Гидроциклон для классификации и обогащения полезных ископаемых Советский патент 1991 года по МПК B03B5/34 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для классификации зернистых материалов по крупности, сгущения шламов, обогащения по плотности минеральных частиц в водной среде в рудоуглеперерабаты- вающей, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса разделения за счет перечистки пристенного слоя пульпы.

На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый гидроциклон; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема формирования потока пульпы в конической части корпуса гидроциклона.

Гидроциклон включает корпус 1, выполненный из цилиндрической части 2 и установленной под ней биконической части из двух соединенных большими основаниями усеченных конусов 3 и 4. Тангенциально цилиндрической части корпуса 1 расположен питающий патрубок 5, соосно корпусу 1 ус- тановлены сливной патрубок 6 и песковая насадка 7. В верхней части корпуса 1 расположена крышка 8. На внутренней поверхности усеченных конусов 3 и 4 попарно диаметрально противоположно установлены направляющие пластины 9. Внутренние кромки 10 направляющих пластин 9 расположены по конической поверхности, направленной вершиной в сторону песковой насадки 7.

Гидроциклон работает следующим образом.

Исходная пульпа через тангенциально установленный питающий патрубок 5 под давлением подается в цилиндрическую часть 2 корпуса 1 гидроциклона и приобретает в нем вращательное движение по винтовой линии сверху вниз к песковой насадке 7.

Под действием центробежной силы и благодаря различию скоростей движения разделяемых минеральных частиц относительно жидкой среды происходит их перегруппирование по крупности (или плотности) таким образом, что их крупность (или плотность)уменьшается в направлении к оси гидроциклона.

Наличие расширяюще-суживающей рабочей зоны гидроциклона улучшает условия последующего разделения минеральных частиц и расслоения вращающегося потока пульпы. Этому способствует то, что в верхнем усеченном конусе 3 радиальная составляющая скорости потока направлена от оси гидроциклона, благодаря чему ограничена возможность попадания крупных частиц во внутренний приосевой поток, который через

сливной патрубок 6 выводится из гидроциклона, образуя слив последнего, содержащий только мелкие (легкие) частицы.

Таким образом, в верхнем конусе 3 вращающийся поток способствует перемещению преимущественно крупных (тяжелых) частиц к периферийной стенке гидроциклона за счет центробежных сил. В нижнем усеченном конусе 4 радиальная составляю0 щая скорости потока направлена к оси гидроциклона и в зоне изменения ее направления по границе сопряжений конусов происходит плавный переход по концентрации твердой фазы в пульпе, который

5 является запорной зоной для проникновения в нее мелких частиц.

Плавный переход по концентрации (без резкого скачка) обусловлен и обеспечен наличием направляющих пластин 9, которые в

0 зоне сопряжения оснований усеченных конусов 3 и 4 устраняют циркуляционный поток пульпы в виде тора, разбивая его на отдельные нисходящие пристенные потоки. Потоки имеют прямолинейные канальные

5 участки где происходит плавное затухание их поперечных циркуляцией и пульсаций скоростей

В результате происходит новое формирование кинематической структуры потока

0 в конической части гидроциклона:основной вращающийся поток, имеющий периферийную границу на внутренних кромках 10 направляющих пластин 9, нисходящие пристенные индивидуально стабилизиро5 ванные потоки, разделенные пластинами 9 и по оси гидроциклона, как и в обычных гидроциклонах внутренний приосевой поток, имеющий так называемый воздушный столб.

0Каждый из сформированных потоков

пульпы в данном гидроциклоне имеет определенное функциональное назначение.

Перечистка пристенного слоя пульпы происходит при непосредственном взаимо5 действии основного вращающегося потока пульпы с внутренними кромками 10 пластин 9. По мере продвижения по винтовой линии в направлении песковой насадки 7 периферийный слой основного вращающегося по0 тока срезается пластинами 9, а поскольку они выполнены в виде образующих конуса, направленного вершиной вниз, то срезание потока осуществляется послойно и последовательно.

5Срываясь с внутренней кромки 1t) пластины 9 основной вращающийся поток образует вихревую зону 1, в которой нерасслоившийся пристенный слой пульпы подвергается перечистке путем механического воздействия турбулентных струй и

пульсаций жидкой фазы. Благодаря тому, что крупные (тяжелые) частицы меньше подвержены влиянию этих струй и пульсации за счет своей инерционной массы и направленного воздействия на них центробежных сил они попадают в пространство между пластинами 9 и прижимаются к внутренней поверхности конусов 3 и 4, транспортируясь по ней к песковой насадке 7.

Мелкие (легкие) частицы из нерасслоившегося пристенного слоя пульпы вымываются турбулентными струями и пульсациями жидкой фазы во вращающийся поток пульпы и поскольку радиальная составляющая скорости потока в нижнем конусе 4 направлена к оси гидроциклона, то мелкие частицы перемещаются во внутренний приосевой поток и через сливной патрубок 6 выводятся из гидроциклона.

