Трехпродуктовый гидравлический классификатор

 

Изобретение относится к оборудованию для гидравлического разделения и сгущения гидросмеси зернистых материалов с удалением илистых и глинистых примесей в горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности. Классификатор содержит цилиндрический корпус с размещенными в нем приемно-разделительными и классифицирующими камерами, распределителями промывной воды, входные патрубки. Приемно-разделительная и классифицирующая камеры выполнены в виде установленных одна над другой цилиндроконических емкостей со сливными камерами. Сливная камера вышележащей цилиндроконической емкости соединена сливным и входным патрубками с нижележащей цилиндроконической емкостью. Каждая цилиндроконическая емкость снабжена коаксиально установленными концентрическими поверхностями прямой и обратной конусности. Форсунки подачи воды размещены между концентрическими поверхностями прямой и обратной конусности по периметру емкости. Дополнительная подача воды осуществляется по периферийным радиально-кольцевым трубам. Устройство позволяет повысить эффективность разделения гидросмесей и качество получаемых концентратов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для гидравлического разделения и сгущения гидросмеси зернистых материалов и предназначено для разделения пульпы по крупности составляющих ее твердых частиц с удалением илистых или глинистых примесей в горнодобывающей, химической, строительной и других отраслях промышленности.

Известен гидравлический классификатор в составе приемной, разделительной и классифицирующей камер со сгустителем гидросмеси (см. а.с. N 227221, кл. B 03 B 5/62, 1967).

Недостатками известного классификатора являются сложность конструкции и невозможность получения трех продуктов гидроклассификации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является трехпродуктовый гидравлический классификатор, содержащий корпус цилиндроконической формы с приемно-разделительной и классифицирующей камерами, патрубками входа исходной гидросмеси и выхода продуктов классификации, причем классифицирующая камера снабжена усеченным конусом с перфорированной боковой поверхностью для распределения промывной воды, приемно-разделительная камера снабжена усеченным конусом-разделителем, а боковые поверхности приемно-разделительной камеры и конуса-распределителя выполнены с радиально установленными ребрами-успокоителями и ребрами-гасителями (см. а.с. N 749432, кл. B 03 B 5/62, 1980).

Недостатком этого технического решения является низкое качество продуктов разделения составляющих твердых частиц материала по крупности в общем восходящем потоке пульпы.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение технологических возможностей гидравлического классификатора и повышение качества выпускаемого продукта.

Для решения этой задачи в известном трехпродуктовом гидравлическом классификаторе, содержащем цилиндрический корпус с размещенными в нем приемно-разделительными и классифицирующими камерами, распределителями промывной воды, входные патрубки исходного питания и выходные патрубки для разгрузки продуктов классификации, согласно изобретению, приемно-разделительная и классифицирующая камеры каждого из продуктов классификации выполнены в виде независимых установленных одна над другой цилиндроконических емкостей, связанных друг с другом посредством сливных камер с подачей питания сверху вниз входных патрубков, верхние части которых соединены со сливной камерой вышележащей цилиндроконической емкости, а нижние части введены соосно в нижележащую цилиндроконическую емкость и выполнены с выпускными окнами и торцовым конусом, выше которых расположены коаксиально установленные концентрические поверхности прямой конусности приемно-разделительной камеры, а ниже - коаксиально установленные концентрические поверхности обратной конусности классифицирующей камеры, причем между концентрическими поверхностями прямой и обратной конусности на уровне выпускных окон входных патрубков по периметру цилиндроконической емкости размещены форсунки промывной воды с дополнительной ее подачей по периферийным радиально-кольцевым трубам, расположенным в каждой цилиндроконической емкости ниже уровня концентрических поверхностей обратной конусности.

Кроме того, зазор в щелях между коаксиально установленными концентрическими поверхностями прямой и обратной конусности пропорционален размеру частиц в продуктах классификации в приемно-разделительных и классифицирующих камерах каждой цилиндроконической емкости.

Наличие признака "приемно-разделительная и классифицирующая камеры каждого из продуктов классификации выполнены в виде независимых установленных одна над другой цилиндроконических емкостей, связанных друг с другом посредством сливных камер с подачей питания сверху вниз входных патрубков", позволяет расширить технологические возможности классификатора. Это достигается за счет того, что питание гидросмесью осуществляется сверху вниз, в результате чего вместе со скоростным напором пульпы используется и гравитационная сила тяжести крупных частиц твердого материала, выпадающих в осадок в верхней цилиндроконической емкости. Промывная вода из форсунок, расположенных по периметру цилиндрической части камеры, и восходящие потоки промывной воды из отверстий, расположенных в боковых поверхностях радиально-кольцевых труб в нижней части цилиндроконической емкости, выносят вверх более легкие частицы в камеру слива и самотеком перепускаются по входному патрубку в нижележащую цилиндроконическую емкость. В этой емкости происходит осаждение мелких частиц материала в результате взаимодействия встречных потоков пульпы, нисходящих сверху вниз, и восходящих потоков промывной воды из форсунок и радиально-кольцевых труб. При этом мелкие частицы материала в соответствии с их гидравлической крупностью осаждаются, а мельчайшие частицы выносятся восходящим потоком вверх в камеру слива и самотеком перепускаются по входному патрубку в следующую нижележащую цилиндроконическую емкость.

