АППАРАТ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 1997 года по МПК B03B5/34 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к разделению материалов по крупности и плотности в центробежном потоке, и может быть использовано на углеобогатительных предприятиях и других отраслях промышленности.

Известен аппарат для обогащения полезных ископаемых, включающий цилиндрический и цилиндроконический гидроциклоны, сопряженные переходным патрубком, при этом цилиндрический гидроциклон выполнен с разделяющим его верхнюю и нижнюю части кольцевым уступом [1]
Недостатком этого устройства является несовершенная структура потоков суспензии в рабочем объеме разделительной камеры с кольцевым уступом цилиндрического гидроциклона, что снижает эффективность разделения.

Известен аппарат для обогащения полезных ископаемых, включающий цилиндроконический гидроциклон для разделения исходного материала с расположенной в его нижней части перечистной вихревой камерой и сообщенной с ней через переходной патрубок своей цилиндрической частью перечистной цилиндрический гидроциклон, при этом в цилиндроконическом гидроциклоне для разделения исходного материала в его конической части на расстоянии 1/2 2/3 ее высоты от основания перечистной камеры установлена кольцевая вставка(вихревая камера) с водоподводящим патрубком и калибровочный цилиндропараболический стержень, расположенный по оси [2]
Недостатком вышеописанного устройства является то, что при тангенциальной подаче исходного материала в гидроциклоне первой ступени не обеспечивается в достаточной степени разделение поступающего материала по крупности и плотности. Это обусловлено тем, что при такой подачи питания часть тонких и легких частиц практически сразу после поступления в рабочий объем аппарата прижимается к цилиндрической стенке более крупными и плотными частицами, образуя наружный (пристенный) нисходящий поток, и направляются в нижнюю перечистную камеру, что приводит к значительным потерям тонких и легких частиц в гидроциклоне второй ступени. С другой стороны, наличие подкрышечного потока и замкнутого кольцевого вихря на уровне ниже входа в сливной патрубок приводит к тому, что часть крупных и плотных зерен и большая часть граничных по крупности и плотности частиц поступает в сливной патрубок, засоряя тем самым сливной патрубок гидроциклона первой ступени. Таким образом, тангенциальная подача исходного материала является источником дополнительной турбулизации, что не позволяет снизить интенсивность перемешивания продуктов классификации и обогащения в рабочей зоне гидроциклона, кроме пристеночного слоя, и существенно уменьшить прочность разделения.

Последний из аналогов принимается за прототип.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность разделения за счет дополнительного извлечения тонких и легких, а также средних по крупности и плотности частиц. Кроме того, транспортировка крупных и тяжелых зерен, которые значительно увеличивают износ стенок аппарата, осуществляется ниже расположения кольцевой вставки (вихревой камеры) с подводящим патрубком, что увеличивает ресурс работы цилиндроконической части гидроциклона для разделения исходного материала, находящийся выше кольцевой вставки.

Для достижения указанного технического результата в описываемом аппарате для обогащения полезных ископаемых, включающем цилиндроконический гидроциклон для разделения исходного материала с расположенной в его нижней части перечистной (вихревой) камерой и сообщенный с ней через переходной патрубок своей цилиндрической частью перечистной цилиндроконический гидроциклон, в конической части гидроциклона для разделения исходного материала имеется кольцевая вставка ( вихревая камера) с подводящим патрубком, при этом питающий патрубок расположен в перечистной камере и конической части гидроциклона для разделения исходного материала параллельно их осям, снабжен на выходе отбойником, боковая поверхность которого выполнена в виде псевдосферы, а верхняя и нижняя поверхности (части) выполнены в виде параболоидов, при этом отбойник выполнен с возможностью перемещения по оси питающего патрубка относительно его выходного отверстия, а расстояние от выходного отверстия питающего патрубка до верхней части кольцевой вставки с подводящим патрубком составляет 1-2 высоты кольцевой вставки (вихревой камеры).

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительными признаками изобретения являются:
расположение питающего патрубка в перечистной камере и конической части гидроциклона для разделения исходного материала параллельно их осям;
установление на выходе из питающего патрубка отбойника с возможностью перемещения по оси питающего патрубка относительно его выходного отверстия;
выполнение боковой поверхности отбойника в виде псевдосферы, а верхней и нижней части в виде параболоидов;
расстояние выходного отверстия питающего патрубка до верхней части кольцевой вставки с подводящим патрубком составляет 1-2 высоты кольцевой вставки.

