ГИДРОЦИКЛОН СИСТЕМЫ ФРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ РУД ТОНКОГО ПОМОЛА Российский патент 2012 года по МПК B04C5/00 B03B5/34 

Изобретение относится к технике разделения суспензий руд, а именно к гидроциклонам, используемым в системах фракционного разделения суспензий руд тонкого помола, и может быть использовано в горнорудной отрасли, в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности.

Известен гидроциклон, который выполнен с цилиндроконическим корпусом с постоянным углом конусности и содержит питающий и разгрузочный патрубки и песковую насадку, а также приемную камеру. Гидроциклон выполнен со спиральным вводом пульпы на половину длины окружности (Ю.Э.Аккерман, Г.Б.Букаты, Б.В.Кщевальтер и др. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы. 2-е изд., перераб. и доп., М., Недра, 1982, с.188-189).

Известен гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным и сливным патрубками, песковым отверстием. Гидроциклон дополнительно содержит герметично соединенную с гидроциклоном вихревую камеру, включающую цилиндроконический корпус с углом конусности, равным 120°, содержащую тангенциальный питающий патрубок, размещенный в цилиндрической части и соединенный со средством подачи воды, и песковой патрубок, размещенный в конической части. Гидроциклон конической частью опущен в вихревую камеру на глубину 3/4 ее цилиндрической части (RU 2375120 С1, 10.12.2009).

Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, патрубок подачи исходной суспензии и патрубки для отвода осветленной и сгущенной фракций суспензии. Гидроциклон снабжен устройством для отвода сгущенной фракции суспензии, выполненным в виде двух установленных коаксиально корпусу гидроциклона горизонтальных дисков, нижний из которых закреплен на валу и имеет возможность вращения и вертикального перемещения, а верхний имеет форму кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру патрубка для отвода сгущенной фракции суспензии, и жестко соединен с корпусом гидроциклона, образующим радиальный канал, и включающим емкость для сгущенной фракции суспензии, жестко соединенную с верхним диском и образующую с ним цилиндрическую камеру с патрубками для отвода сгущенной фракции суспензии (RU 2372147 С1, 10.11.2009).

Известен гидроциклон, содержащий корпус с тангенциальными входным, сливным и песковым патрубками, камеру сбора флотопродуктов, цилиндрический стакан и лопастной завихритель, установленный соосно сливному патрубку. В нижней конусообразной части гидроциклона соосно с ним установлена полая вставка каплевидной формы, закрепленная соосно песковому патрубку, на выходе которого установлен отбойник (RU 2385190 С1, 27.03.2010).

Известен гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с постоянным углом конусности, питающий и сливной патрубки, песковую насадку, а также приемную камеру. Гидроциклон выполнен с тангенциальным вводом пульпы касательно к цилиндрической рабочей поверхности приемной камеры, а футеровка проточной части гидроциклона выполнена плитками из каменного литья (С.В.Шинкоренко, Е.П.Белецкий, А.А.Ширяев и др. Справочник по обогащению руд черных металлов. 2-е изд., перераб. и доп. под ред. С.Ф.Шинкоренко, М., Недра, 1982, с.267).