Размещение заборного конца сливного патрубка 6 в зоне соединения конусов 3 и А предпочтительно,так как в верхнем усеченном конусе 3 радиальная составляющая скорости потока направлена от оси, а,в нижнем конусе 4 к оси гидроциклона, что ограничивает перемещение крупных частиц в этой зоне в сторону заборного конца сливного патрубка б.

Нисходящие пристенные индивидуально стабилизированные потоки, изолированные друг от друга пластинами 9, по мере продвижения в прямоточной зоне межпластиночных каналов вниз к песковой насадке 7 уплотняются до максимальной концентрации в них твердой фазы. Это происходит за счет постепенного уменьшения расстояния между пластинами 9 и усиления воздействиям центробежных сил основного вращающегося потока. Выжимание жидкой фазы сопровождается вытеснением и выносом легких (мелких) частиц из концентрированного слоя II пульпы межпластиночных каналов через разрыхленный слой III в вихревую зону I, из которой они вымываются турбулентными струями и пульсациями жидкой фазы во вращающийся поток и далее перемещаются в радиальном направлении к сливному патрубку 6.

Между вихревой зоной I потока и концентрированным слоем II пульпы в межпластинчатых каналах осуществляется разрыхление минеральных частиц (за счет разности скоростей пульпы по высоте в канале и концентрации в ней твердой фазы), способствующее взвешиванию частиц в потоке и сепарации по крупности и плотности.

По мере приближения к песковой насадке 7 высота пластин 9 плавно уменьшается до нуля, обеспечивая полное и плавное соединение уплотненных концентрированных пристенных потоков с вращающимся потоком. При этом толщина вихревой зоны I потока и слоя разрыхления III постепенно уменьшается с увеличением толщины концентрированного слоя II пульпы, образуя

естественный утяжеленный слой из частиц промежуточной плотности и сростков, которые находятся во взвешенном состоянии. Скопление этих частиц в нижней зоне нижнего конуса 4 повышает плотность среды, вследствие чего улучшается процесс разделения Последнее достигается за счет разницы плотностей среды и минеральных частиц а также наличия значительной разницы в скоростях движения мелких (легких)

и крупных (тяжелых) частиц.

Мелкие (легкие) частицы, не способные преодолеть сопротивление радиального потока пульпы, уносятся этим потоком во внутренний приосевой восходящий поток и

выводятся из гмдроциклона через сливной патрубок 6.

Оставшаяся часть пульпы, содержащая преимущественно крупные (тяжелые) частицы с максимальной их концентрацией в

пульпе направляется к вершине нижнего конуса 4 и разгружается через песковую насадку 7. образуя Песковым продукт (пески).

Формула изобретенияГидроциклон для классификации и

обогащения полезных ископаемых, включающий корпус, выполненный из цилиндрической части и установленной под ней биконической части из двух соединенных

большими основаниями усеченных конусов, расположенный тангенциально цилиндрической части корпуса питающий патрубок, установленные соосно в корпусом сливной патрубок, песковую насадку и крышку, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса разделения за счет перечистки пристенного слоя пульпы, он снабжен установленными в вертикальной плоскости на внутренней поверхности усеченных конусов попарно диаметрально противоположно направляющими пластинами, при этом внутренние кромки направляющих пластик расположены по конической поверхности, направленной вершиной в сторону пескоеой насадки.

А-А

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых. Цель - повышение эффективности разделения за счет перечистки пристенного слоя пульпы. Корпус (К) гидроциклона выполнен из цилиндрической части 2 и установленной под ней бикониче- ской части из двух соединенных большими основаниями усеченных конусов 3 и 4. Тангенциально части 2 К 1 расположен питающий патрубок (П) 5. Соосно К 1 установлены сливной П 6 и песковая насадка 7. В верхней части К 1 расположена крышка 8. На внутренней поверхности конусов 3 и 4 попарно диаметрально противоположно установлены направляющие пластины (НП) 9. Внутренние кромки 10 НП Г выполнены по- конической поверхности, направленной вершиной в сторону насадки 7 Исходная пульпа подается под давлением через П 5 в часть 2 К 1 и приобретает в К 1 вращательное движение по винтовой линии сверху вниз к насадке 7. Под действием центробежных сил происходит перераспределение частиц по толщине споя - наиболее крупные (плотные) частицы находятся у стенок К 1 При движении по поверхности конусов 3 и 4 тяжелая фракция уплотняется и движется по каналам между НП 9 вниз. Внутренние кромки НП 9 послойно срезают периферийную часть вращающегося потока, образуя локальные турбулентные вихри между кромками НП 9. При этом происходит перечистка граничного слоя и легкие частицы оадиаль- ными потоками транспортируются в восходящий поток Пески, двигаясь между НП 9 вниз, разгружаются через насадку 7. Мелкие (легкие) частицы восходящим потоком выносятся в П 6. Предпочтительно расположение заборного конца П 6 в зоне сопряжения конусов 3, 4 3 ил О ел (Л ел VI ел tpuff

фиг.2

Ж

-10

фие.З