цилиндров с коническими днищами, имеющими выпускные отверстия в вершинах конусов и дополнительные тангенциальные патрубки. Днище выполнено ступенчатым, приспособления размещены на каждой из его ступенек, диаметр цилиндров и длина ступеньки равны ширине днища, дополнительные тангенциальные патрубки размещены попарно на одном уровне на каждом из цилиндров и подсоединены одним концом каждой пары к пульпораспределителю, а другим концом к водоподводящему коллектору. Оба конца пары патрубков приспособления присоединены к водоподводящему коллектору. Классификатор снабжен регулируемым переливным порогом и течкой для приема слива пульпы с мелкозернистой фракцией. Цилиндры приспособлений имеют кольцевой бурт, закрепленный на внутренней поверхности цилиндра на уровне верхнего его торца. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлический классификатор, включающий корпус с цилиндрической камерой и коническим днищем, расположенные в нижней части корпуса патрубок для подвода пульпы и патрубок для выгрузки песков, патрубок для подвода воды, установленные в верхней части корпуса сливной желоб и герметичный кожух с патрубком для отвода воздуха, отличающийся тем, что он снабжен присоединенной к патрубку для выгрузки песков расширяющейся перечистной камерой и закрепленными в днище перечистной камеры и в нижней части патрубка для подвода пульпы приспособлениями для улавливания тяжелой фракции, при этом патрубки для подвода воды выполнены тангенциальными, а приспособления для улавливания тяжелой фракции выполнены в виде вертикально установленных цилиндров с коническими днищами, имеющими выпускные отверстия в вершинах конусов и дополнительные тангенциальные патрубки, установленные на стенках цилиндров на стыке с коническими днищами, при этом днище расширяющейся перечистной камеры выполнено ступенчатым, а приспособления для улавливания тяжелой фракции размещены на каждой из его ступенек, при этом диаметр цилиндров и длина ступеньки, на которой он расположен, равны ширине днища расширяющейся перечистной камеры на каждой из его ступенек, а дополнительные тангенциальные патрубки, установленные на стенках цилиндров размещены попарно на одном уровне на каждом из цилиндров и подсоединены одним концом каждой пары к пульпораспределителю, присоединенному к патрубку для выгрузки песков, а другим концом к водоподводящему коллектору, причем оба конца пары дополнительных тангенциальных патрубков приспособления для улавливания тяжелой фракции, присоединенного к патрубку для подвода пульпы, присоединены к водоподводящему коллектору. 2. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен регулируемым переливным порогом и течкой для приема слива пульпы с мелкозернистой фракцией, установленными в расширяющейся перечистной камере. 3. Классификатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что цилиндры приспособлений для улавливания тяжелой фракции имеют кольцевой бурт, закрепленный на внутренней поверхности цилиндра на уровне верхнего его торца.