Гидроклассификатор

 

Изобретение относится к оборудованию для гидравлической классификации частиц твердого материала в потоке гидросмеси и может быть использовано в горнодобывающей, химической, строительной и других отраслях промышленности. Классификатор включает корпус с камерой классификации, состоящей из нескольких концентрично расположенных цилиндров, входной патрубок пульпы, смесительную камеру, разгрузочные и сливные отверстия. Каждый из цилиндров классификатора соединен с коническим днищем, образуя цилиндроконическую емкость. Цилиндры отделены друг от друга цилиндрическими обечайками и коническими перемычками. В верхней части цилиндроконических емкостей установлены радиальные ребра и ряд концентрических конусных поверхностей. Подача воды осуществляется через кольцевые трубопроводы, расположенные под концентрическими конусными поверхностями. Устройство позволяет повысить эффективность классификации материала и однородность получаемых классов. 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для гидравлической классификации частиц твердого материала в потоке гидросмеси и может быть использовано в горнодобывающей, химической, строительной и других отраслях промышленности.

Известен гидравлический классификатор для разделения твердых частиц на фракции при перемещении их в потоке жидкости, включающий корпус, выполненный в виде усеченного конуса, патрубка для подачи исходного материала и воды и приспособления для удаления продуктов разделения, причем в корпусе установлены концентрично расположенные усеченные конуса (см. а.с. N 221595, кл. B 03 B 5/62, опубл. 17.07.68).

Недостатком известного классификатора является то, что с его помощью производится только отмывка крупной фракции материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический классификатор, включающий камеру классификации с входным патрубком, сливным и разгрузочным отверстием, в котором камера классификации выполнена с несколькими концентрично установленными в ней цилиндрами (см. а. с. N 230046, кл. B 03 B 5/62, опубл. 30.10.68).

Недостатком этого технического решения является низкая эффективность извлечения, ограниченная выпуском одной фракции твердых частиц материала.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности гидроклассификации за счет расширения выпуска нескольких фракций материала в одной конструкции.

Для решения этой задачи в известном гидравлическом классификаторе, включающем корпус с камерой классификации в составе нескольких концентрично расположенных в порядке увеличения диаметров цилиндров, входного патрубка пульпы, смесительной камеры, разгрузочных и сливных отверстий, согласно изобретению цилиндры классификатора отделены друг от друга цилиндрическими обечайками и коническими перемычками, каждый из цилиндров классификатора соединен с коническим днищем с образованием цилиндроконической емкости с разгрузочным отверстием, в верхней части каждой цилиндроконической емкости установлены радиальные ребра и ряд концентрических конусных поверхностей, размер щели между которыми кратен размеру осаждаемых частиц твердого материала по фракциям, ниже концентрических конусных поверхностей размещены кольцевые перфорированные трубопроводы подачи подпорной воды, причем напротив входного патрубка установлен конический рассекатель пульпы, а сливные отверстия выполнены в днище корпуса.