Недостатками известных технических решений являются недостаточная отработанность взаимной увязки геометрии технологических параметров сечений каналов гидроциклонов, а именно питательного, сливного патрубков и песковой насадки, определяющих гидродинамический баланс разделяемых потоков, и вследствие этого повышенные энергозатраты при недостаточно высоком качестве фракционного разделения суспензий, в том числе содержащих частицы руд тонкого помола, необеспеченность длительной межремонтной работы указанных гидроциклонов, недостаточная защита абразивно истираемых поверхностей и длительность межремонтной эксплуатации. При этом повышенный износ указанных поверхностей снижает срок их службы и приводит к эксплуатационному ухудшению качества разделения фракций мелких частиц, в том числе за счет повышения дисбаланса выходных сечений питательного, сливного и пескового каналов.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке гидроциклона, обеспечивающего повышение эффективности и качества разделения суспензий руд по фракциям при снижении энергозатрат, а также повышение стабильности и длительности работы гидроциклона без остановок на ремонт и замену быстроизнашиваемых деталей, совершенствовании конструкций гидроциклонов, системы и параметров гидравлически взаимодействующих питательного и сливного патрубков, а также песковой насадки гидроциклона.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый гидроциклон системы фракционного разделения суспензий руд тонкого помола согласно изобретению содержит цилиндроконический корпус с приемной камерой в верхней части, выполненной с возможностью соединения с питательным патрубком распределителя системы через примыкающий к цилиндрическому корпусу указанной камеры, тангенциально сопряженный внешней стороной с корпусом камеры ввод для подачи в нее суспензии, имеющий высоту, превышающую его ширину и составляющую, по меньшей мере, большую часть высоты указанной камеры, при этом гидроциклон наделен крышкой со сливным патрубком, введенным внутрь корпуса, также, по меньшей мере, на большую часть высоты приемной камеры, и снабжен песковой насадкой, выполненной с возможностью вывода для возврата на домол отсепарированных негабаритно крупных частиц, кроме того, гидроциклон выполнен предпочтительно сборным из варьируемого набора секций, формирующих цилиндрическую и коническую части его объема и снабженных внутренней футеровкой из износостойкого материала, например резины или полиуретана, при этом в высотном диапазоне от низа приемной камеры до верха конической части гидроциклон содержит от нуля до двух сборных цилиндрических секций, а его коническая часть содержит, как правило, не менее двух секций, причем гидроциклон выполнен с производительностью до 250 м³/ч пропускаемой через него упомянутой разделяемой по фракциям рудной суспензии, внутренний диаметр цилиндрической части корпуса, определяющий наибольший центробежный разбег объемной спиральной закрутки потока суспензии, выполнен превышающим в 2,7÷3,3 раза выходной диаметр сливного патрубка, а площадь поперечного сечения последнего составляет 1,05÷1,75 площади поперечного сечения питательного патрубка и в 3,3÷9,0 раз превышает площадь поперечного сечения выходного канала песковой насадки при угле внутренней конусности нижней части корпуса гидроциклона, составляющем 18÷22 град.

При этом гидроциклон может быть выполнен с возможностью объединения через питательный патрубок и песковую насадку в блоки гидроциклонов для совместной работы по разделению суспензий руд, для чего снабжен внешними опорными элементами, выполненными, например, в виде кронштейна с возможностью внешнего опирания нижней частью и прикрепления к корпусу большим торцом, преимущественно в верхней зоне цилиндрической секции гидроциклона.

Гидроциклон может быть предназначен для систем фракционного разделения железосодержащих, в том числе магнетитовых, руд тонкого помола.

Гидроциклон может быть предназначен для систем фракционного разделения полиметаллических, в том числе медноцинковых, руд с включениями золота, платины, серебра, редкоземельных металлов для технологического комплекса обогатительной фабрики горно-обогатительного комбината.

Сборные секции, цилиндрические и конические, могут быть снабжены торцевыми фланцами для разъемного соединения со смежными секциями, при этом внутренний диаметр цилиндрической секции принят составляющим 400÷550 мм, сливной патрубок гидроциклона выполнен диаметром 100÷250 мм, а песковая насадка выполнена диаметром 40÷100 мм.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в разработке гидроциклона, обеспечивающего повышенные эффективность и качество разделения суспензий руд за счет разработанных в изобретении взаимосвязанных конструктивно-технологических параметров и найденных в изобретении размеров и соотношений площадей поперечных сечений питательного и сливного патрубков, а также песковой насадки, оптимальных для принятого сочетания объема, конфигурации и угла конусности гидроциклона под заданные объемы и плотность 1,1÷1,6 т/м³ разделяемой двухфазной водно-рудной суспензии. При указанных в изобретении соотношениях сечений питательного и сливного патрубков и давлении суспензии на входе в гидроциклоны блока 0,010÷0,0016 МПа в гидроциклоне устанавливается режим движения потока пульпы, при котором происходит полное отделение кондиционных фракций руды тонкого помола, а принятый в гидроциклоне интервал значений диаметра песковой насадки соответствует необходимому и достаточному для вывода из него через песковую насадку некондиционно крупных частиц при их процентном содержании в пульпе, характерном для технологии тонкого помола руды на горно-обогатительных комбинатах, под параметры которых разработан гидроциклон.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен гидроциклон, вид спереди с частичным вертикальным разрезом.

