Способ оперативного определения производительности спирального классификатора по пескам Советский патент 1991 года по МПК B03B13/00 

Изобретение относится к контролю технологических параметров процессов обогащения полезных ископаемых, в частности процесса классификации в спиральных классификаторах, и может использоваться в черной и цветной металлургии, химической промышленности и других отраслях, где находят применение спиральные классификаторы для классификации, промывки и де- шламации материалов

Цель изобретения - повышение точности и универсальности определения производительности для спиральных классификаторов различных типов.

В способе оперативного определения производительности спирального классификатора по пескам, включающем определение числа оборотов в минуту, диаметр спирали, угла наклона спирали к горизонтали, количества заходов спирали, плотности порции песков при сбрасывании ее в песко- вый желоб и плотности ее твердой фазы, расчет объема и массы порции песков и часовой производительности спирального классификатора, дополнительно определяют значение угла смещения спицы спирали относительно плоскости, перпендикулярной к осевой линии вала, радиус вала спира; ли, высоту порции песков в процессе транспортирования ее по корыту путем вертикального зондирования порции измерения расстояния от поверхности порции до кромки спирали, расчетный объем порции определяют по найденной высоте с учетом корректирующего коэффициента для высоты, реальный объем порции определяют по расчетному объему порции с учетом корректирующего коэффициента для объема, причем корректирующий коэффициент для высоты порции определяют предварительно из соотношения

KI -r , где b - высота движущейся

порции песков при нормальной работе спирального классификатора;

Ь высота порции песков, полученная остановки спирального классификатора м выравнивания верхней поверхности порции песков до горизонтальной плоскости;

корректирующий коэффициент для объема определяют предварительно из соотношения

V

К2

Vn

где V - объем порции песков, измеренный после остановки классификатора и отбора порции песков.

Vp - расчетный объем порции песков, определяемый из уравнения

V,

(4-c2 + (m-tgj8-re-tgy)-

-- arccos

2C D

)

г

f - ,I

cosy

cos(ot-f-y)

D -Г ( Т I I

гв) «y+dbH

D 2 L 2 slntt

где D - диаметр спирали;

гв - радиус вала спирали;

а- угол наклона корыта классификатора:

у - угол между плоскостью спирали и плоскостью, перпендикулярной к осевой линии вала;

В (90°-а).

Зондирование выполняют непрерывно в каждой порции песков под каждым из заходов спирали, причем общее количество измерений должно быть не менее числа заходов спирали. Высоту порции определяют по усредненному значению выполненных измерений.

На чертеже приведено изображение геометрии порции песков (а - объемное изображение, б - при сечении вдоль оси вала спирали).

Приведенное изображение порция песков имеет, когда она полностью вышла из пульпы в корыте классификатора и движется к песковому желобу (а - изображение порции песков приведено в трехмерных координатах X,Y.Z; б - при сечении А-А в плоскости X,Y; О - центр симметрии несущего вала спирали; LD - спица спирали, укрепленная на несущем валу под углом у от перпендикуляра ОЕ к осевой линии вала по координате Z и к линии дна корыта ЕДСР). На данной спице закреплена лопасть, которая вращается вместе с валом спирали со скоростью п, формирует собственно порцию песков и транспортирует ее по корыту СК к песковому желобу.

Следует отметить, что в различных известных СК типов КСН и КСП угол у может принимать значения 0-15°, а угол наклона корыта СК к линии горизонта может составлять 10-28°. На чертеже показано, что собственно пески занимают часть плоскости лопасти MAND. Под действием сил трения материала лопасти о пески порция песков смещается в сторону вращения спирали, масса песков находится в непрерывном перемешивании и существенно распушивает- ся. Под действием силы трения FTp, создаваемой при трении движущейся порции песков о материал постели и противодействующей движению порции, деформируется передний край порции и искажается геометрия объема порции пес- чертеже показана реальная поверхность порции песков MANBC и ее расчетное, приведенное к геометрически идеализируемому, изображение поверхности MANB P и в целом объема MNDP. Последний пред0

5

0

5

0

5

0

5

0

ставляет собой часть прямого кругового цилиндра отсекаемой плоскостями MNP и MND, причем плоскость MNP является гори- зонтальной и находится под углом

Р ( 90° - а ) к плоскости MND, являющейся плоскостью лопасти. На чертеже показаны плоскость лопасти E в том случае, когда угол смещения спицы у равен нулю, и вспомогательные расчетные точки Т и А1.

