Камерный классификатор Советский патент 1990 года по МПК B03B5/62 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к классификации их пульп, песчано-гравийных смесей в производстве строительных материалов, в металлургической и других смежных отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение качества разделения материала по классам крупности за счет обеспечения постоянства и однородности струк- туры пульпопотока в его сечении.

На фиг. 1 показана конструкция гидроклассификатора, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.З- узел I нл фиг. 1 (схема действия сил на частицу пульпы).

Камерный классификатор включает корпус в виде набора расположенных одна над другой камер. Каждая камера выполнена в виде витка прямоугольного в поперечном сечении винтообразно изогнутого по спирали желоба 1. Боковые стенки корпуса являются дном 2 желоба Камеры отделены одна от другой стенками 3 и 4. Тангенциально в нижней части корпуса установлен патрубок 5 для подачи исходной пульпы, выполненный удлиненно прямоугольным. Его высота равна ширине дна желоба. В верхней части корпуса расположен патрубок 6 для вывода остаточной фракции пульпы. Тангенциально к каждой камере установлены патрубки 7 для вывода готового продукта. К каждой камере примыкают патрубки 8 для под- вода дополнительной воды. Патрубки для вывода готового продукта 7 и для подвода дополнительной воды 8 выполнены прямоугольными в поперечном сечении и присоединены к дну 2 желоба 1 по всей его ширине в конце каждого питка желоба. Патрубки 8 для подвода дополнительной воды размешены по спирали жечоба и каждой камере ниже патрубков 7 для вывода готового продукта перед ними и установлены с возможностью поворота для изменения угла между их дном и дном 2 желоба 1. Угол наклона дна 2 желоба 1 и его продольной оси к горизонту является острым.

Гидравлический классификатор работает следующим образом.

Исходная пульпа по патрубку 5 подается в желоб 1. При этом на частицы в пульпе действуют следующие силы: центростремительная, собственного веса, выталкивающая - Архимеда, равнодействующая которых стремится прижи-- мать частицы к днищу желоба по всей его площади равномерно, т.е. через определенное время частицы равномерно распределяются в сечении потока по крупности. Под действием сил, создаваемых потоком дополнительной воды, подаваемой через патрубок 8, частицы увлекаются в обратном от днища направлении так, что к моменту подхода потока к щели патрубка для вывода готового продукта гранулометрический спектр частиц в поперечном сечении потока растянут и через патрубок 7 отбирается и выводится часть потока с материалом заданного гранулометрического класса. Данная операция повторяется на каждом витке спирали классификатора. Мелкий класс материала в остатках пульпопотока выводится из классификатора через патрубок 6 для вывода остаточной фракции пульпы. Количество и состав получаемых фракций материала определяются размерами патрубков для подачи исходной пульпы 5 и для вывода готового продукта, радиусом корпуса классификатора, количеством подаваемой дополнительной воды, углом установки патрубка 8 для подвода дополнитечьной воды.

IV

Угол нклона дна жглпба к горичон- ту определяется из соотношения

(1)

arct8(rRTT---7-)

где v - скорость исходной пульпы, м/с k - расстояние от оси симметрии корпуса до оси симметрии патрубка исходной пульпы, м; ро - плотность рабочей жидкости,

кг/м3; Р - плотность классифицируемого

материала, кг/м3; g - ускорение свободного падения,

м/с2.

На частицу, движущуюся по желобу (камерам), действуют две силы: сила собственного веса Р и центробежная сила F1 (фиг. 3).

Результирующая сила F является векторной суммой сил Р и Р и направлена под углом с/ к вертикали. Под действием этих сил частица совершает свое движение в направлении действия силы F. При этом, если угол между сечением днища камеры и горизонтальной плоскостью равен , частицы будут двигаться параллельно стенкам желоба и равномерно скапливаться вблизи дна, дифференцируясь в сечении потока по размеру. Определим величину угла. Сила веса частицы в жидкости Р (my-trij,,)g. Центробежная сила F, mv2 /К . Тангенс угла о/ равен отношению этих сил:

tg F,/P.(2)

Подставляя исходные данные, определим угол ol:

arctg(- i--75;) (3)

В формулу для угла d входит величина R - расстояние от оси вращения до центра дна желоба.