В этой нижележащей цилиндроконической емкости все процессы осаждения мельчайших частиц материала и вынос восходящими потоками промывной воды глинистых и илистых частиц происходит по аналогии с ранее описанными, отличающимися лишь скоростями протекания этих процессов.

Таким образом, расположение цилиндроконических емкостей одна над другой с подачей питания сверху вниз и подачей промывной воды снизу вверх позволяет обеспечить вывод столько продуктов классификации, сколько цилиндроконических емкостей будет установлено в данной колонне, т.е. расширяются технологические возможности предложенного гидравлического классификатора.

Наличие признака "верхние части входных патрубков соединены со сливной камерой вышележащей цилиндроконической емкости, а нижние части введены соосно в нижележащую цилиндроконическую емкость и выполнены с выпускными окнами и торцовым конусом, выше которых расположены коаксиально установленные концентрические поверхности прямой конусности приемно-разделительной камеры, а ниже - коаксиально установленные концентрические поверхности обратной конусности классифицирующей камеры" позволяет повысить качество выпускаемого продукта классификации по их фракционному составу. Это достигается за счет того, что исходная пульпа в составе гидросмеси с крупными, мелкими, мельчайшими частицами классифицирующего материала и илистыми отходами слива сначала поступает по входному патрубку ограниченного диаметра с весьма значительной скоростью, ударяется о торцевой конус и через выпускные окна патрубка изливается в верхнюю цилиндроконическую емкость. Ввиду того, что площадь поперечного сечения цилиндрической части верхней емкости многократно превышает площадь поперечного сечения входного патрубка исходной пульпы, то при выходе гидросмеси через выпускные окна патрубка скорость резко падает. При этом крупные частицы материала, обладающие достаточно высокой гидравлической крупностью, то есть скоростью своего осаждения, под действием силы своей тяжести выпадают в осадок, осаждаются на концентрических поверхностях обратной конусности классифицирующей камеры, сползают вниз по этим поверхностям в коническую часть этой емкости и выводятся в качестве первого продукта классификации через первый выходной патрубок. В это же время в верхней цилиндроконической емкости за счет подпора пульпы, изливающейся через выпускные окна входного патрубка, образуется восходящий поток гидросмеси, за исключением более крупных частиц. Мелкие, мельчайшие и илистые частицы, а также захваченные ими и крупные частицы в восходящем потоке поднимаются вверх и попадают в зону влияния приемно-разделительной камеры, выполненной в виде коаксиально установленных концентрических поверхностей прямой конусности. Захваченные восходящем потоком гидросмеси крупные частицы ударяются о встречно установленные конусные поверхности, теряют свою скорость и под действием силы тяжести возвращаются вниз, скользят по наклонным поверхностям классифицирующей камеры и выпускаются через конусную часть емкости в патрубок выпуска первого продукта классификации. А в это время мелкие, мельчайшие и илистые частицы в восходящем потоке гидросмеси без крупных частиц проходят между щелей конических поверхностей приемно-разделительной камеры и изливаются на наклонное дно верхней сливной камеры, откуда по сливному патрубку попадают во входной патрубок нижележащей цилиндроконической емкости. В этой емкости происходит аналогичный процесс классификации материала в гидросмеси. Разница состоит в том, что соотношение площадей цилиндрической части второй цилиндроконической емкости и второго входного патрубка приняты такими, чтобы скорость восходящего потока, состоящего их мельчайших и илистых частиц, были бы меньше скорости осаждения мелких частиц, обладающих своей гидравлической крупностью. В этом случае мелкие частицы под действием силы своей тяжести при выходе из второго входного патрубка через выпускные окна ударяются о торцевой конус, скользят по наклонным концентрическим поверхностям классифицирующей камеры, аккумулируется в конической части второй емкости и через второй выходной патрубок выпускаются в качестве второго продукта классификации. Мельчайшие и илистые частицы гидросмеси в восходящем потоке поднимаются вверх, проходят сквозь конические щели второй приемно-разделительной камеры, отбрасывая вниз мелкие частицы, свободно изливаются на дно второй сливной камеры, откуда по сливному патрубку попадают во входной патрубок третьей нижележащей цилиндроконической емкости. В этой емкости происходит аналогичный процесс классификации материала в гидросмеси, который отличается от предыдущих тем, что в качестве третьего продукта классификации выступают мельчайшие частицы, а илистая фракция материала направляется в слив.

Наличие признака "между концентрическими поверхностями прямой и обратной конусности на уровне выпускных окон входных патрубков по примеру цилиндроконической емкости размещены форсунки промывной воды с дополнительной ее подачей по перфорированным радиально-кольцевым трубам, расположенным в каждой цилиндроконической емкости ниже уровня концентрических поверхностей обратной конусности" позволяет повысить эффективность протекания процесса классификации материала в гидросмеси. Это достигается за счет того, что выбрасываемые струи высоконапорной воды из форсунок, установленных с определенным шагом по периферии цилиндрической поверхности каждой емкости и направленных навстречу потоку гидросмеси, выпускаемой через окна входных патрубков, способствуют разжижению пульпы и разделению ее частиц по крупности, обеспечивая условия их менее стесненного выпадения в осадок. Кроме того, регулируя направление струи из форсунок, обеспечивается создание благоприятных условий для протекания восходящих и нисходящих потоков частиц гидросмеси. Подача же струй промывной воды через перфорированные отверстия в кольцевых и радиальных трубах, расположенных ниже классифицирующих концентрических поверхностей обратной конусности каждой емкости обеспечивает "промывку" данного продукта классификации с целью повышения качества за счет "вымыва" некондиционной мелкой части в восходящем потоке и ускорения вывода кондиционной части в конусную часть емкости в нисходящем потоке.

Наличие признака "зазор в щелях между коаксиально установленными концентрическими поверхностями прямой и обратной конусности пропорционален размеру частиц в продуктах классификации в приемно-разделительных и классифицирующих камерах каждой цилиндроконической емкости" позволяет повысить качество выпускаемого продукта классификации. Это обеспечивается за счет того, что более крупные частицы материала характеризуются более высокой гидравлической крупностью, то есть скоростью осаждения. Поскольку пропускная способность классифицирующей и приемно-разделительной камер определяется скоростью нисходящих и восходящих потоков более сгущенной и менее сгущенной гидросмесей, то более высокая крупность частиц материала позволяет использовать и более высокий размер щели между конусными поверхностями обеих камер.

На чертеже представлен общий вид трехпродуктового гидравлического классификатора.

Гидроклассификатор состоит из корпуса 1, в котором установлены одна над другой верхняя 2, средняя 3 и нижняя 4 цилиндроконическая емкость. Каждая емкость включает в свой состав входной патрубок 5 с выпускными окнами 6 и торцевым конусом 7, расположенным по оси цилиндроконической емкости. Внутри цилиндрической части каждой емкости ниже уровня выпускных окон входного патрубка расположены коаксиально установленные концентрические поверхности 8 обратной конусности классифицирующей камеры, переходящие в конусную часть, и выходной патрубок 9 готового продукта классификации. Выше уровня выпускных окон входного патрубка каждой емкости расположены коаксиально установленные концентрические поверхности 10 прямой конусности приемо-разделительной камеры, переходящей в наклонную наружную поверхность сливной камеры 11, обеспечивающих слив гидросмеси из предыдущей цилиндроконической емкости по сливному патрубку 12 во входной патрубок нижележащей емкости. В каждой из цилиндроконических емкостей на уровне выпускных окон входных патрубков между концентрическими поверхностями прямой и обратной конусности по периметру цилиндрической части размещены форсунки 13, запитанные от напорного трубопровода 14 промывной воды. От этого же трубопровода запитаны и перфорированные радиально-кольцевые трубы 15, расположенные в каждой цилиндроконической емкости ниже уровня концентрических поверхностей обратной конусности классифицирующих камер. Слив отходов классификации гидросмеси осуществляется по сливному патрубку 16.

Работа трехпродуктового гидравлического классификатора осуществляется следующим образом.