Зонд вводится в порцию песков (см, чертеж) перпендикулярно к линии горизонта. Высота порции определяется по наибольшему расстоянию от поверхности порции до уровня постели, что может быть обеспечено лишь в случае, когда зонд попадает в точку D - точку касания лопасти спирали и дна корыта (постели) СК.Высота реального объема порции песков высота расчетного приведенного к геометрически идеализируемому, объема порции . Корректирующий коэффициент Ki приведения измеренной высоты порции песков к высоте расчетного объема порции определяется предварительно путем экспериментального сравнения на конкретных СК и условиях работы высоты движущейся порции песков b при нормальной работе СК и расчетной высоты порции песков b, полученной при остановленном СК и после выравнивания верхней поверхности порции и придания ей вида горизонтальной плоскости (в данном случае для повышения точности получения горизонтальной плоскости при выравнивании поверхности можно воспользоваться строительным уровнем). В результате

га

Далее Ki принимают в качестве константы для данного типа СК и условий работы.

После приведения к расчетному виду геометрически идеализируемый объем порции MNAB PD (то же в сечении AB PD на чертеже, б) определяется по выражению

Решив выражение (2) методом двойного интегрирования,получают расчетное выражение для объема, например вида

V,

( )3() +

0

5

0

+ (m-tg/8-rB-tgy)- (-Ј tf

fo2

с2 arccos

2С

).

(3)

8D

где для сокращения выражения в данном случае приняты обозначения

cos у

о

т-Т D

cos (a +y) ь1

(т- О Ч.У + мда:

диаметр спирали; Гя - радиус вала спирали; b вЬ - расчетная высота порции песков;

а - угол наклона корыта классификато5 Ра:

у- угол отклонения спицы классификатора;

уЗ (90Р-а).

На чертеже (б) сплошной линией ABC

0 обозначено сечение реального объема порции песков, а штрихом показана перемещаемая часть массы песков после выравнивая поверхности порции и приведения ее к горизонтальной плоскости АВ Р. Причем эта

5 масса песков перемещается за пределы линии ВС. Реальный объем порции песков меньше расчетного объема Vp, определяемого по выражению (2), на величину объема Vi. Для приведения расчетного геометриче0 ски идеализируемого Vp объема порции к реальному объему V вводят корректирующий коэффициент К2 объема и при этом он может быть задан

в виде константы - V q Vp.

5 в виде уравнения

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для контроля технологических параметров процесса классификации в спиральных классификаторах (СК). Цель изобретения - повышение точности и универсальности определения производительности для СК различных типов. Предварительно определяют число оборотов в минуту, диаметр спирали, угол наклона классификатора к горизонтали, количество заходов спирали, плотность порции песков (ПП) при сбрасывании ее в песковый желоб и плотность ее твердой фазы. По этим параметрам рассчитывают объем и массу порции песков и часовую производительность СК. Дополнительно определяют угол между плоскостью спирали и плоскостью, перпендикулярной к осевой линии вала, радиус вала спирали и высоту ПП. Высоту ПП определяют путем ее зондирования по наибольшей длине вертикали от поверхности порции до кромки спирали. Расчетный объ- ем ПП определяют по найденной высоте с учетом корректирующего коэффициента (КК)для высоты, а реальный объем ПП определяют по расчетному объему ПП с учетом КК для объема, причем КК для высоты определяют из соотношения /b, где b - высота движущейся ПП при нормальной работе СК; Ьч - высота ПП, полученная после остановки СК и выравнивания верхней поверхности ПП до горизонтальной плоскости Кроме того, КК для объема определяют из соотношения , где V - объем ПП, измеренный после остановки СК и отбора ПП; Vp - расчетный объем ПП, определяемый по приведенной формуле Зондирование выполняют непрерывно в каждой ПП под каждым заходом спирали. Общее количество измерений должно быть менее числа заходов спирали. Высоту ПП определяют по усредненному значению выполненных измерений. 1 з п ф-лы, 1 ил. (Л С о ел ю т о ю

Rr Sr / /

(22 - 21) dxdy,

(2)

где I R - OA ;

D

R - радиус витка спирали R --;

A E - проекция стороны АР на ось X -ов

OA1 R-A1E; S VR2-X2 - текущее рас четное значение высоты заполнения лопасти спирали;

Zz и Zi - текущие координаты по оси Z;

D - диаметр спирали.

