СПОСОБ ОБЕСШЛАМЛИВАНИЯ ПУЛЬПЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК B04C5/103 

Изобретение относится к способам и устройствам для отделения жидкой фазы от песковой фракции с помощью центробежных устройств с роторами, создающими центробежный эффект в неподвижном корпусе, и применяется для обесшламливания пульпы с большим содержанием глинистых тонких частичек с сбросом жидкой части и получением сгущенного продукта, а также для сепарации ценных тяжелых компонентов из пульпы.

Известен сепаратор Версил, P.O. Берт. "Технология гравитационного обогащения", стр. 168, содержащий цилиндрический резервуар с тяжелой средой, с кольцевой открытой горловиной внизу и пропущенной через нее вихревой трубой для отвода легкой части, при этом разделяемый материал в виде пульпы подается тангенциально на верх цилиндрического резервуара, а выделенные на сепараторе более тяжелые частички отводятся через кольцевую горловину вниз через заменяемую песковую насадку для регулировки объема тяжелой среды.

Известен центробежный сепаратор, патент США 4776833, опубл. 1988, В 04 В 11/00, который содержит центробежную чашу, имеющую основание и наружные стенки, окружающие ось, проходящую через основание, и проходящие вверх от основания к открытому концу чаши. На внутренней поверхности чаши выполнены выступающие внутрь разнесенные в осевом направлении выступы, между которыми образуются кольцевые углубления. В стенке имеются сквозные отверстия, выполненные в углублениях между выступами и отстоящие на заданное расстояние одно от другого. Сепаратор содержит узел для вращения чаши вокруг ее оси, узел, подающий материалы в чашу так, что в процессе вращения чаши материалы движутся по стенке, пересыпаясь через край, узел подачи к наружной поверхности чаши потока жидкости, проходящей через сквозные отверстия и увлажняющей материал в углублениях.

Известен тяжелосредный гидроциклон DSM, Р.О. Берт. "Технология гравитационного обогащения", стр. 173, этот аналог является наиболее близким аналогом заявляемого устройства и имеет следующие общие признаки: верхнюю цилиндрическую часть корпуса с врезанным тангенциально патрубком для подачи питания, крышку для цилиндрической верхней части, нижнюю часть корпуса со стенками, образующими внутреннюю коническую поверхность, и имеющую патрубок для вывода сгущенного продукта с песковой насадкой, приспособление для отвода жидкой части пульпы.

Известен способ сгущения продукта, реализуемый в аппарате Мак Нелл Висман Трикон, P.O. Берт. "Технология гравитационного обогащения". Этот способ является наиболее близким аналогом и имеет следующие общие признаки с заявляемым способом: образование постели стесненного осаждения достаточно обезвоженных частичек на конической поверхности гидроциклона в результате закручивания на такой поверхности потока пульпы, размыв жидкой частью пульпы верхних слоев постели, удаление сгущенного продукта, слив вытесняемой к центру неосевшей части пульпы.

Недостатком является сброс с жидкой частью пульпы части тонких частичек ценного компонента.

Преимуществом заявляемого способа обесшламливания и устройства для его осуществления является стабильность процесса обесшламливания при широком диапазоне по крупности исходного сырья.

Технический результат: получение сгущенного продукта в виде мелких и тонких частичек песковой фракции с частичками ценного компонента, отмытых от глинистых тонких частичек, содержащихся в исходном сырье.

Способ обесшламливания пульпы включает образование постели стесненного осаждения в виде достаточно обезвоженных частичек на конической поверхности гидроциклона в результате закручивания на такой поверхности потока пульпы, размыв жидкой частью пульпы верхних слоев постели, удаление сгущенного продукта, слив вытесняемой к центру не осевшей части пульпы.

