§ 3. Классификация

В практике обогащения преимущественное применение получи­ла гидравлическая классификация, т. е. классификация в водной среде.

Классификацию применяют для разделения материала на гото­вые продукты или продукты, направляемые на последующие про­цессы обогащения, и является обязательной операцией в процессе тонкого измельчения.

Процесс гидравлической классификации основан на законах падения тел в водной среде. Зерно минерала в жидкой среде стре­мится падать вниз под влиянием силы тяжести. В то же время оно при падении встречает сопротивление со стороны жидкости. От разницы сил тяжести и сопротивления жидкости зависит ско­рость падения твердого тела. Сопротивление среды зависит от скорости движения, объема и формы зерна.

Описанный характер падения зерен в жидкости относится к случаям движения отдельных зерен в разбавленных пульпах, ког­да они падают без взаимного влияния одного зерна на другое, т. е. в условиях свободного падения. Зерна в пульпе находятся на близких расстояниях одно от другого и падают в жидкости не оди­ночно, а группами, замедляя взаимное движение, т. е. в условиях стесненного падения. Скорости движения зерен в этих услови­ях всегда меньше скоростей движения в условиях свободного па­дения. Изменение скоростей зависит от содержания твердого в пульпе.

При гидравлической классификации разделение на фракции или классы по крупности осуществляют путем создания необходи­мых восходящих потоков жидкости, равных скорости падения зер­на, по которому идет разделение (граничное зерно), или путем со­здания определенного времени осаждения зерен при движении их в горизонтальном потоке жидкости.

В первом случае зерна, имеющие конечную скорость падения больше скорости восходящего потока, будут опускаться вниз и осаждаться, а зерна, имеющие меньшую скорость падения, будут уноситься потоком в слив.

Во втором случае более тяжелые зерна будут осаждаться за определенный период горизонтального движения жидкости, а лег­кие частицы будут уходить с потоком.

§ 4. Гидроциклоны и механические классификаторы

Аппараты, в которых осуществляется классификация измель­ченного материала, называют классификаторами. Гидравлически­ми называют классификаторы, в которых разделение частиц осу­ществляется в воде без прямого механического воздействия на них. Классификаторы, в которых имеются механизмы с прямым воздействием на разделяемые частицы, называют механическими.

Гидравлические классификаторы применяют для разделения зерен разных размеров и плотности – по равнопадаемости, зерен с одинаковой плотностью – по крупности, зерен одинакового раз­мера – по плотностям и для обезвоживания.

Камерные классификаторы (рис. ХХ.4) со стесненным падением зерен применяют для классификации материала крупностью 3÷ 0,2 мм. Они имеют форму желоба, расширенного в сторону дви­жения материала. Нижняя часть желоба состоит из нескольких пирамидальных карманов, суживающихся внизу. В этих углуб­лениях образуется зона стесненного паления зерен, в которой происходит классификация. Углубления заканчиваются гидравлическими камера­ми. Для разрыхления оседающего мате­риала в камерах вращаются лопастные мешалки с частотой 1÷1,5 мин^-1.

Рис. ХХ.4. Камерный классификатор для стесненного падения зерен:

1– осадительная камера; 2 – вал; 3 – загрузочный желоб; 4 – сливной желоб

Рис. ХХ.5. Схема потоков пульпы в гидроциклоне: 1– внешний поток; 2– вну­тренний поток; 3 – воздушный столб; 4– слой крупных зерен

Для создания восходящего потока в гидравлические камеры классификатора поступает под напором вода с регулируе­мой скоростью. Восходящий поток воды выносит мелкие зерна материала из скопления оседающих крупных зерен. Разгрузка осевшего материала произво­дится в нижней части камеры, куда он поступает через периодически открываю­щееся отверстие в верхней части ка­меры.

При классификации получают песковые продукты по числу камер классифи­катора и тонкий класс в сливе последней камеры.

Гидроциклонами называют классификаторы цилиндрической формы, в которых классификация производится при воздействии центробежных сил.

Исходный материал поступает в гидроциклон под давлением, где пульпа приобретает центробежное ускорение, в результате че­го более крупные и тяжелые частицы движутся по периферии ко­нуса, образуя спиральный, сжимающийся книзу поток, который в определенной точке конуса раздваивается. Внутренний поток (рис. ХХ.5), состоящий из жидкости и крупных зерен минералов, продолжает опускаться по спирали вниз и выходит из гидроцик­лона через разгрузочное отверстие. Внешний поток, состоящий из жидкости и тонких частиц минералов, движется вверх к сливно­му отверстию и удаляется из гидроциклона.

Гидроциклоны получили широкое применение на обогатитель­ных фабриках. С их помощью производится тонкая классифика­ция пульп в циклах измельчения, классификация с целью удале­ния шламов и обогащения классифицируемого продукта и т. д.

Достоинствами гидроциклонов по сравнению с другими классифицирующими аппаратами являются: простота конструкции, компактность и невысокая стоимость установки, удобство регу­лировки и простота обслуживания.

Механические классификаторы, как правило, представляют со­бой сосуд или ванну, в которой помещен перемешивающий пульпу и удаляющий осевшие частицы механизм. Имеются конструкции классификаторов, в которых процесс разделения усиливается ви­брациями и подачей воды под напором.

В реечных классификаторах пески, осевшие на дно, удаляютсягребками через открытый борт классификатора, а тонкие частицы в виде слива уходят через порог.

В спиральных классификаторах перемешивающим пульпу ме­ханизмом являются вращающиеся спирали, которые одновременно транспортируют пески к разгрузочному порогу ванны классифи­катора.

Преимущества спиральных классификаторов по сравнению с реечными заключаются в простоте конструкции аппарата и осо­бенно приводного механизма, в возможности остановок и после­дующего пуска классификаторов без выпуска песков.