;50

55

первой степени - V 1+ mVp,

K2 f(t,m) в виде уравнения второй степени - V а + bVp + cV

К2 f(a,b,c)

(«)

где q,l,m,a,b,c - коэффициенты уравнений. Выбор вида корректирующего коэффициента (константы или уравнений связи) определяется требуемой точностью определения реального объема порции: с повышением точности сложность связи между анализируемыми объемами V и Vp повышается. Собственно коэффициенты в уравнениях связи определяются предварительно экспериментально для конкретных СК и условий работы путем сравнения объемов порции песков VD. рассчитанного по(3) и V - реально измеренного мерной емкостью при остановленном классификаторе. Эти коэффициенты определяют известными методами математической статистики при наличии не менее трех пар значений указанных объемов (для обеспечения их статистической устойчивости) на всем интервале шкалы изменения производительности по пескам, особенно на уровнях 20-30%, 50- 60% и 80-90% от максимальной и технически допустимой производительности по пескам для конкретного СК. Найденные таким образом коэффициенты уравнений связи используют при определении реального объема и последующем оперативном определении производительности по пескам по данному способу без их дальнейшего уточнения, для конкретных СК и условий работы.

Зондирование и определение высоты порции песков по предлагаемому способу позволяет улучшить условия проведения замеров и повысить их точность при расчете объема порции песков.Однако для этого необходимо дополнительно определить новые технические данные классификатора; диаметр несущего вала спирали и угол смещения спицы. Это связано с отклонениями в конструкции некоторых моделей СК типов КСН КСП и требованием универсальности применения способа.

Практически установлено, что из-за некоторого различия в изготовлении спиц и лопастей, непрерывного м динамичного изменения производительности потока пульпы на входе в классификатор (из мельницы), объемы дажедвух рядом находящихся порций песков могут отличаться на 0-10%, что в особенности характерно при сравнении рядом расположенных порций песков под разными заходами спирали. Поэтому, с целью повышения точности определения высоты, зондирование необходимо выполнять непрерывно в каждой из рядом движущихся порций под каждым заходом спирали при общем количестве измерений не менее числа заходов. Так при двух заходах в спирали рекомендуется выполнять по 2-4 зондирования непрерывно движущихся и рядом расположенных порций под каждым заходом, 8 результате в данном случае получают 4-8 значений высоты Ь.

Известные скорости вращения спиралей 1,5-4 об/мин приводят к тому, что для каждого измерения высоты имеются 8-20 с. Этого времени достаточно, чтобы ввести

зонд в порцию песков и, вращая его, зафиксировать влажный след от массы песков по длине зонда, затем перевернуть зонд другим концом (зонд представляет собой металлический стержень или трубку диаметром 8- 10 мм и длиной 2,0-3,5 м) и выполнить зондирование следующей порции песков. Далее с помощью измерительной линейки измеряют длину влажного следа по длине

зонда, вытирают его насухо и аналогично повторяют зондирование двух следующих рядом движущихся порций, оценивают их высоту и так далее - до набора требуемого количества измерений. Действительное

значение высоты b определяют как среднее из полученного ряда измерений по выражению

i ь,

i 1

(5)

где bi - измеренная высота порции песков в каждом из п измерений.

Плотность твердой фазы материала пе- сков 6ч определяют также предварительно путем отбора нескольких проб песков при различных значениях производительности по пескам, разделки этих проб по известным в технологии обогащения методикам и усреднения полученных результатов плотности. Плотность твердой фазы песков(5т в основном зависит от качества исходной руды и при поддерживании её значений в опреде- ленных интервалах полученное среднее значение плотности твердой фазы песков используют без дополнительной корректировки.

Текущее значение плотности массы песков в порции Р определяют путем отбора пробы песков в средней части порции, при ее сбрасывании в песковый желоб с помощью специальной измерительной емкости объемом 1 дм3. Рекомендуется

обеспечить взвешивание пробы прямо в указанной емкости, без дополнительных пересыпаний массы песков, что, ,в свою оче-. редь, приводит к повышению точности оценки плотности Р.

Определение текущих значений Ь и Р выполняют в одном опыте при необходимо-- сти оценки текущей производительности по пескам, как в известном способе, одновременно или с интервалом времени до 5 мин.

На этом интервале времени, как установлено экспериментально для разных классификаторов, имеющаяся инерционность процесса не приводит к существенному изменению этих величин (отклонение йе превышает ±5%).

Масса контролируемой порции М определяется по значениям реального объема V, м3 и текущего значения плотности Р. т/м3

M V-P,t;(6)

а содержание твердой фазы материала песков - по известному выражению

( Р - 1 ) (5т,,,

Р ( & - 1 ) °ТН единиц (7)

где 5т - плотность твердой фазы материала

песков, определяемая предварительно,

т/м3;

Р - текущее значение плотности порции, т/м .

