СГУСТИТЕЛЬНО-ОСВЕТЛИТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ТИПА Российский патент 1997 года по МПК B01D21/00 B01D36/04 

Изобретение относится к области гидромеханики, а именно к сгустительно-осветительным аппаратам, используемым в гидротранспортных системах при транспорте угля и других сыпучих материалов крупностью до 50 мм на добывающих предприятиях для сгущения гидросмеси и осветления оборотной воды в подземных условиях и на поверхности.

Известен способ переработки угля (авт. св. СССР N 1065605, М. кл³ E 21 С 45/00; В 03 В 9/00), в котором предложена конструкция, позволяющая из гидросмеси выделять на грохоте уголь класса +13 мм, а из подрешетного продукта на дуговом сите отделять класс 1-13 мм, из которого формируется фильтрационный слой на движущейся перфорированной поверхности конвейера. Подрешетный продукт с содержанием угля крупностью 0-1 мм равномерным потоком подают на движущийся фильтрующий слой. Основная масса твердых частиц, содержащихся в подрешетном продукте, задерживается в движущемся фильтрующем слое, в результате содержание твердого в осветленной воде должно составлять не более 10 г/л. Полученный при фильтровании осадок крупностью 0-1 мм совместно с фильтрующим слоем крупностью 1-13 мм обезвоживается в аэродинамической трубе, затем смешивается с углем класса +13 мм и выдается на поверхность.

Недостатками этого способа являются: неравномерность фильтрующего слоя и трудность накопления его, что приводит к размыванию фильтра потоком шламовой воды.

Наиболее близким является сгустительный аппарат гидротранспортной системы [авт. св. СССР N 1414413, М.кл³ AI; B О1 D 21/00 Сгустительный аппарат работает следующим образом: гидросмесь поступает в сгустительный аппарат, имеющий вертикальную форму корпуса с коническим днищем. В аппарате гидросмесь расслаивается на твердый осадок и шламовую воду. Крупные классы горной массы, оседая в нижней части аппарата, образуют фильтрационный слой, через который в восходящем направлении фильтруется шламовая вода и который в виде сгущенной гидросмеси непрерывно забирается расположенным в одной части аппарата горизонтальным всасывающим устройством. Таким образом происходит обновление фильтра. Необходимая концентрация сгущенной гидросмеси формируется путем добавления к забираемому твердому материалу части шламовой воды, подводимой по трубе с меньшим, относительно всасывающей трубы, сечением. Шламовая вода из верхней части аппарата подается по водозаборному устройству, установленному вертикально на всю высоту аппарата и представляющему собой трубу прямоугольного сечения, одна из которого выполнена из наклонных пластин (по типу жалюзи), позволяющих проходить в водозаборное устройство воде и препятствующих попаданию крупных частиц горной массы.

Для подачи шламовой воды под фильтрационный слой служит канал заглубленного ввода воды, а для сбора осветленной воды камера осветленной воды. Оба устройства выполнены в виде карманов и располагаются по периметру аппарата с внутренней его стороны одно под другим. В канал заглубленного ввода шламовая вода подводится через патрубок от водозаборного устройства, равномерно распределясь по периметру аппарата, посредством калиброванной щели. Шламовая вода фильтруется в восходящем направлении и, пройдя через движущийся к всосу фильтрационный слой, осветляется и попадает в камеру осветленной воды, откуда через сливной патрубок осветленная вода сливается в водосборник.

Недостатками этого аппарата являются: принудительная регулировка плотности забираемой гидросмеси, трудность сохранения фильтрационного слоя, малая площадь фильтрации по сравнению с площадью всего аппарата.

Задача изобретения совершенствование процесса осветления воды, обновление и стабилизация высоты фильтрационного слоя и упрощение проведения горных работ при строительстве сгустительно-осветительного аппарата.

Поставленная задача достигается тем, что сгустительно-осветительный аппарат имеет форму горизонтально расположенного параллелепипеда и может располагаться в горизонтальной горной выработке с вертикальными перемычками. Горизонтальное всасывающее устройство с грунтозаборными окнами расположено выше водораспределительного коллектора, предназначенного для подвода шламовой воды под фильтрационный слой, на высоту фильтрационного слоя и выполнено таким образом, чтобы обеспечить равномерное удаление верхней части фильтрационного слоя по всей площади фильтра. Такое конструктивное решение позволяет осуществлять обновление фильтрационного слоя равномерно по всей площади фильтрации и удалять наиболее мелкие частицы твердого, входящие в состав фильтрата, поскольку в процессе восходящей фильтрации, наиболее насыщенной задерживаемыми частицами, оказывается верхняя часть фильтрационного слоя. Конструкция аппарата позволяет отказаться от камеры осветленной воды, таким образом площадь фильтрации служит вся площадь осветлителя.

На фиг. 1 изображен сгустительно-фильтрационный аппарат горизонтального типа, общий вид; на фиг. 2 вид сверху.

Аппарат состоит из корпуса 1 в форме горизонтально расположенного параллепипеда, внутри которого вертикально установлен один или несколько приемных цилиндров 2 в виде трубы большого диаметра, предназначенных для приема поступающей гидросмеси. Приемный цилиндр 2 устанавливается в центре каждого условного квадрата фильтра. Количество цилиндров равно количеству условных квадратов и зависит от объема перерабатываемой гидросмеси. Между цилиндром и дном пульпосборника имеется зазор для прохождения оседающей горной массы. В нижней части аппарата расположен водораспределительный коллектор 3 с водоотводными трубами 4, снабженными отверстиями для выпуска воды. Это позволяет осуществлять равномерный подвод потока шламовой воды под фильтрационный слой. Водораспределительный коллектор 3 подсоединен к гидроциклону или делителю пульпы, обеспечивающему деление по пограничному зерну.