Особенность заключается в том, что образуют циркуляцию тонких частичек, оседающих на поверхности чаши сепаратора, установленной с возможностью вращения, путем подачи частичек вверх за счет наклона образующей внутренней стенки чаши сепаратора, после чего улавливания их в сквозные отверстия во внутренней части чаши сепаратора и подачи провалившихся частичек вниз по внешней стенке чаши сепаратора за счет соответствующего наклона образующей линии внешней стенки чаши для сепарации, улавливают часть обезвоженных частичек на конической поверхности неподвижной нижней части корпуса сепаратора для последующего вывода как сгущенного продукта, жидкую часть пульпы после циркуляции по стенкам чаши сепаратора вытесняют через вихревую переливную воронку со сливной вертикальной трубой по центру за счет принудительной подачи питания и воды.

Устройство для обесшламливания пульпы содержит верхнюю цилиндрическую часть корпуса с врезанным в нее патрубком для подачи питания, расположенным тангенциально, крышку для цилиндрической верхней части, нижнюю часть корпуса со стенками, образующими внутреннюю коническую поверхность, патрубок с песковой насадкой для вывода сгущенного продукта, приспособление для отвода жидкой части в виде сливной трубы.

Особенность заключается в том, что на крышке цилиндрической части корпуса закреплена на приводном валу чаша сепаратора, установленная с возможностью вращения и расположенная открытой частью вниз, причем чаша сепаратора имеет внутреннюю стенку с образующей линией конической поверхности с наименьшим внутренним диаметром снизу, цилиндрический участок внутренней стенки с отверстиями по всей окружности и внешнюю стенку с образующей линией конической поверхности с наибольшим диаметром снизу, верхняя цилиндрическая часть имеет патрубок для подачи транспортной воды, сливная труба расположена по центру чаши сепаратора.

Особенность заключается в том, что чаша сепаратора снабжена лопатками импеллера для продавливания и дополнительного раскручивания исходного сырья в процессе сепарации.

На фиг.1 изображен сепаратор для обесшламливания в разрезе, схема подвода питания и транспортной воды, отвод выделенных песков и слива жидкой части пульпы.

1 - верхняя цилиндрическая часть корпуса; 2 - установочный фланец; 3 - патрубок с эжектором для подачи исходного сырья; 4 - патрубок подвода транспортной воды; 5 - нижняя коническая часть корпуса; 6 - плоское днище; 7 - патрубок с песковой насадкой; 8 - сливная труба; 9 - кольцо отбойника; 10 - крышка; 11 - приводной вал; 12 - чаша сепаратора; 13 - регулировочная шайба; 14 - коническая поверхность внутренней стенки чаши сепаратора; 15 - цилиндрический участок с отверстиями по окружности внутренней стенки чаши сепаратора; 16 - коническая поверхность внешней стенки чаши сепаратора; 17 - лопатка импеллера.

На фиг.2 изображен разрез цилиндрической части корпуса, показывающий подвод питания и кольцевой зазор между корпусом и чашей сепаратора с импеллером.

На фиг.3 изображена чаша сепаратора с втулкой, ответной приводному валу, показана внутренняя и внешняя стенки чаши сепаратора и их расположение, показано крепление импеллера к чаше для сепарации.

α - угол наклона образующей линии внутренней стенки чаши сепаратора;
β - угол наклона образующей стенки внешней стенки чаши сепаратора;
γ - угол наклона образующей стенки закрывающей чашу сепаратора;
D₁, D₂ - наибольший и наименьший диаметры внутренней стенки чаши сепаратора;
D₃, D₄ - наибольший и наименьший диаметры внешней стенки чаши для сепарации.