Наличие признака "цилиндры классификатора отделены друг от друга цилиндрическими обечайками и коническими перемычками, каждый из цилиндров классификатора соединен с коническим днищем с образованием цилиндроконической емкости с разгрузочным отверстием" позволяет в рамках единой конструкции классификатора создать, например, классификационно-смесительные камеры для осаждения и последующего выпуска частиц твердого материала крупных, средних и мелких фракций с одновременным выводом осветленной воды на базе использования нисходящих и восходящих потоков пульпы. Это достигается за счет того, что пульпа из входного патрубка сначала со значительной скоростью входит в цилиндрическую емкость первой цилиндроконической емкости, в результате чего за счет действия силы тяжести и подпора в ней происходит осаждение крупных частиц твердого. Осаждаясь и встречая на своем пути сопротивления, а также подхваченные подпором чистой воды, средние и мелкие частицы вместе с водой меняют направление своего движения и выносятся вверх в цилиндрическую часть первой классификационной камеры, проходят между ее радиальными ребрами и изливаются из первого цилиндра в пространство между стенкой первого цилиндра и внутренней стенкой первой цилиндрической обечайки, достигая конической перемычки. Поскольку напор пульпы уменьшается, а площадь поперечного сечения кольца между внешней поверхностью первого цилиндра и внутренней поверхностью первой цилиндрической обечайки увеличивается, то пульпа без крупной фракции огибает низ первой цилиндрической обечайки и с еще меньшей скоростью входит с изменением направления в кольцевое пространство между внешней поверхностью первой цилиндрической обечайки и внутренней поверхностью второго цилиндра. За счет разности скоростей подъема воды и подпора и силы тяжести частиц твердого материала происходит выпадение в осадок частиц средней фракции, которые скатываются во вторую цилиндроконическую емкость. За счет подпора воды пульпа в составе легкой фракции поднимается вверх в пространство между внешней поверхностью первой цилиндрической обечайкой и ребристой внутренней поверхностью второго цилиндра и изливается в пространство между внешней поверхностью второго цилиндра и внутренней поверхностью второй цилиндрической обечайкой, достигая конической перемычки и встречая на своем пути сопротивления. Поскольку площадь поперечного зазора между внешней поверхностью второй цилиндрической обечайки и ребристой внутренней поверхностью третьего цилиндра резко возрастает, то скорость движения пульпы резко падает, в результате чего выпадают в осадок частицы твердого материала мелкой фракции, которые скатываются вниз в третью цилиндроконическую емкость. При этом поток осветленной воды огибает низ второй цилиндрической обечайки, меняет направление своего движения, за счет подпора чистой воды поднимается вверх, изливается через верхнюю кромку третьего цилиндра и поступает на днище корпуса для последующего вывода из системы через сливные отверстия. Такое исполнение классификатора позволяет увеличить количество выпускаемых фракций частиц твердого материала, то есть повысить эффективность его использования.

Наличие признака "в верхней части каждой цилиндроконической емкости установлены радиальные ребра и ряд концентрических конусных поверхностей, размер щели между которыми кратен размеру осаждаемых частиц твердого материала по фракциям" позволяет повысить качество фракционного состава в каждой из цилиндроконических емкостей. Это достигается за счет того, что использование продольных радиальных ребер в цилиндрической части классификационной камеры увеличивает сопротивление движению пульпы, а наклонные щели между конусными поверхностями способствуют разделению пульпы на жидкую и твердую фазу, причем твердая фаза осаждается на наклонную плоскость и сползает вниз, а верхняя жидкая фаза перемещается вверх над твердой фазой. При этом, чем меньше частица твердого материала по своим размерам, тем меньше зазор между радиальными ребрами и щель между концентрическими конусными поверхностями.

Наличие признака "ниже концентрических конусных поверхностей размещены кольцевые перфорированные трубопроводы подачи подпорной воды" позволяет повысить эффективность протекания процесса осаждения частиц с использованием эффекта встречных потоков. При этом, если более крупные и тяжелые частицы материала под действием силы своей тяжести падают вниз с определенной скоростью (называемой гидравлической крупностью), то более легкие частицы, которые не входят в состав данной фракции, подхватываются встречными струями частой воды из отверстий кольцевых труб и выносятся вверх для перелива в следующую классификационно-осадительную камеру.

Наличие признака "напротив входного патрубка установлен конический рассекатель пульпы, а сливные отверстия выполнены в днище корпуса" позволяет снизить скорость движения пульпы с целью уменьшения турбулентности потока и увеличения осадительной способности классификатора, а также улучшения условий вывода осветленной воды из системы.

На фиг. 1 представлен общий вид гидроклассификатора, на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - сечение по А-А на фиг. 1.

Гидроклассификатор состоит из корпуса 1, в составе центрально расположенного входного патрубка 2 исходной пульпы и концентрично расположенных в порядке увеличения диаметров цилиндров 3,4 и 5, соединенных с коническими днищами 6, 7 и 8 с разгрузочными отверстиями 9, 10 и 11, образующими цилиндроконические емкости, которые выполняют классификационные и смесительные функции. Между цилиндрами размещены цилиндрические обечайки 12 и 13. В каждой цилиндроконической емкости установлены радиальные ребра 14, 15 и 16, конические перемычки 17 и 18, а также ряд концентрических конусных поверхностей 19, 20 и 21, размер щели между которыми кратен размеру осаждаемых частиц твердого материала. Ниже концентрических конусных поверхностей размещены кольцевые перфорированные трубопроводы 22, 23 и 24 для подачи чистой воды от магистрали 25. Напротив входного патрубка исходной пульпы установлен конический рассекатель 26, а в днище корпуса предусмотрены сливные отверстия 27.

