ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАССИФИКАТОР Российский патент 2001 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 обесшламливания и сгущения пульп, осветления промышленных вод и при очистке промстоков.

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, патрубок для подвода воды, установленные в верхней части корпуса сливной желоб и герметичный кожух с патрубком для отвода воздуха [1].

Недостаток этого гидравлического классификатора связан с отсутствием в нем конструктивных элементов, позволяющих регулировать качество классификации.

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, 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, установленный в верхней части корпуса соосно с ним цилиндр с герметичным кожухом над цилиндром и с расположенным внутри цилиндра соосно с ним с зазором параболическим отражателем, открытой своей частью обращенным к патрубку для подвода пульпы, патрубок для отвода воздуха расположен в верхней части герметичного кожуха [2].

Недостатком этого гидравлического классификатора, также как и [1], является отсутствие в нем конструктивных элементов, позволяющих регулировать качество классификации.

Целью изобретения является повышение эффективности классификации за счет улучшения условий регулирования процесса и гидродинамического выведения мелкозернистых фракций в сливной продукт.

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, 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, установленный в верхней части корпуса соосно с ним цилиндр с герметичным кожухом над цилиндром и с расположенным внутри цилиндра соосно с ним с зазором параболическим отражателем, открытой своей частью обращенным к патрубку для подвода пульпы, патрубок для отвода воздуха расположен в верхней части герметичного кожуха, внутренняя поверхность конической обечайки выполнена ребристой с радиально расположенными с одинаковым интервалом ребрами, при этом в верхней части межреберных впадин выполнены сквозные экранированные сверху конусообразной обечайкой пазы, сообщающие между собой полости над и под конической обечайкой, а у нижней кромки конической обечайки с наружной ее стороны имеется бурт, размещенный с зазором по отношению к коническому днищу; патрубок для подвода пульпы с входного торца снабжен емкостью с приемным лотком и карманом и с переливным порогом и течкой, выходящей в сливной желоб, емкость вместе с корпусом образуют сообщающиеся сосуды, в которых кромка переливного порога емкости расположена выше переливного края цилиндрической камеры, карман в нижней части имеет горизонтально расположенный щелевой выход во внутреннюю полость емкости, напротив которого внутри емкости размещена наклонная перегородка, нижней кромкой не доходящая до ее днища, а верхней кромкой сопряженная с течкой, емкость в верхней части боковых стенок выше наклонной перегородки имеет горизонтально расположенные прорези, нижние кромки которых расположены выше уровня переливного порога, с внешней стороны боковых стенок с прорезями закреплены приемники с выходными патрубками; над емкостью размещен с зазором по отношению к ее боковым стенкам герметичный зонт, нижние боковые кромки которого расположены ниже уровня прорезей, в верхней части зонт имеет воздухоотводящий патрубок; непосредственно под наклонной перегородкой размещен тонкослойный делитель пульпы; приемный лоток и карман снабжены сверху кожухом с патрубком для отвода воздуха.

При создании изобретения авторы исходили из следующего.

Эффективность классификации материала в известном гидравлическом классификаторе [2] можно повысить, если обеспечить условия для снижения турбулентности движения потока пульпы в зоне гидравлического разделения частиц материала, создав одновременно дополнительные восходящие потоки в слое пескового материала, движущегося по внутренней поверхности аппарата в направлении его выгрузки. Этого можно достигнуть, если в гидравлический классификатор [2] ввести конструктивные элементы, которые будут обеспечивать такие условии. В частности, восходящие потоки в слое пескового продукта можно создать, если внутреннюю поверхность конической обечайки в гидравлическом классификаторе [2] выполнить ребристой с радиально расположенными с одинаковым интервалом ребрами, а в верхней части межреберных впадин выполнить сквозные экранированные сверху конусообразной обечайкой пазы, сообщающие между собой полости над и под конической обечайкой, а у нижней кромки конической обечайки с наружной ее стороны выполнить бурт, размещенный с зазором по отношению к коническому днищу. В этом случае подаваемые в гидравлический классификатор под его коническую обечайку промывные воды будут выходить через сквозные пазы в зону гидравлического разделения и, двигаясь вместе с песковым материалом вниз по сужающимся межреберным впадинам, будут создавать в слое этого материала необходимый восходящей поток и выводить из него мелкозернистые фракции.