Таким образом заявляемое техническое решение является новым.

Анализ других технических решений, относящихся к устройствам для обогащения полезных ископаемых не позволил выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

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

Расположение питающего патрубка в перечистной камере и конической части гидроциклона для разделения исходного материала параллельно их осям, при котором расстояние от выходного отверстия питающего патрубка до верхней части кольцевой вставки ( вихревой камеры) с подводящим патрубком составляет 1-2 высоты кольцевой вставки обеспечивает оптимальные условия для снижения взаимозасоряющих продуктов разделения. При тангенциальном вводе жидкости или суспензии в гидроциклон установившееся вращение возникает на уровнях, находящихся выше или ниже одной высоты кольцевой вставки (вихревой камеры) с подводящим патрубком, что является основным условием эффективной перечистки продуктов обогащения. Внутри объема, расположенного между данными уровнями, существует зона повышенной турбулентности, обусловленной нестационарностью потоков, что увеличивает перемешивание разделяемого материала. Установившееся вращение жидкости или суспензии, которое представляет собой значительное гидравлическое сопротивление, могут преодолеть только крупные и тяжелые зерна, а также часть граничных по крупности и плотности частиц исходного материала, которые далее поступают в нижнюю перечистную камеру, преодолевая дополнительное гидравлическое сопротивление, и затем в гидроциклоне второй ступени.

Данный эффект усиливается действием вращающегося потока жидкости, который образуется за счет тангенциальной подачи через патрубок, находящийся под крышкой корпуса гидроциклона первой ступени. С другой стороны, этот поток жидкости беспрепятственно пропускает тонкие и легкие, а также часть граничных по крупности и плотности частиц, которые не смогли преодолеть гидравлического сопротивления установившегося вращения жидкости, в сливной патрубок гидроциклона для разделения исходного материала. Кроме того, неконцентричность расположения питающего патрубка в перечистной камере и конической части гидроциклона сокращает время достижения стационарности потоков, поступающих из тангенциальных патрубков в перечистную камеру и вихревую камеру (кольцевую вставку). Это обусловлено сравнительно быстрым выравниванием тангенциальных скоростей потоков суспензии в кольцевом канале между внутренней поверхностью конической части аппарата и внешней поверхностью питающего патрубка, которое приводит к уменьшению размеров замкнутого кольцевого вихря и зон повышенной турбулентности в конической части гидроциклона, что снижает перемешивание продуктов разделения и увеличивает эффективность процессов классификации и обогащения.

Установление отбойника на выходе из питающего патрубка препятствует засорению слива крупными и тяжелыми зернами из-за сравнительно близкого расположения выходного питающего и входного сливного отверстий. Возможность перемещения отбойника по оси питающего патрубка относительно его выходного отверстия позволяет изменить производительность устройства.

Выполнение боковой поверхности отбойника в виде псевдосферы, а верхней и нижней частей, в виде параболоидов улучшает топологию потоков в конической части гидроциклона за счет более плавного с минимальной турбулизацией и равномерным распределением скоростей движения потоков суспензии, что позволяет снизить интенсивность перемешивания продуктов разделения. При этом нижняя часть отбойника направляет крупные и тяжелые зерна к стенкам конусной части, затем в перечистную камеру гидроциклона первой ступени и далее в гидроциклон второй ступени аппарата, а верхняя часть отбойника способствует существенному повышению извлечения тонких и легких частей в слив гидроциклона для разделения исходного материала.

На фиг. 1 изображен общий вид аппарата для обогащения полезных ископаемых; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1.

Аппарат состоит из цилиндроконических гидроциклонов 1 и 2, соединенных между собой переходным патрубком 3. Гидроциклон 1 состоит из цилиндрической камеры 4 с тангенциальным водоподводящим патрубком 5 и сливного патрубка 6, конической камеры 7, в нижней части которой расположены кольцевая вставка (вихревая камера) 8 и перечистная камера 9, сопряженные между собой конической вставкой 10, питающего патрубка 11, снабженного на выходе отбойником 12. Гидроциклон 2 состоит из цилиндрической камеры 13 со сливным патрубком 14 и конической камеры 15 с песковой насадкой 16.