Горизонтальное всасывающее устройство 5, способное работать из-под завала твердым материалом, располагается выше водораспределительного коллектора на величину фильтрационного слоя и выполнено в виде горизонтального трубопровода, проложенного по периметру фильтрационного слоя, с грунтозаборными окнами, расположенными по углам условного квадрата фильтра на расстоянии 0,3-0,4 м от стенки осветителя так, что обеспечивают равномерное удаление горной массы по всей площади фильтра. Горизонтальное всасывающее устройство через калиброванный патрубок подсоединено к водозаборной трубе 6.

Для обеспечения движения осветленной воды и предотвращения перелива поступающей гидросмеси из цилиндра 2 в аппарат, цилиндр выполняется выше корпуса аппарата на величину сопротивления твердого осадка горной массы при его вытеснении из трубы. Для аварийного опорожнения аппарата он снабжен горизонтальным всасывающим устройством 7 с задвижкой, которое расположено на дне аппарата и подключено через калибровочный патрубок к водозаборной трубе.

Сгустительно-осветительный аппарат горизонтального типа работает следующим образом.

Перед подачей в аппарат исходная гидросмесь разделяется в гидроциклоне или делителе пульпы на гидросмесь с крупными фракциями горной массы и шламовую воду. Гидросмесь поступает в приемный цилиндр 2, где под действием сил гравитации разделяется на шламовую воду и твердый осадок, состоящий из крупных частиц горной массы. Благодаря зазору между приемным цилиндром и дном аппарата, твердый осадок вытесняется из цилиндра в аппарат за счет разности уровней жидкости в цилиндре и аппарате и движется от торца цилиндра к грунтозаборным окнам горизонтального всоса, образуя в аппарате фильтрационный слой. Верхняя часть фильтра забирается горизонтальным всасывающим устройством 5, расположенным по периметру аппарата на расстоянии 0,3-0,4 м от стенки, через грунтозаборные окна из нескольких точек фильтрационной площади, обеспечивая равномерное непрерывное обновление фильтрационного слоя. Необходимая концентрация сгущенной гидросмеси достигается дозированным подводом шламовой воды из водозаборной трубы 6 в горизонтальное всасывающее устройство 5 путем установки патрубка с заданным диаметром.

Шламовая вода из циклона, или делителя пульпы, поступает в водораспределительный коллектор 3 и водоотводные трубы 4, расположенные в нижней части аппарата, и равномерно распределяется по всей площади фильтра. Шламовая вода, двигаясь в восходящем направлении за счет напора, создаваемого разностью уровней циклона или делителя пульпы и аппарата 1, разрыхляет фильтрационный слой, в котором задерживаются мелкие частицы твердого, осветляется, скапливается в верхней части сгустительно-осветительного аппарата, собирается водосборным коллектором 8 и отводится потребителю.

Использование предлагаемого сгустительно-осветительного аппарата горизонтального типа позволит: в подземных условиях или на поверхности сгущать гидросмесь с объемным отношением твердого в ней до 50% осветлять оборотную воду с массовой концентрацией твердого в ней до 1 г/л без использования флокулянтов с высокими удельными нагрузками до 40 м³/ч•м², сократить количество оборудования и трубопроводов, увеличив срок их службы, снизить расход электроэнергии, упростить проведение горных работ при строительстве осветителей в шахте.

Использование: для сгущения и осветления оборотной воды в подземных условиях и на поверхности. Сущность изобретения: сгустительно-осветительный аппарат выполнен в виде горизонтально расположенного параллелепипеда и имеет фильтрационный слой, образованный крупными фракциями твердого материала гидросмеси, и не менее одного приемного цилиндра, предназначенного для приема поступающей гидросмеси и установленного вертикально в центре условного квадрата фильтра. Горизонтальное всасывающее устройство с грунтозаборными окнами, предназначенное для удаления фильтрационного слоя и обеспечения стабильного процесса фильтрования, расположено выше водораспределительного коллектора на высоту фильтрационного слоя. Горизонтальное всасывающее устройство расположено по периметру аппарата на расстоянии 0,3 - 0,4 м от стенки, снабжено по углам условного квадрата фильтра грунтозаборными окнами и соединено калиброванным патрубком с водозаборным устройством. Такое конструктивное решение позволяет осуществлять обновление фильтрационного слоя равномерно по всей площади фильтрации и удалять наиболее мелкие частицы твердого, входящие в состав фильтра. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сгустительно-осветлительный аппарат, включающий корпус, фильтрационный слой, образованный крупными фракциями твердого материала гидросмеси, горизонтальное всасывающее устройство с грунтозаборным окном, загрузочное устройство, водосборный коллектор и водозаборное устройство, отличающийся тем, что он снабжен водораспределительным коллектором, корпус выполнен в виде горизонтально расположенного параллелепипеда, загрузочное устройство выполнено в виде вертикально расположенного приемного цилиндра, горизонтальное всасывающее устройство снабжено дополнительными грунтозаборными окнами. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что для выхода твердого осадка и обновления фильтрационного слоя в процессе работы осветлителя приемный цилиндр установлен с зазором между его торцом и дном аппарата в центре условного квадрата фильтрационного слоя, при этом аппарат снабжен дополнительными приемными цилиндрами, количество которых определяется объемом перерабатываемой гидросмеси. 3. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для обмена фильтрационного слоя в процессе работы осветлителя и стабильного процесса фильтрования горизонтальное всасывающее устройство расположено по периметру корпуса на расстоянии 0,3 0,4 м от его стенки выше водораспределительного коллектора на высоту фильтрационного слоя и соединено с водозаборным устройством посредством калибровочного патрубка, при этом грунтозаборные окна горизонтального всасывающего устройства расположены по углам условного квадрата.