При максимальном выведении из потока пульпы грубодисперсного воздуха, присутствующего в пульпе, турбулентность ее движения будет снижаться и поток будет становиться более ламинарным, что для разделительного процесса является весьма существенным. Необходимыми для этого конструктивными элементами, установленными на патрубке для подвода пульпы в известном гидравлическом классификаторе, может быть емкость с приемным лотком и карманом и с переливным порогом и течкой, выходящей в сливной желоб. Емкость вместе с корпусом образуют сообщающиеся сосуды, в которых кромка переливисто порога емкости расположена выше переливного края цилиндрической камеры. В этом случае при работе аппарата в камере гидроклассификатора обеспечивается необходимый постоянный и неизменяющийся подпор пульпы, что повышает качество разделения. Подача пульпы в приемную емкость через приемный лоток и карман также снижает турбулентность потока, а его дегазация осуществляется тем, что на пути этого потока в емкости устанавливается наклонная перегородка, по поверхности которой вверх движутся грубодисперсные воздушные пузырьки, унося на своей поверхности гидрофобные примеси, а вниз по наклонной поверхности перемещается грубозернистый материал. Дегазации пульпы способствует то, что приемный лоток и карман снабжены сверху кожухом с патрубком для отвода воздуха, который подключается к вытяжной вентиляции, создающей разряжение над поверхностью входящей в приемную емкость пульпы. Поток дегазированной пульпы огибает в приемной емкости наклонную перегородку снизу и затем из емкости через патрубок для подвода пульпы поступает на гидравлическое разделение в цилиндрическую камеру аппарата. Такое расположение конструктивных элементов обеспечивает выполнение основной технологической задачи качественного гидравлического разделении материала. Регулирование процесса классификации и более эффективное выведение мелкозернистых фракций в сливной продукт обеспечивается изменением подачи промывных вод, изменением размеров сквозных пазов в конической обечайке и величины зазора между буртом и коническим днищем, а также изменением уровня пульпы в приемной емкости, количества пульпы и степенью удаления из пульпы грубодисперсного воздуха.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид гидравлического классификатора, на фиг. 2 - вид гидравлического классификатора сверху с показом его рабочей ребристой поверхности.

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 классификаторе установлены патрубки 8 для подвода воды в среднюю часть корпуса. 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 16 к днищу 3 установлена коническая обечайка 17 с буртом 18 и с износостойкой ребристой футеровкой 19 на ее внутренней поверхности. В верхней части корпуса 1 соосно ему установлен цилиндр 20 с износостойкой футеровкой 21 на его внутренней стороне. Над цилиндром 20 установлен герметичный кожух 22, в верхней части которого расположен патрубок 11 для отвода воздуха. Пластины 15 расположены с внешней стороны колец 12. Внутри цилиндра 20 соосно ему с зазором установлен параболический отражатель 23, открытой своей частью обращенный к патрубку 6 для подвода пульпы. Параболический отражатель 23 выполнен из износостойкого материала, например из полиуретана, и закреплен на основании 24 посредством разборного соединения 25. Основание 24 приварено к герметичному кожуху 22 радиальными ребрами 26.

К патрубку 6 для подвода пульпы с входного торца подсоединена емкость 27, также вертикально установленная на раме 4 и закрепленная посредством элементов 5. Емкость 27 с одной стороны имеет приемный лоток 28 и карман 29, а с другой стороны переливной порог 30 и течку 31, выходящую в сливной желоб 9. Емкость 27 вместе с корпусом 1 образуют сообщающиеся сосуды, в которых кромка переливного порога 30 расположена выше переливного края цилиндрической камеры 2, что обеспечивает в камере 2 гидроклассификатора необходимый постоянный подпор пульпы. Карман 29 в нижней части имеет горизонтально расположенный щелевой выход 32 во внутреннюю полость емкости 27, напротив которого внутри емкости 27 размещена наклонная перегородка 33, разделяющая емкость на две половины, верхнюю 34 и нижнюю 35. Нижняя кромка перегородки 33 не доходит до днища емкости 27, образуя под перегородкой 33 щелевой проход 36 из верхней половины 34 емкости 27 в нижнюю ее половину 35. Верхняя кромка наклонной перегородки 33 сопряжена с течкой 31, изолируя друг от друга верхнюю и нижнюю половины 34 и 35. Емкость 27 в верхней части боковых стенок 37 выше наклонной перегородки 33 имеет горизонтально расположенные прорези 38, нижние кромки которых имеют регулируемые пороги 39, расположенные выше уровня переливного порога 30, что необходимо для обеспечения непрерывного вывода пены с гидрофобными загрязнениями из питания аппарата. С внешней стороны боковых стенок 37 с прорезями 38 закреплены приемники 40 с выходными патрубками 41 для вывода пенного продукта. В верхней половине 34 емкости 27 размещены наклонные успокоительные пластины 42. Приемный лоток 28 имеет закрепленные на его днище клинообразные элементы 43, предназначенные для успокоения потока пульпы. Карман 29 снабжен футеровкой 44. Нижняя его часть выполнена криволинейной, призванной создать направленное движение пульпы внутри емкости 27. Сверху лоток 28 и карман 29 закрыты кожухом 45 с патрубком 46 для отвода воздуха, предназначенные для удаления грубодисперсного воздуха из питания аппарата. В нижней части гидравлический классификатор снабжен патрубком 47 для вывода засорений и инородных предметов из обрабатываемой пульпы.

