Многопродуктный гидроциклон Советский патент 1986 года по МПК B04C5/81 

Изобретение относится к разделению зернистых материалов в водной среде по массам под действием центробежных сил инерции и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых и в других технологических процессах.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса разделения исходного материала на несколько продуктов.

На чертеже представлен многопродуктный гидроциклон, общий вид.

Многопродуктный гидроциклон включа-, ет цилиндроконический корпус, состоящий из цилиндрической части 1 и конической части 2, с тангенциальным входным патрубком 3, Песковым отверстием 4, сливными камерами 5, 6 и 7. По .оси гидроциклона коаксиально установлены сливные патрубки 8, 9, 10. Коническая часть 2 корпуса выполнена в виде чередующихся цилиндрических колец И и 12 и конических элементов 13, 14 и 15, причем в каждом цилиндрическом кольце размещен конец сливного патрубка. Высота колец 11 и 12 составляет 0,1-0,4 диаметра гидроциклона, а высота секций состоящих из цилиндрического кольца и конического элемента, составляет 0,5-1,0 диаметра гидроциклона.

Для отвода продуктов классификации сливные камеры 5, 6 и 7 снабжены сливными патрубками 16, 17 и 18 соответственно.

Многопродуктный гидроциклон работает следующим образом.

Исходный продукт в виде пульпы поступает с определенной скоростью в цилиндрическую часть 1 гидроциклона через тангенциально расположенный входной патрубок 3. Войдя в цилиндрическую часть 1 гидроциклона и имея возможность двигаться только в коническую часть 2 гидроциклона, пульпа начинает совершать движение по спирали в сторону пескового отверстия 4.

Твердые частицы под действием центробежной силы инерции отбрасываются к внутренней поверхности гидроциклона, образуя слой твердых частиц. В этом слое частицы стремятся расположиться по определенной закономерности: самые крупные частицы, на которые действует наибольшая центробежная сила, стремятся проникнуть к внутренней поверхности гидроциклона, а частицы с меньшей массой, на которые действует меньшая центробежная сила, располагаются во внутренних слоях движущегося слоя твердых частиц. При этом самые мелкие частицы располагаются ближе к оси гидроциклона. В этой не строгой закономерности часть тонких частиц неизбежно остается среди крупных частиц.

При переходе в коническую часть 2 гидроциклона радиус вращения пульпы уменьшается при сохранении окружной скорости.

а величина центробежной силы возрастает, уплотняя слой твердых частиц.

Поскольку песковое отверстие 4 может пропускать только меньшую часть пульпы,

поступающей в гидроциклон, то большая часть ее должна уйти в слив. Это определяет образование радиальных потоков, направленных к оси гидроциклона. Радиальные потоки захватывают самые мелкие частицы, расположенные ближе к оси гидроциклона, и,

уходя через сливной патрубок, выделяют их в сливной продукт.

Самые мелкие частицы, содержащиеся в исходном питании располагаются но этой причине во внутренней зоне цилиндрическрго элемента 15 и радиальными потоками уносятся через патрубок 10 в камеру 7, а из нее через патрубок 18 выводятся из гидроциклона в виде самого мелкого сливного продукта.

Из элемента 15 сгущенный продукт по

0 спирали поступает в следующий конический элемент 14, причем при переходе через цилиндрическое кольцо 12 происходит двухкратное изменение направления его движения. Это приводит к перегруппировке зерен пескового продукта и высвобождению из не5 го более мелких частиц, которые теперь располагаются во внутренней зоне цилиндрического элемента 14. Радиальными потоками эти мелкие частицы через патрубок 9 уносятся в камеру 6 и через патрубок 17 выводятся из гидроциклона в виде второго сливного продукта, в котором крупность частиц будет больше, чем в первом.

Из элемента 14 сгущенный продукт поступает в конический элемент 13. При этом переходе опять происходит двукратное изменение направления движения потока. Перегруппировка частиц позволяет самым мелким частицам в песковой фракции перейти во внутреннюю зону цилиндрического элемента 13 и через сливной патрубок 8 эти частицы уносятся в сливную камеру 5, а из

0 нее через отводной патрубок 18 выводятся из гидроциклона в виде третьего самого крупного сливного продукта. Самые же крупные частицы, оставшиеся в элементе 13, выделятся из гидроциклона через песковое отверстие 4 в виде песков. Таким обра зом происходит разделение исходного материала на четыре разных по крупности продукта.

Высота колец 11 и 12 составляет 0,1-0,4 диаметра гидроциклона. Такая высота колец позволяет повысить эффективность разделения исходного материала за счет того, что при переходе из конической части в цилиндрическую и снова в коническую происходит перегруппировка зерен пескового продукта и высвобождение из него тонких час5 тиц, подлежащих выделению в сливной продукт. При высоте цилиндрического кольца, меньше,чем 0,1 диаметра, прохождение цилиндрической зоны Песковым продуктом происходит очень быстро и высвобождение из него тонких частиц осуществляется неполно. Увеличение высоты цилиндрического кольца более 0,4 диаметра нецелесообразно, так как не получая прироста эффективности разделения исходного материала увеличиваются габариты гидроциклона по высоте.

Высота секций, состоящих из цилиндрических колец и конических элементов, составляет 0,5-1,0 диаметра гидроциклона.

Такая высота каждой секции достаточна для образования в ней самостоятельного радиального потока, в котором концентрируются определенные по массе или крупности твердые частицы, подлежащие выделению в сливной продукт. При высоте секции, меньшей 0,5 диаметра гидроциклона, вследствие турбулентности внутренних потоков и сближения нижних концов сливных патрубков происходит случайное попадание в сливные продукты некондиционных частиц. Увеличение же высоты секций более 1,0 диаметра гидроциклона нежелательно, так как

не происходит прироста эффективности разделения материала, а также увеличивается высота гидроциклона.

Таким образом, преимуществом предлагаемого многопродуктного гидроциклона по сравнению с прототипом является повыщение на 12-15% эффективности процесса разделения исходного материала на несколько продуктов за счет того, что каждый сливной продукт выделяется из обособленной цилиндрической зоны, при подходе к которой в конической зоне формируется стабильный по крупности (и плотности) продукт, подлежащий выделению в слив, а также за счет того, что при переходе песковой фракции из одной секции в другую дважды изменяется ее направление движения и происходит перегруппировка зерен в радиальном направлении, при этом мелкие частицы, попавщие ранее в песковую

фракцию и зажатые между крупных зерен, высвобождаются и выделяются в слив.

МНОГОПРОДУКТНЫЙ ГИДРОЦИКЛОН, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком и сливными камерами, коаксиальные сливные патрубки и песковое отверстие, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса разделения исходного материала на несколько продуктов, коническая часть гидроциклона выполнена в виде чередующихся цилиндрических колец и конических элементов, причем в каждом цилиндрическом кольце размещен конец сливного патрубка, высота кольца составляет 0,1-0,4 диаметра гидроциклона, а высота секции, состоящей из цилиндрического кольца и конического элемента, составляет 0,5-1,0 диаметра гидроциклона. (/ С к о: ос о а СА: