Способ гидравлического разделения зернистых смесей Советский патент 1993 года по МПК B03B5/26 

достигается тем, что на свободной поверхности пульпы размещается смачиваемая эластичная пластина (например плоский эластичный баллон), что приводит к смещению максимума продольной скорости потока со свободной поверхности во внутрь, т.е. в область, где сконцентрирована большая часть разделяемых частиц. Избирательное действие текущего потока жидкости по вы- сотёЬкелоба особенно проявляется по отношений к более легким частицам, т.е. чзбтй цам хвостов, которое могут быть да же крупнее частиц концентрата, в результате чего на веере разгрузки эти частицы движутся быстрее и выносятся на большее расстояние, чем тяжелые.

Пример. Лабораторная установка включает рабочую поверхность в виде клиновидного суживающегося желоба длиной 1280 мм с плоским и гладким днищем (см. фиг. 1). Ширина желоба в месте загрузки составляет 150 мм, в месте разгрузки - 10 мм. Установлен под углом 15-20° к горизонту, узкой частью вниз. Подача йсхЬднбго материала, представляющего собой отмытые от глины титано-циркониевые п.ески россыпных месторождений морского происхождения с крупностью от 50 мкм до 300 мкм, осуществлялась через лопастный смеситель, установленный над местом загрузки, откуда пульпа подавалась на желоб. Сухая масса в смеситель подается из бункера с коническим дном, в котором произво- дительность подачи регулируется движением пластины с отверстиями различного диаметра. На разгрузочном конце желоба имеется веерообразующий элемент, изогнутый так, что дно желоба является его касательной, который способствует лучше- му packpfeif и to материала на выходе струи из желоба.Пробоотборник представляет собой пробоотсекдтель, состоящий из тести секций, каждая из которых соответствует приему пробы определенной фракции. Разделению иодверга лась пульпа титано-цир- кЪниёвых песков, где требовалось разделить потоки кварца (плотность 2,6 г/см и редких металлов (плотность 3,5-4,7 г/см3). Производительность установки составляла порядка 500 кг/г по твердому, а отношение твердого к жидкому Т;Ж 1:4.

Сопоставительный анализ результатов эксперймейтбв позволяет сделать вывод о существенном повышении качества коллек- тивного концентрата при смещении максимума продольной скорости со свободной поверхности в направлении дна желоба. В частности, несмотря на уменьшение количества твердого с 200 г до 190 г, выход концентрата возрос с 3,52 г до 7,16 г, а

эффективность обогащения возросла с 6,47% до 12,81%. Следует также отметить/ что в контрольном опыте извлечение выше; но в опыте с гибкой пластиной на свободной

поверхности пульпы концентрат содержит существенно меньше примесей кварца. Таким образом, в предлагаемом авторами способе гидравлического разделения зернистых смесей удается повысить зффек0 тивность обогащения в 3 раза.

На фиг. 1 показана схема лабораторной установки, поясняющая способ. По наклонному днищу 1 движется пульпа 2. На свободной поверхности пульпы 2 находится

5 плоский (пневматический) эластичный баллон 3 со штуцером А. Баллон закреплен при помощи упругой связи 5 к неподвижной стенке 6. Обработанная пульпа поступает в разгрузочное устройство 7.

0 На фиг, 2 показана эпюра скоростей потока пульпы по наклонной плоскости при свободной поверхности.

В табл. 1 приведены результата гравитационного анализа продуктов гидравличе5 ской классификации с максимумом продольной скорости на поверхности потока.

На фиг, 3 показана эпюра скоростей потока пульпы по наклонной плоскости при

0 наличии на свободной поверхности пневматического баллона.

В табл. 2 приведены результаты гравитационного анализа продуктов гидравлической классификации с максимумом

5 продольной скорости внутри потока.

На фиг. 4 показаны линии тока пульпы, обтекающей включение - частицу, которая расположена в области потока между мак- симумбм продольной скорости и дном.

0 На показатели гравитационного обогащения влияет профиль скорости потока в поперечном направлении. Таким образом, целенаправленное изменение скорости приводит к изменению сил, связанных с об5 тёканиемтвердых включений потоком, и поэтому обеспечивает изменение качества концентрата. Нов ым в предлагаемом способе является создание дополнительных сил, действующих на крупные включения, распо0 латающиеся в непосредственной близости от концентрата, осевшего на дно. Возникновение этих сил связано, прежде всего, со смещением максимума продольной скорости потока пульпы в направлении от свобод5 ной поверхности.

Одновременно с этим, т.к. в локальной области свободной поверхности под оболочкой (баллоном)продольная скорость также равна нулю, то силы, действующие на крупные включения малы. Поэтому следует

гибкую оболочку, которая размещается на свободной поверхности, устанавливать на определенном расстоянии от места подачи пульпы с тем, чтобы в пульпе к моменту ее прохождения под оболочкой уже произошло расслоение материала.

В прототипе максимум продольной скорости достигается на свободной поверхности потока и существенное изменение скорости есть лишь в пограничном слое вдоль днища (фиг. 2).

В тфедложенном способе эпюра продольной скорости потока пульпы характеризуется нулевыми значениями скорости на поверхности оболочки и дна, а максимум продольной скорости располагается в потоке между оболочкой и дном, что приводит к дополнительной силе, действующей на включения. При этом обеспечивается существенная разница в силах, действующих на крупные частицы концентрата.

Отметим еще одно существенное обстоятельство, связанное с возникновением подъемных сил, действующих на включения. На контуре включения скорость течения меняется в связи с наличием циркуляционного течения, которое возникает в связи со смачиваемостью включения и градиентом скорости потока. При этом для частицы, расположенной в потоке так, что большая скорость потока - над ней, характерно вращение миделя (верхнего полюса) включения в направлении потока. И, в частности, если введена полярная система координат (г, 0), то для подъемной силы имеет место выражение

Fn i/oR / vj (0)sin6d6.

. о

где R - радиус основания цилиндрического включения;

р, V#() -соответственно плотность пульпы и скорость течения на контуре включения с координатами (R, 0). Опуская промежуточные вычисления и считая, что ось прямого цилиндра (Z), направление течения (х) и направление градиента скорости (у) образуют декартову систему координат получим, что (3).

. Fn -f (a), (1)

где V0 - скорость невозмущенного течения при у 0, f (а«) - специальная функция, I характерный размер потока.

Качественный анализ зависимости (1) свидетельствует о пропорциональности подъёмной силы плотности среды, радиусу включения и неоднородности скорости потока в направлении, нормальном к течению.

Формула изобретения

Способ гидравлического разделения

зернистых смесей, включающий подачу

пульпы на наклонный желоб, расслоение

смеси в потоке пульпы, вывод расслоившихся фракций, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения, на поверхности пульпы свободно размещают плавающую оболочку со

смачиваемой поверхностью.

Таблица 1

Таблица 2