Гидроциклон системы фракционного разделения суспензий руд тонкого помола содержит цилиндроконический корпус 1 с приемной камерой 2 в верхней части, выполненной с возможностью соединения с питательным патрубком 3 распределителя системы через примыкающий к цилиндрическому корпусу указанной камеры 2, тангенциально сопряженный внешней стороной с корпусом камеры 2 ввод для подачи в нее суспензии, имеющий высоту, превышающую его ширину и составляющую, по меньшей мере, большую часть высоты указанной камеры 2. Гидроциклон наделен крышкой 4 со сливным патрубком 5, введенным внутрь корпуса, также, по меньшей мере, на большую часть высоты приемной камеры 2, и снабжен песковой насадкой 6, выполненной с возможностью вывода для возврата на домол отсепарированных негабаритно крупных частиц. Гидроциклон выполнен предпочтительно сборным из варьируемого набора секций 7 и 8, формирующих соответственно цилиндрическую и коническую части его объема и снабженных внутренней футеровкой 9 из износостойкого материала, например резины или полиуретана. В высотном диапазоне от низа приемной камеры 2 до верха конической части гидроциклон содержит от нуля до двух сборных цилиндрических секций 7, а его коническая часть содержит, как правило, не менее двух секций 8. Гидроциклон выполнен с производительностью до 250 м³/ч пропускаемой через него упомянутой разделяемой по фракциям рудной суспензии. Внутренний диаметр цилиндрической части корпуса 1, определяющий наибольший центробежный разбег объемной спиральной закрутки потока суспензии, выполнен превышающим в 2,7÷3,3 раза выходной диаметр сливного патрубка 5, а площадь поперечного сечения последнего составляет 1,05÷1,75 площади поперечного сечения питательного патрубка 3 и в 3,3÷9,0 раз превышает площадь поперечного сечения выходного канала песковой насадки 6 при угле внутренней конусности нижней части корпуса 1 гидроциклона, составляющем 18÷22 град.

Гидроциклон выполнен с возможностью объединения через питательный патрубок 3 и песковую насадку 6 в блоки гидроциклонов для совместной работы по разделению суспензий руд, для чего снабжен внешними опорными элементами 10, выполненными, например, в виде кронштейна с возможностью внешнего опирания нижней частью и прикрепления к корпусу 1 большим торцом, преимущественно в верхней зоне цилиндрической секции 7 гидроциклона.

Гидроциклон предназначен для систем фракционного разделения железосодержащих, в том числе магнетитовых, руд тонкого помола.

Гидроциклон предназначен для систем фракционного разделения полиметаллических, в том числе медноцинковых, руд с включениями золота, платины, серебра, редкоземельных металлов для технологического комплекса обогатительной фабрики горно-обогатительного комбината.

Сборные секции 7 и 8, цилиндрические и конические, снабжены торцевыми фланцами 11 для разъемного соединения со смежными секциями. Внутренний диаметр цилиндрической секции 7 принят составляющим 400÷550 мм. Сливной патрубок 5 гидроциклона выполнен диаметром 100÷250 мм, а песковая насадка 6 выполнена диаметром 40÷100 мм.

Работа предложенного гидроциклона осуществляется следующим образом.

При работе системы разделения суспензия руды - пульпа поступает в гидроциклоны 1 через распределитель указанной системы. Поток пульпы ускоряется в питательном патрубке 3 гидроциклона и подводится тангенциально в его цилиндрическую часть. Далее пульпа с центробежным ускорением спирально скользит вниз по внутренней конической части корпуса 1 гидроциклона к песковой насадке 6, где возникает подпор. Основная часть извлекаемой мелкодисперсной фракции в виде суспензии поднимается вверх и через сливной патрубок 5 направляется в другие технологические системы. Более крупные фракции, прижимаясь к конической части корпуса 1, образуют спиралеобразный шламовый поток, который через песковую насадку 6 уходит вниз на домол.

Для повышения эффективности гидроциклона применяют удлинение его цилиндрической части.

Таким образом, за счет разработанных в изобретении взаимосвязанных конструктивно-технологических параметров и найденных в изобретении размеров и соотношений площадей поперечных сечений питательного и сливного патрубков, а также песковой насадки достигается повышение эффективности и качества разделения суспензий руд по фракциям.