Пример. Сепаратор для обесшламливания содержит верхнюю цилиндрическую часть корпуса 1 (фиг.1), закрепленную вертикально с помощью установочного фланца 2, и нижнюю коническую часть корпуса 5. В верхнюю цилиндрическую часть корпуса осуществляют подвод пульпы через патрубок с эжектором 3, расположенный тангенциально, с врезанным в него патрубком для подачи транспортной воды 4 (фиг. 2). Нижняя коническая часть корпуса 5 имеет плоское днище 6 и патрубок с песковой насадкой 7, а также закрепленную по центру сливную трубу 8 и кольца отбойников 9 для сопряжения поверхностей. Сверху верхняя цилиндрическая часть корпуса 1 закрыта съемной крышкой 10 с чашей сепаратора 12, установленной с возможностью вращения и закрепленной на приводном валу 11, при этом чаша сепаратора закреплена на валу с возможностью ее опускания или подъема с помощью шайб 13 при регулировке процесса обесшламливания продукта. Чаша сепаратора 12 (фиг.3) имеет внутреннюю стенку 14 с наибольшим и наименьшим диаметрами D₁, D₂ и углом наклона образующей линии внутренней стенки α, цилиндрический участок внутренней стенки 15 с h отверстиями по окружности в k рядах, имеющими диаметр d, и внешнюю стенку 16 с наибольшим и наименьшим диаметрами D₃, D₄ и углом наклона образующей линии внешней стенки β, а также закрывающую сверху стенку с углом образующей линии γ. К наружной стенке чаши сепаратора крепятся лопатки импеллера 17 для завихрения разделяемого материала и проталкивания его в нижнюю коническую часть корпуса.

Закрученный поток пульпы в цилиндрической верхней части корпуса сепаратора 1 попадает на лопатки импеллера, где дополнительно раскручивается и проталкивается в нижнюю коническую часть корпуса, при этом коническая нижняя часть корпуса выполняет функцию гидроциклона, выделенные частички, оседая на стенках с конусной поверхностью, непрерывно уходят по конусной поверхности сверху вниз и выводятся через патрубок с песковой насадкой 7. Жидкая часть пульпы с неосевшими частичками размывает постель стесненного осаждения за счет сил, действующих на частички в сторону потока с большей скоростью, вытесняется к центру и с помощью колец отбойников 9 отводится вверх в вихревом потоке, попадая под действие инерционных сил в результате сепарации на стенке чаши сепаратора. Частички после прохождения отверстий цилиндрического участка внутренней стенки чаши сепаратора попадают на поверхность внешней стенки чаши сепаратора. В результате такой сепарации обезвоженные выделенные частички сбрасываются на коническую поверхность нижней части корпуса сепаратора, образуя общий песковый осадок в виде слива вытесняемой к центру осевшей части пульпы. При этом частично смытый вихревым потоком песковый осадок циркулирует по стенкам чаши сепаратора с неизбежным сбросом промытого от шламов пескового осадка. Под циркуляцией понимается движение частичек по стенкам чаши сепаратора снизу вверх и сверху вниз по замкнутой траектории: снизу вверх частичка перемещается благодаря наклону образующей линии чаши концентратора, потому как частички, попадая на поверхность чаши сепаратора, стремятся попасть в место с большей скоростью и подняться по стенке, после чего они улавливаются в отверстия в верхней части сепаратора и дальше попадают на внутреннюю поверхность внешней стенки чаши сепаратора, где перемещаются вниз, затем они отбрасываются с внешней стенки чаши сепаратора на коническую поверхность нижней части корпуса, которая выполняет функцию гидроциклона. Неосевшие частички в виде потока пульпы захватываются новым потоком пульпы и направляются снизу вверх во внутреннюю часть чаши сепаратора. Часть обезвоженных частичек улавливают для последующего вывода как сгущенный продукт за счет выполнения нижней частью корпуса функции гидроциклона. Обезвоженный избыток пескового осадка обваливается на конической стенке и отводится через патрубок с песковой насадкой в виде сгущенного продукта. Жидкая часть пульпы циркулирует по тому же пути с вытеснением избытка отработанной пульпы в сливную трубу, при этом жидкую часть пульпы после циркуляции по стенкам чаши сепаратора вытесняют через вихревую переливную воронку со сливной вертикальной трубой по центру за счет принудительной подачи питания и воды, что осуществляется в свою очередь и за счет принудительной подачи пульпы по всему пути технологического процесса.