Ребристая за счет футеровки 19 внутренняя поверхность конической обечайки 17 имеет радиально расположенные с одинаковым интервалом ребра 48, образующие на рабочей поверхности сужающиеся желоба. В верхней части межреберных впадин в конической обечайке 17 и в ребристой футеровке 19 выполнены сквозные экранированные сверху конусообразной обечайкой 49 пазы 50, сообщающие между собой полости 51 и 52 соответственно над и под конической обечайкой 17, призванные обеспечить восходящие потоки в слое пескового материала, движущегося по рабочей поверхности. Конусообразная обечайка 49 призвана обеспечить направленное движение промывных вод, выходящих из пазов 50, а именно вдоль сужающихся желобов межреберных впадин. У нижней кромки конической обечайки 17 с наружной ее стороны имеется бурт 18, размещенный с зазором 16 по отношению к коническому днищу 3. Бурт 18 и зазор 16 призваны обеспечить необходимый подпор промывных вод в полости 52 под конической обечайкой 17.

Над емкостью 27 размещен с зазором 53 по отношению к ее боковым стенкам 37 герметичный зонт 54, нижние боковые кромки которого расположены ниже уровня прорезей 38. В верхней части зонт 54 имеет воздухоотводящий патрубок 55 для его подключения к источнику пониженного давления, например к вытяжной вентиляции, что призвано обеспечить флотационное выделение гидрофобных составляющих пульпы.

Непосредственно под наклонной перегородкой 33 размещен тонкослойный делитель пульпы 56, предназначенный для гравитационного выведения мелких и шламистых фракций пульпы в сливной желоб 9.

Гидравлический классификатор работает следующим образом.

Пульпа, содержащая твердые частицы различной крупности и плотности, подается по приемному лотку 28 в загрузочный карман 29, откуда по его криволинейному днищу через щелевой выход 32 поступает внутрь емкости 27, в верхнюю ее половину 34. При этом происходит ее частичная дегазация за счет понижения давления над поверхностью пульпы, создаваемого вытяжной вентиляцией, подключенной к патрубку 46 закрытого кожуха 45. Встретив в емкости 27 на своем пути наклонную перегородку 33, из потока пульпы выделяется оставшийся диспергированный воздух, который, двигаясь вверх от наклонной перегородки, уносит с собой гидрофобные примеси, закрепившиеся на поверхности пузырьков. Этому способствует разряжение воздуха под герметичным зонтом 54. Накопившаяся под зонтом 54 минерализованная пена выдавливается под действием силы тяжести под нижние боковые кромки зонта, поступает через прорези 38 в приемники 40 и затем выгружается через патрубки 41. Поток пульпы огибает снизу наклонную перегородку 33 и поступает в нижнюю половину 35 емкости 27, откуда основная часть пульпы через патрубок 6 для подвода пульпы поступает в камеру 2, а остальная, более мелкая часть пульпы, пройдя через тонкослойный делитель 56, поступает в сливной желоб 9 через переливной порог 30 и течку 31, обеспечивая при этом необходимый постоянный подпор пульпы в камере 2. Это происходит вследствие того, что в сообщающихся сосудах, состоящих из емкости 27 и корпуса 1 гидравлического классификатора, кромка переливного порога 30 расположена выше переливного края цилиндрической камеры 2. При непрерывном поступлении пульпы в камеру 2 последняя заполняется пульпой до уровня ее верхней кромки, после чего пульпа переливается в сливной желоб 9. Поднимаясь вверх, поток пульпы встречается с параболическим отражателем 23, который изменяет его траекторию на обратное движение с кольцевым охватом подводящего потока пульпы. В результате трения пограничных слоев встречных потоков пульпы происходит гашение турбулентности ее движения. При этом остаток воздуха из пульпы выводится через патрубок 11.