Если частица будет расположена ближе к краю днища желоба (камеры), то величина ее R будет либо больше, либо меньше R0 в зависимости от того, слева или справа от центра дна будет находиться данная конкретная частица (фиг. 3). Значение К в этом случае будет лежать в пределах:

1

-i

cosel :R R0+-cos rf. (4)

Очевидно, если диаметр классификатора будет значительно больше ширины днища (l)l), то можно предположить, что . R конструкции

516

предлагаемого ь шсгификаторл это условие выполнено.

Таким образом, такой угол наклона должно иметь днище камер Р сечении) относительно горизонтальной плоскости, чтобы поток в своем движении имел строго определенную и постоянную во времени внутреннюю

структуру. Постоянство структуры потока и такое распределение в нем классифицируемых частиц по крупности обеспечивают поочередный вывод при работе классификатора через его отво5 дящие патрубки в конце каждой камеры продуктов любой наперед заданной крупности (гранулометрического клас- са).

Расчет и изготовление классифика0 тора осуществляют следующим образом. Вначале определяют скорость пульпы в классификаторе (v). Важно, чтобы эта скорость была постоянной, не снижалась по мере подъема пульпы

5 в камерах классификатора. Это достигается подбором площадей сечений патрубков, давлений пульпопотока и дог полнительной воды на входах в классификатор, величиной угла наклона

о плоскости патрубков дополнительной воды к плоскости днища желоба (камер). Расчет производят общеизвестным способом с использованием (составлением) уравнения материального баланса

SV+ f.S; V, +Po S V Pi S V + + + PlS3V3 )

где f ,p0 , p, , fj, f3 - плотность COOT-, 0ветственно исходной пульпы, дополнительной воды, пульпы крупного, среднего

5и мелкого выводных классов, кг/м1;

vi V2 «V3 скорости выходных продуктов

0Kpvnuoro, среднего и мелкого классов соответственно, М/С)

vl,,v - скорости допол-, нительной воды для управления крупным и средним классами, м/с.

В конечном виде в силу несжимае-- мости воды и материала классификации уравнение материального баланса принимает вид

bv + b , v; +S2 v2 S1v1 + ,j+S3v3 . (6)

Очевидно, что в местах расположения выводных патрубков скорость пуль попотока будет изменяться.Для исклю- чения этого берут ,; и y,v.

Отсюда с учетом небольшой высоты классификатора (Н-0,5-0,7 м) и при низком сопротивлении его желоба ско- рости пульпопотока в камерах v,,v7 и v, будут равны. Незначительные расхождения в величинах скоростей (наиболее вероятно, что v,7 va w 3) регулируется (уравнивается) иэменени ем соответствующих сечений входных и выходных патрубков, изменением скоростей (давлений) дополнительной воды и изменением угла (р) между плоскостями днища и подводящего пат- рубка.

Затем определяют размеры классификатора: радиус корпуса (R), высоту стенок желоба (h), ширину его днища (1), количество выводных продуктовых патрубков (п).

Из выражения (3) определяют угол о( и далее длину желоба (спирали)

cosT(n-1 ) ,

(7)

где у- угол подъема желоба (спирали) который определяют из формулы

sinj(lsino(+hcosoO /21ГК.

(Ю

Далее определяют конструкционные элементы и их размеры, согласно которым производят изготовление классификатора. Наибольшую сложность в изготовлении классификатора имеет его корпус.

Для изготовления корпуса классификатора вначале вырезают кольцеобразные заготЪвки двух размеров: перву для последующего изготовления стенок желоба (камер), а вторую - его днища.