Гидросмесь по входному патрубку 5 верхней цилиндроконической емкости 2 изливается через выпускные окна 6, ударяясь о торцевой конус 7, и заполняет эту емкость, теряя свою первоначальную скорость до некоторой величины, при которой фракция крупных частиц материала выпадает в осадок. Осаждающиеся крупные частицы скользят по наклонным концентрическим поверхностям 8 обратной конусности классифицирующей камеры, аккумулируются в конусной части емкости 2 и по выходному патрубку 9 выпускаются в виде первого продукта классификации крупной фракции материала. Промывка крупных частиц, осаждающихся в конусной части емкости 2, осуществляется за счет подачи напорной воды из трубопровода 14 по перфорированным радиально-концевым трубам 15. Заполняющая цилиндрическую часть емкости 2 гидросмесь разжижается напорными струями воды из установленных по периметру форсунок 13, в результате чего в емкости образуется восходящий поток гидросмеси, который проходит сквозь щелевые зазоры между концентрическими поверхностями 10 прямой конусности приемно-разделительной камеры. Крупные частицы, захваченные восходящим потоком гидросмеси, ударяются о поверхности прямой конусности и падают вниз, теряя скорость, а мелкие, мельчайшие и илистые частицы в водной среде свободно изливаются на наклонную поверхность сливной камеры 11 и по сливному патрубку 12 с заданной скоростью поступают во входной патрубок 5 средней цилиндроконической емкости 3. В этой емкости выпадают в осадок мелкие частицы, которые, проходя сквозь окна 6, ударяясь о торцевой конус 7 и скользя по концентрическим поверхностям 8, обратной конусности классифицирующей камеры, промываются за счет струй напорной воды из перфорированных радиально-кольцевых труб 15, аккумулируются в конусной части емкости 3 и по выходному патрубку 9 выпускаются в виде второго продукта классификации мелкой фракции материала. Заполняющая цилиндрическую часть емкости 3 гидросмесь разжижается напорной водой из форсунок 13 и образующийся восходящий поток гидросмеси в составе мельчайших и илистых фракций, за исключением мелких частиц, проходит сквозь щели между концентрическими поверхностями 10 прямой конусности приемно-разделительной камеры емкости 3 и свободно изливается на наклонную поверхность сливной камеры 11 и по сливному патрубку 12 с заданной скоростью поступает во входной патрубок 5 нижней цилиндроконической емкости 4. В этой емкости за счет соблюдения необходимой скорости восходящего потока в осадок выпадают мельчайшие частицы, которые, проходя сквозь окна 6, ударяясь в торцевой конус 7 и скользя по концентрическим поверхностям 8 обратной конусности, а также промываясь струями воды из перфорированных радиально-кольцевых труб 15, аккумулируются в конусной части 4 и по выходному патрубку 9 выпускаются в виде третьего продукта классификации мельчайшей фракции материала. Заполняющая цилиндрическую часть емкости 4 илистая фракция проходит сквозь щели между концентрическими поверхностями 10 обратной конусности, обеспечивая возврат мельчайших частиц материала в нижнюю часть емкости 4, захваченных восходящим потоком илистой фракции, свободно изливается на наклонную поверхность сливной камеры 11 и по сливному патрубку 16 сбрасывается в отходы хвостохранилища для отстоя и возврата чистой воды в технологию классификации материала.

В зависимости от качественного и количественного состава исходной гидросмеси и потребности производства предложенный гидроклассификатор может быть выполнен многопродуктовым, причем число продуктов классификации определяется количеством установленных друг над другом цилиндроконических емкостей с классифицирующими и приемно-разделительными камерами и режимом их работы по нисходящим и восходящим потокам.

Технико-экономическая эффективность предложенного изобретения состоит в расширении технологических возможностей гидроклассификатора и повышении качества выпускаемых продуктов.

Формула изобретения

1. Трехпродуктовый гидравлический классификатор, содержащий цилиндрический корпус с размещенными в нем приемно-разделительными и классифицирующими камерами, распределителями промывной воды, входные патрубки исходного питания и выходные патрубки для разгрузки продуктов классификации, отличающийся тем, что приемно-разделительная и классифицирующая камеры каждого из продуктов классификации выполнены в виде независимых установленных одна над другой цилиндроконических емкостей, связанных друг с другом посредством сливных камер, с подачей питания сверху вниз входных патрубков, верхние части которых соединены со сливной камерой вышележащей цилиндроконической емкости, а нижние части введены соосно в нижележащую цилиндроконическую емкость и выполнены с выпускными окнами и торцевым конусом, выше которых расположены коаксиально установленные концентрические поверхности прямой конусности приемно-разделительной камеры, а ниже - коаксиально установленные концентрические поверхности обратной конусности классифицирующей камеры, причем между концентрическими поверхностями прямой и обратной конусности на уровне выпускных окон входных патрубков по периметру цилиндроконической емкости размещены форсунки промывной воды с дополнительной ее подачей по перфорированным радиально-кольцевым трубам, расположенным в каждой цилиндроконической емкости ниже уровня концентрических поверхностей обратной конусности.

2.Трехпродуктовый гидравлический классификатор по п.1, отличающийся тем, что зазор в щелях между коаксиально установленными концентрическими поверхностями прямой и обратной конусности пропорционален размеру частиц в продуктах классификации в приемно-разделительных и классифицирующих камерах каждой цилиндроконической емкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1