Аппарат для обогащения полезных ископаемых работает следующим образом. Исходный материал подается через питающий патрубок 11 в коническую камеру 7 гидроциклона 1. Одновременно через тангенциальный патрубок 5 в цилиндрическую камеру 4 и коническую камеру 7 подается вода, образуя вращающийся поток, направленный по винтовой линии сверху вниз. Под действием центробежной силы и боковой, нижней частей отбойника 12 частицы крупностью 0,074 мм отбрасываются к стенке аппарата и нисходящим потоком перемещаются в сторону перечистной камеры 9. Эти частицы транспортируют в кольцевую вставку 8 (вихревую камеру) с подводящим патрубком, где с помощью дополнительного потока воды или суспензии (минеральной, песчано-глинистой) происходит основная перечистка материала первой стадии процесса. Большая часть частиц крупностью менее 0,074 мм, находящихся в конической камере 7,обтекая отбойник 12, выносится восходящим потоком через сливной патрубок 6. Оставшаяся часть легких частиц крупностью менее 0,074 мм через коническую вставку 10 поступает в перечистную камеру 9, где происходит более тонкая перечистка данных частиц. Сгущенный продукт гидроциклона 1 через переходной патрубок 3 направляется в цилиндрическую камеру 13 гидроциклона 2 второй стадии процесса. В гидроциклоне 2 разделение материала происходит так же, как и в гидроконическом гидроциклоне стандартной конструкции. Под действием центробежной силы частицы крупностью более 0,3 мм отбрасываются к стенке аппарата и нисходящим потоком перемещаются по цилиндрической 13 и конической 15 камерам, разгружаясь через плоскую насадку 16, частицы крупностью более 0,3 мм отбрасывается к стенке аппарата и нисходящим потоком перемещаются по цилиндрической 13 и конической 15 камерам, разгружаясь через песковую насадку 16. Частицы крупностью 0,074 0,3 мм наносятся восходящим потоком через сливной патрубок 14.

Использование: в области обогащения полезных ископаемых для разделения материалов по крупности и плотности в центробежном потоке. Сущность изобретения: аппарат для обогащения полезных ископаемых включает цилиндроконический гидроциклон для разделения исходного материала и расположенной в его нижней части перечистной камерой и сообщенной с ней через переходной патрубок своей цилиндрической частью перечистной цилиндроконический гидроциклон. В конической части гидроциклона для разделения исходного материала установлена кольцевая вставка с подводящим патрубком. Питающий патрубок расположен в перечистной камере и конической части гидроциклона для разделения исходного материала параллельно их осям и снабжен на выходе установленным с возможностью перемещения по оси питающего патрубка относительно его входного отверстия отбойником. Расстояние от выходного отверстия питающего патрубка до верхней части кольцевой вставки с подводящим патрубком составляет 1-2 высоты кольцевой вставки, а боковая поверхность отбойника выполнена в виде псевдосферы, а верхняя и нижняя его части - в виде параболоиды. Изобретение позволяет повысит эффективность разделения за счет дополнительного извлечения тонких и легких, а также средних по крупности и плотности частиц. 2 ил.

Аппарат для обогащения полезных ископаемых, включающий цилиндроконический гидроциклон для разделения исходного материала с расположенной в его нижней части перечистной камерой и сообщенный с ней через переходной патрубок своей цилиндрической частью перечистной цилиндроконический гидроциклон, кольцевую вставку с подводящим патрубком в конической части гидроциклона для разделения исходного материала, отличающийся тем, что питающий патрубок расположен в перечистной камере и конической части гидроциклона для разделения исходного материала параллельно их осям и снабжен на выходе установленным с возможностью перемещения по оси питающего патрубка относительно его выходного отверстия отбойником, причем расстояние от выходного отверстия питающего патрубка до верхней части кольцевой вставки с подводящим патрубком составляет одну две высоты кольцевой вставки, а боковая поверхность отбойника выполнена в виде псевдосферы, а верхняя и нижняя его части в виде параболоиды.