Радиусы заготовок для днища (К ,) и стенок (1Ц) желоба определяют из выражений: R

K 8 coscT К sirwc

(9)

радиусы соответственно

- и к н ;тпы- 2h-(1.0)

5

Q 5

0

5

о 5

5

Затем кольцо, предназначенное для изготовления стенок желоба, изгибают и растягивают одновременно с тем, чтобы получилась спираль в виде усеченного конуса с шагом (IsinoWicos) и радиусом R. Эту операцию производят с использованием направляющей в виде цилиндра (шаблон). В случае, если длины окружностей заготовок 21TU, и 2ГКг окажутся меньше, чем необходимо для удовлетворения выражения по формуле (8), вырезают и растягивают несколько колец, которые потом сваривают в единый каркас. Далее спираль, предназначенную для днища желоба, разрезают на участки, равные длине днища камер, и каждую отдельно приваривают к каркасу, сохраняя щели для крепления патрубков (как показано на фиг. 1). Днище каждой камеры приваривают к каркасу так, что верхняя часть большого радиуса днища приваривается к внешнему радиусу каркаса, а нижняя часть меньшего радиуса днища - к середине нижерасположенной стенки спирали. При этом получается, что левая часть этой спирали (4) образует верхнюю стенку желоба н вместе с днищем корпус классификатора, а кравая часть спирали 5 образует внутреннюю стенку желоба. Угловые части стенок и дна желоба плакируют материалом с более низким коэффициентом трения, например, методом напыления.

Известными способами вваривают (крепят) все входные и выводные патрубки, дно и крышку корпуса.

Конкретная конструкция классификатора имела следующие размеры и параметры режимов: v 5 м/с; ,7м; j( 82°; см; см; две камеры. Площадь сечения патрубка для подачи исходной пульпы - 160 см2 ; площади сечений выводных патрубков крупного, среднего и мелкого классов соответственно 80 см2 ; 80 см2 и 160 см2 . Площади сечений патрубков дополнительной воды - ЬО см2 ; угол наклона первого из них (р,) изменялся в пределе 35 - if.°, второго (р,) - 20-30°. Производительность классификации по твердому составила 60 т/ч при плотности пульпы до 1,15 т/м3.

Формула изобретения

1. Камерный классификатор, включающий корпус в виде набора располоГот об а я

Фракций

исходная пульпа

Фиг.1

704юрик-ция

Й.3

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых. Цель - повышение качества разделения материала по классам крупности за счет обеспечения постоянства и однородности структуры пульпопотока в его сечении. Камерный классификатор включает корпус в виде набора расположенных одна над другой камер (К). Каждая К выполнена в виде витка прямоугольного в поперечном сечении винтообразно изогнутого по спирали желоба (Ж) 1. Боковые стенки корпуса являются дном 2 Ж 1. Одна от другой К отделены стенками 3, 4. Тангенциально к каждой К установлены патрубки (П) 7 для вывода готового продукта. К каждой К примыкают П 8 для подвода дополнительной воды. При этом П 7, 8 выполнены прямоугольными в поперечном сечении и присоединены своим дном к дну 2 Ж 1 по всей его ширине в конце каждого витка Ж 1. Размещены П 8 по спирали Ж 1 в каждой К ниже П 7 перед ними. При этом П 8 для изменения угла между дном П 8 и дном 2 Ж 1 установлены с возможностью поворота. Угол наклона дна 2 Ж 1 и его продольной оси к горизонту является острым. Исходная пульпа подается по тангенциально установленному П 5, выполненному удлиненно-прямоугольным. Высота П 5 равна ширине дна 2 Ж 1. Первая со стороны загрузки К является продолжением П 5. При движении по Ж 1 частицы равномерно распределяются в сечении потока по крупности. При действии подаваемой через П 8 воды гранулометрический спектр частиц в поперечном сечении растягивается и через П 7 отбирается узкая фракция частиц. Остаточная фра