Гидроклассификатор работает следующим образом: от магистрали 25 подают под напором чистую воду, которая поступает в кольцевые перфорированные трубопроводы 22, 23 и 24 и создает регулируемые восходящие потоки. Пульпа под напором поступает в патрубок 2 и с помощью рассекателя 26 распределяется на ряде концентрических конусных поверхностей 19. Вследствие резкого расширения площади поперечного сечения пространства между внешней поверхностью патрубка 2 и внутренней поверхностью цилиндра 3 скорость пульпы также резко падает, поэтому крупные частицы твердого материала выпадают в осадок, скользят между концентрическими конусными поверхностями 19, падают на днище 6 смесительной камеры и концентрируются под разгрузочным отверстием 9. В дальнейшем поток пульпы освободившись от крупной фракции материала и под действием восходящих струй чистой воды из кольцевого перфорированного трубопровода 22, проходит между наклонными коническими поверхностями 19, поднимается между ребрами 14, изливается через верхнюю кромку цилиндра 3 в пространство между внешней поверхностью цилиндра 3 и внутренней поверхностью обечайки 12 на конусную перемычку 17 и на ряд концентрических конусных поверхностей 20. Поскольку площадь поперечного сечения зазора между цилиндрами 12 и 13 больше, чем между цилиндрами 3 и 12, то скорость движения пульпы резко падает, обеспечивая выпадение в осадок средней фракции частиц твердого материала. Эти частицы средней фракции под действием силы тяжести с соответствующей им гидравлической крупностью скользят по наклонным концентрическим конусным поверхностям 20, падают на днище 7 смесительной камеры и концентрируются под разгрузочным отверстием 10. В дальнейшем поток пульпы, освободившись и от средней фракции частиц твердого материала, под действием восходящих струй чистой воды из кольцевого перфорированного трубопровода 23, проходит между рядом наклонных конических поверхностей 20, поднимается в пространство между ребрами 15 цилиндра 4, изливается через верхнюю кромку цилиндра 4 в пространство между внешней стенкой цилиндра 4 и внутренней поверхностью цилиндрической обечайки 13 на коническую перемычку 18 и на ряд 21 концентрических конусных поверхностей. Поскольку площадь поперечного зазора между цилиндрами 13 и 5 больше, чем между цилиндрами 4 и 13, то скорость движения пульпы резко замедляется, обеспечивая выпадение в осадок мелкой фракции частиц твердого материала. Эти частицы мелкой фракции под действием силы своей тяжести с соответствующей им гидравлической крупностью скользят по наклонным концентрическим конусным поверхностям ряда 21, падают на днище 8 смесительной камеры и концентрируются под разгрузочным отверстием 11. В дальнейшем поток осветленной воды в присутствии неуловленной глинистой фракции, освободившись и от мелкой фракции частиц твердого материала, под действием восходящих струй чистой воды из кольцевого перфорированного трубопровода 24, проходит между наклонными коническими поверхностями ряда 21, поднимается в пространство между ребрами 16 цилиндра 5, изливается через верхнюю кромку цилиндра 5 в пространство между внешней стенкой цилиндра 5 и внутренней стенкой цилиндрического корпуса 1 на его днище и через сливные отверстия 27 выводится из системы в отстойник для последующего использования в магистрали 25 подачи чистой подпорной воды.

Технико-экономическая эффективность предложенного гидроклассификатора состоит в более полном извлечении из пульпы частиц твердого материала с разделением их на крупные, средние и мелкие фракции при сравнительной простоте конструктивного исполнения и высоком качестве однородности получаемой продукции.

Формула изобретения

Гидроклассификатор, включающий корпус с камерой классификации в составе нескольких концентрично расположенных в порядке увеличения диаметров цилиндров, входного патрубка пульпы, смесительной камеры, разгрузочных и сливных отверстий, отличающийся тем, что цилиндры классификатора отделены друг от друга цилиндрическими обечайками и коническими перемычками, каждый из цилиндров классификатора соединен с коническим днищем с образованием цилиндроконической емкости с разгрузочным отверстием, в верхней части каждой цилиндроконической емкости установлены радиальные ребра и ряд концентрических конусных поверхностей, размер щели между которыми кратен размеру осаждаемых частиц твердого материала по фракциям, ниже концентрических конусных поверхностей размещены кольцевые перфорированные трубопроводы подачи подпорной воды, причем напротив входного патрубка установлен конический рассекатель пульпы, а сливные отверстия выполнены в днище корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3