Изобретение предназначено для отделения жидкой фазы от песковой фракции. Способ обесшламливания пульпы включает образование постели стесненного осаждения в виде частичек на конической поверхности гидроциклона в результате закручивания на ней потока пульпы, размыв жидкой частью пульпы верхних слоев постели, удаление сгущенного продукта, слив вытесняемой к центру неосевшей части пульпы. В процессе обесшламливания образуют циркуляцию тонких частичек, оседающих на поверхности чаши сепаратора, установленной с возможностью вращения, путем подачи частичек вверх за счет наклона образующей внутренней стенки чаши сепаратора, после чего улавливания их в сквозные отверстия во внутренней части чаши и подачи провалившихся частичек вниз по внешней стенке чаши за счет наклона образующей линии внешней стенки чаши, улавливают часть обезвоженных частичек на конической поверхности неподвижной нижней части корпуса сепаратора для последующего вывода как сгущенного продукта, жидкую часть пульпы вытесняют через вихревую переливную воронку со сливной вертикальной трубой по центру. Устройство для обесшламливания пульпы содержит верхнюю цилиндрическую часть корпуса с врезанным в нее патрубком для подачи питания, расположенным тангенциально, крышку, нижнюю часть корпуса со стенками, образующими внутреннюю коническую поверхность, патрубок с песковой насадкой для вывода сгущенного продукта, приспособление для отвода жидкой части в виде сливной трубы. На крышке закреплена на приводном валу чаша сепаратора, установленная с возможностью вращения и расположенная открытой частью вниз. Чаша имеет внутреннюю стенку с образующей линией конической поверхности с наименьшим внутренним диаметром снизу, цилиндрический участок внутренней стенки с отверстиями по всей окружности и внешнюю стенку с образующей линией конической поверхности с наибольшим диаметром снизу. В верхней части расположен патрубок для подачи транспортной воды, а сливная труба расположена по центру чаши сепаратора. Изобретение обеспечивает стабильность процесса обесшламливания при широком диапазоне по крупности исходного сырья. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ обесшламливания пульпы, включающий образование постели стесненного осаждения в виде достаточно обезвоженных частичек на конической поверхности гидроциклона в результате закручивания на такой поверхности потока пульпы, размыв жидкой частью пульпы верхних слоев постели, удаление сгущенного продукта, слив вытесняемой к центру неосевшей части пульпы, отличающийся тем, что образуют циркуляцию тонких частичек, оседающих на поверхности чаши сепаратора, установленной с возможностью вращения, путем подачи частичек вверх за счет наклона образующей внутренней стенки чаши сепаратора, после чего улавливания их в сквозные отверстия во внутренней части чаши сепаратора и подачи провалившихся частичек вниз по внешней стенке чаши сепаратора за счет соответствующего наклона образующей линии внешней стенки чаши для сепарации, улавливают часть обезвоженных частичек на конической поверхности неподвижной нижней части корпуса сепаратора для последующего вывода как сгущенного продукта, жидкую часть пульпы после циркуляции по стенкам чаши сепаратора вытесняют через вихревую переливную воронку со сливной вертикальной трубой по центру за счет принудительной подачи питания и воды. 2. Устройство для обесшламливания пульпы, содержащее верхнюю цилиндрическую часть корпуса с врезанным в нее патрубком для подачи питания, расположенным тангенциально, крышку для цилиндрической верхней части, нижнюю часть корпуса со стенками, образующими внутреннюю коническую поверхность, патрубок с песковой насадкой для вывода сгущенного продукта, приспособление для отвода жидкой части в виде сливной трубы, отличающееся тем, что на крышке цилиндрической части корпуса закреплена на приводном валу чаша сепаратора, установленная с возможностью вращения и расположенная открытой частью вниз, причем чаша сепаратора имеет внутреннюю стенку с образующей линией конической поверхности с наименьшим внутренним диаметром снизу, цилиндрический участок внутренней стенки с отверстиями по всей окружности и внешнюю стенку с образующей линией конической поверхности с наибольшим диаметром снизу, верхняя цилиндрическая часть имеет патрубок для подачи транспортной воды, сливная труба расположена по центру чаши сепаратора. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что чаша сепаратора снабжена лопатками импеллера для продавливания и дополнительного раскручивания исходного сырья в процессе сепарации.