Изобретение относится к технике разделения суспензий руд, а именно к гидроциклонам, используемым в системах фракционного разделения суспензий руд тонкого помола, и может быть использовано в горнорудной отрасли, в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности. Гидроциклон содержит цилиндроконический корпус с приемной камерой в верхней части, наделен крышкой со сливным патрубком и снабжен песковой насадкой, выполненной с возможностью вывода для возврата на домол отсепарированных негабаритно крупных частиц. Гидроциклон выполнен сборным из варьируемого набора цилиндрических и конических секций и снабжен внутренней футеровкой из износостойкого материала. Гидроциклон выполнен с производительностью до 250 м³/ч. Внутренний диаметр цилиндрической части корпуса превышает в 2,7÷3,3 раза выходной диаметр сливного патрубка. Площадь поперечного сечения последнего составляет 1,05÷1,75 площади поперечного сечения питательного патрубка и в 3,3÷9,0 раз превышает площадь поперечного сечения выходного канала песковой насадки при угле внутренней конусности нижней части корпуса гидроциклона, составляющем 18÷22 град. Технический результат: повышение эффективности и качества разделения суспензий руд по фракциям при снижении энергозатрат. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гидроциклон системы фракционного разделения суспензий руд тонкого помола, характеризующийся тем, что содержит цилиндроконический корпус с приемной камерой в верхней части, выполненной с возможностью соединения с питательным патрубком распределителя системы через примыкающий к цилиндрическому корпусу указанной камеры, тангенциально сопряженный внешней стороной с корпусом камеры ввод для подачи в нее суспензии, имеющий высоту, превышающую его ширину и составляющую, по меньшей мере, большую часть высоты указанной камеры, при этом гидроциклон наделен крышкой со сливным патрубком, введенным внутрь корпуса, также, по меньшей мере, на большую часть высоты приемной камеры и снабжен песковой насадкой, выполненной с возможностью вывода для возврата на домол отсепарированных негабаритно крупных частиц, кроме того, гидроциклон выполнен, предпочтительно, сборным из варьируемого набора секций, формирующих цилиндрическую и коническую части его объема и снабженных внутренней футеровкой из износостойкого материала, например резины или полиуретана, при этом в высотном диапазоне от низа приемной камеры до верха конической части гидроциклон содержит от нуля до двух сборных цилиндрических секций, а его коническая часть содержит, как правило, не менее двух секций, причем гидроциклон выполнен с производительностью до 250 м³/ч пропускаемой через него упомянутой разделяемой по фракциям рудной суспензии, внутренний диаметр цилиндрической части корпуса, определяющий наибольший центробежный разбег объемной спиральной закрутки потока суспензии, выполнен превышающим в 2,7÷3,3 раза выходной диаметр сливного патрубка, а площадь поперечного сечения последнего составляет 1,05÷1,75 площади поперечного сечения питательного патрубка и в 3,3÷9,0 раз превышает площадь поперечного сечения выходного канала песковой насадки при угле внутренней конусности нижней части корпуса гидроциклона, составляющем 18÷22°.

2. Гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью объединения через питательный патрубок и песковую насадку в блоки гидроциклонов для совместной работы по разделению суспензий руд, для чего снабжен внешними опорными элементами, выполненными, например, в виде кронштейна с возможностью внешнего опирания нижней частью и прикрепления к корпусу большим торцом, преимущественно, в верхней зоне цилиндрической секции гидроциклона.

3. Гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что предназначен для систем фракционного разделения железосодержащих, в том числе магнетитовых руд тонкого помола.

4. Гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что предназначен для систем фракционного разделения полиметаллических, в том числе медноцинковых руд с включениями золота, платины, серебра, редкоземельных металлов для технологического комплекса обогатительной фабрики горно-обогатительного комбината.

5. Гидроциклон, по п.1, отличающийся тем, что сборные секции, цилиндрические и конические, снабжены торцевыми фланцами для разъемного соединения со смежными секциями, при этом внутренний диаметр цилиндрической секции принят составляющим 400÷550 мм, сливной патрубок гидроциклона выполнен диаметром 100÷250 мм, а песковая насадка выполнена диаметром 40÷100 мм.