В результате часовая производительность по твердой фазе песков классификатора Qr сучетом полученных значений равна -Т г п 60 -т .т/ч, (8) где М - текущее значение массы порции песков, т;

Т - содержание ее твердой фазы, отн. ед.;г- количество заходов спирали, ед.;

п - скорость вращения вала спирали, об/мин;

60 - коэффициент времени;

m - количество спиралей в одном корыте классификатора, сбрасывающих пески в Общий желоб.

Некоторые модели классификаторов, имеющие более одной спирали, имеют и различно расположенные места подачи потоков пульпы и дополнительной воды в корыто СК: совместно в один желоб, по разным сторонам корыта классификатора или имеется несколько мест подачи потоков пульпы и воды. Все это приводит к отличиям в условиях классификации и к различной производительности по пескам каждой спи рали данного классификатора, сбрасывающим их в общий песковый желоб, причем различие может достичь ±20%. В этом случае рекомендуется определять производительность раздельно для каждой спирали по приведенному способу, а общая производительность равна их сумме. Причем корректирующие коэффициенты Ki и Ка, найденные для одной спирали,без существенной погрешности применяются для других спиралей, равно как и для других классификаторов данной модели, работающих в равных технологических условиях. Так для двухспирального классификатора

Qr Qr + Qr,(9)

где Qr - результирующая производительность классификатора;

Qr1, Qr - производительность по первой и второй, соответственно спиралям классификатора.

0

5

0

В некоторых случаях при больших значениях производительности конкретного СК возможно заполнение песками всего объема между соседними витками и масса песков касается предыдущего витка спирали, т.е. последний как бы срезает переднюю часть обьема порции песков, что характерно для слабонаклонных классификаторов, а 18. На чертеже (б) показаны шагспирали DD1 и линия расположения предыдущего витка спирали I. D при заполнении массой песков межвиткового пространства менее шага спирали: DC DD . В данных случаях при работе классификатора точка с располагается правее линии витка г.пиоали L1D1, т.е. заполнение DC DD1. Тогда расчетный геометрический идеализируемый объем порции уменьшают на величину объема, отсекаемую предыдущим витком. Причем последний определяют аналогично по выражениям (2) и (3), а его высоту b определяют с учетом отклонения шага спирали от проекции высоты DB на линию дна корыта, т.е. искомая высота

5

0

5

0

5

0

5

b

-D D

sin a

(10)

sin a или, упростив выражение (10), получают

b b -DD1 Sina,(11)

где b1 - измеренная зондом и приведенная к расчетной высота порции, м;

а-угол наклона корыта классификатора к линии горизонта, град;

b - расчетная высота порции для объема отсекаемого предыдущим витком спирали.

Пример. Предварительно в конкретных технологических условиях работы контролируемого СК и его технических характеристик определяют корректирующие коэффициенты Ki - для высоты порции песков и Кз - для приведения реального объема к расчетному, геометрически идеализируемому объему порции песков с учетом соответственно выражений (1) и (4). Дополнительно определяют угол смещения спицы спирали относительно плоскости, перпендикулярной к осевой линии вала, и определяют радиус несущего вала спирали.

В процессе движения порции песков и в условиях нормальной работы СК зондируют вертикально порцию по наибольшей длине перпендикуляра к линии горизонта от поверхности порции в точку касания лопасти спирали и дна корыта (постели), измеряют длину влажного следа по поверхности зонда, которая является b - высотой порции песков. По измеренной высоте порции с учетом корректирующего коэффициента кч определяют расчетную высоту b и расчетный

геометрически идеализируемый объем Vp контролируемой порции песков по выражению (2), используя в последнем известные технические характеристики СК: диаметр спирали и угол наклона корыта классификатора к линии горизонта. По значению расчетного объема, с учетом корректирующих коэффициентов вида (4) определяют реальный обьем порции V. Отбирают пробу порции песков, взвешивают ее и оценивают текущее значение плотности Р потока песков.

С учетом известного среднего значения плотности твердой фазы материала песков (5т, измеренных значений высоты порции Ь, объема V и плотности Р по выражениям (5) и (6) определяют общую массу порции песков М и содержание твердой фазы Т в эгой массе, а с учетом технических характеристик СК - скорости вращения п вала спирали, количества спиралей m в корыте СК и заходов г в каждой из спиралей по выражению (7) определяют часовую производительность СК по пескам на момент проведения измерений. Повышение точности определения производительности обеспечивается выполнением зондирования непрерывно в каждой из рядом движущихся порций, под каждым из заходов спирали и общим количеством измерений не менее числа заходов, а высоту порции песков b определяют по усредненному значению выполненных измерений по выражению (5).