После гашения турбулентности движения пульпы внутри разделительного приспособления 14 последняя через зазоры 13 поступает в нижнюю часть цилиндрической камеры 2. При этом происходит дальнейшее снижение турбулентности движения потока пульпы, чему способствуют пластины 15, расположенные 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 20 и стенками камеры 2 движение пульпы окончательно ламинизируется и в нем происходит гидравлическое разделение твердых частиц в восходящем 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 классификатора. Твердые частицы крупнозернистой фракции пульпы осаждаются на ребристую футеровку 19 конической обечайки 17 и движутся по сужающимся межреберным впадинам вниз в потоке промывных вод, выходящих из полости 52 через сквозные пазы 50, экранированные сверху конусообразной обечайкой 49. При движении пескового материала в сужающихся межреберных впадинах создается восходящий поток, выводящий из слоя пескового материала остатки мелкозернистых и шламистых фракций, которые с общим потоком мелкозернистой пульпы выводятся в сливной желоб 9. Затем твердые частицы пескового материала еще раз очищаются от шламистых фракций промывными водами, выходящими из полости 52 через зазор 16, и выгружаются в виде песков классификатора через патрубок 7.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет улучшения условий регулирования процесса и гидродинамического выведения мелкозернистых фракций в сливной продукт повысить эффективность классификации.

Источники информации
1. Авт. св. СССР N 1351674, кл. В 03 В 5/62, 1986.

2. Патент РФ N 2029625, кл. В 03 В 5/62, 1989, Бюл. 1995, N 6 (прототип).

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к аппаратам для гидравлической классификации и фракционирования минерального сырья в восходящем потоке жидкости. Гидравлический классификатор включает 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, установленный в верхней части корпуса соосно с ним цилиндр с герметичным кожухом над цилиндром и с расположенным внутри цилиндра соосно с ним с зазором параболическим отражателем, поверхность конической обечайки выполнена ребристой с радиально расположенными с одинаковым интервалом ребрами, при этом в верхней части межреберных впадин выполнены сквозные экранированные сверху конусообразной обечайкой пазы, сообщающие между собой полости над и под конической обечайкой, а у нижней кромки конической обечайки с наружной ее стороны имеется бурт, размещенный с зазором по отношению к коническому днищу. Заявленное изобретение позволяет повысить эффективность классификации. 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, 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, установленный в верхней части корпуса соосно с ним цилиндр с герметичным кожухом над цилиндром и с расположенным внутри цилиндра соосно с ним с зазором параболическим отражателем, открытой своей частью обращенным к патрубку для подвода пульпы, патрубок для отвода воздуха расположен в верхней части герметичного кожуха, отличающийся тем, что внутренняя поверхность конической обечайки выполнена ребристой с радиально расположенными с одинаковым интервалом ребрами, при этом в верхней части межреберных впадин выполнены сквозные экранированные сверху конусообразной обечайкой пазы, сообщающие между собой полости над и под конической обечайкой, а у нижней кромки конической обечайки с наружной ее стороны имеется бурт, размещенный с зазором по отношению к коническому днищу. 2. Гидравлический классификатор по п.1, отличающийся тем, что патрубок для подвода пульпы с входного торца снабжен емкостью с приемным лотком и карманом и с переливным порогом и течкой, выходящей в сливной желоб, емкость вместе с корпусом образуют сообщающиеся сосуды, в которых кромка переливного порога емкости расположена выше переливного края цилиндрической камеры, карман в нижней части имеет горизонтально расположенный щелевой выход во внутреннюю полость емкости, напротив которого внутри емкости размещена наклонная перегородка, нижней кромкой не доходящая до ее днища, а верхней кромкой сопряженная с течкой, емкость в верхней части боковых стенок выше наклонной перегородки имеет горизонтально расположенные прорези, нижние кромки которых расположены выше уровня переливного порога, с внешней стороны боковых стенок с прорезями закреплены приемники с выходными патрубками. 3. Гидравлический классификатор по п.2, отличающийся тем, что над емкостью размещен с зазором по отношению к ее боковым стенкам герметичный зонт, нижние боковые кромки которого расположены ниже уровня прорезей, в верхней части зонт имеет воздухоотводящий патрубок, непосредственно под наклонной перегородкой размещен тонкослойный делитель пульпы, приемный лоток и карман снабжены сверху кожухом с патрубком для отвода воздуха.