Так, например, для классификатора типа КСН-24Бсуглом наклона корыта а 24°, скорости вращения спирали п 3,56 об/мин и при плотности твердой фазы песков (5т 3,15 т/м , получено, что коэффициент KI 0,786. а коэффициент К2 приведения расчетного объема Vp к реальному V принят в виде уравнения 1-й степени

V 13,502-0,3033 -Vp.

В результате зондирования порций песков в интересующем режиме работы получено 8 значений высоты заполнения bi - по четыре под каждым заходом, м: 0,39,0,41,0,39.0,40,0,40,0,41,0,38.0,42, Среднее значение высоты по (5) равно b 0,40 м. Плотность пробы песков в порции, отобранной после измерения высоты, получена Р га 2 710 т/м3, На основании полученных данных часовая производительность по пескам на момент измерения Qr 58 63 т/ч.

В случае, если для двухспирального классификатора производительность по пескам по каждой из спиралей отличается бо- лее чем на 5%, /то, с целью повышения точности, определяют производительность указанным способом по каждой спирали

раздельно, а общую производительность

определяют как их сумму по выражению (9),

При повышенных загрузках СК песками и

достижении массой песков предыдущего

витка спирали, т.е. в случае, когда предыдущий виток спирали как бы срезает переднюю часть порции песков, расчетный геометрически идеализируемый объем /р уменьшают на величину объема Vi, условно

0 отсекаемого предыдущим витком спирали. Последний определяют приведенным способом по выражениям (2) и (3), а расчетное значение высоты b для него - по выражению (11).

5 Данный способ позволяет предварительно рассчитать таблицу значений производительности по пескам для конкретных моделей классификатора и условий работы в двух координатах, высоты порции песков

0 b и плотности потока пульпы Р при остальных фиксированных величинах. Это позволяет обеспечить оперативное применение способа в производственных условиях, измерив значения b и Р в конкретной техно5 .логической ситуации. Общее время, необходимое для получения одного значения производительности, в этом случае не превышает 5 мин.

Способ позволяет повысить точность

0 определения производительности по пескам СК по сравнению с прототипом не менее чем на 20% и обеспечить универсальность применения на спиральных классификаторах различных типов КСН и КСП и

5 различного конструктивного исполнения- круто и слабонаклонных, со смещением спиц спирали и без смещения.

Формула изобретения

0 производительности спирального классификатора по пескам, включающий определение числа оборотов в минуту, диаметра спирали, угла наклона классификатора к горизонтали, количества заходов спирали,

5 плотности порции песков при сбрасывании ее в песковый желоб и плотности ее твердой фазы, расчет объема и массы порции песков и часовой производительности спирального классификатора, отличающийся тем,

0 что, с целью повышения точности и универсальности определения производительности для спиральных классификаторов различных типов, дополнительно определяют значения угла смещения спицы спирали

5 относительно плоскости, перпендикулярной к осевой линии вала, радиус вала спирали, высоту порции песков в процессе транспортирования ее по корыту путем вертикального зондирования порции и измерения расстояния от поверхности порции до

нижней кромки спирали, при этом расчетный объем порции определяют по найденной высоте с учетом корректирующего коэффициента для высоты, реальный объем порции определяют по расчетному объему порции с учетом корректирующего коэффициента для объема, причем корректирующий коэффициент для высоты порции определяют предварительно из соотношения

к,--|.

где b - высота движущейся

порции песков при нормальной работе спирального классификатора;

Ь1 - высота порции песков, полученная после остановки спирального классификатора и выравнивания верхней поверхности порции песков до горизонтальной плоскости

корректирующий коэффициент для объема определяют предварительно из соотно- шения

«

где V - объем порции песков, измеренный после остановки классификатора и отбора порции песков;

Vp - расчетный объем порции песков, определяемый из уравнения

( )3-(tg/5-tgy)-f + (m-tg0-r.-tgy)- (-f-f- -C2 arccos ) 8

D

где

г- D к C--j--b

cos у

cos (a+y)

(-f--)-tgy + .,ga:

D - диаметр спирали;

гь - радиус вала спирали;

а - угол наклона корыта классификатора;

у - угол между плоскостью спирали и плоскостью, перпендикулярной к осевой линии вала;

/8 (90Р-а).

&pau4gHUie спирали/ П

Бал

CfHWAU

r/ /7Ty V 1U 7 / 7/)pV / / /у /j j j 7

ъ гУилонтя±А PJ битка, спцрали

V- Реальныи оУъем 3)rnef 4uu. леей

/ t / г/// /ff/

реальная поверхность

flQpQUU

Р&ыетыая

,

itoSepwocrb

MHtjff горизонте