2.1. Обладнання для гідравлічної класифікації
Призначення, типи, сфери застосування.
Устаткування для класифікації здійснює процес поділу суміші мінеральних зерен на окремі класи крупності по швидкостях їхнього падіння в нерухомому чи рухомому середовищі (воді або повітрі).
Машини й апарати для гідравлічної класифікації називаються класифікаторами, для поділу в повітряному середовищі - повітряними сепараторами.
Крупність матеріалу, що піддається гідравлічній класифікації, не перевищує 3-4 мм для руд й 13 мм для вугілля.
При падінні тіла в рідині під дією сили ваги на тіло впливають архимедова сила й сила гідравлічного опору середовища. Остання в основному залежить від швидкості падіння тіла. Швидкості руху часток, що мають однакові розміри, але різну густину, будуть різними.
Падіння часток у воді може бути вільним і стисненим. Швидкість осадження в другому випадку завжди менше, розходження тим більше, чим більше вміст твердого в одиниці об'єму пульпи.
Гідравлічна класифікація відбувається у висхідних, горизонтальних, похилих і відцентрових потоках води.
Частки, що осідають у потоці, називаються пісками, а дрібні частки, які зносяться потоком води - зливом. Граничним називають розмір зерна, по якому відбувається поділ зерен за крупністю: більші йдуть у піски, дрібніші - у злив.
Машини для гідравлічної класифікації розрізняються в такий спосіб:
-за видом поділу продуктів:
- гравітаційні;
- відцентрові;
-за способом видалення грубозернистої (піскової) фракції:
- механічні (із примусовим розвантаженням);
- гідравлічні (із самопливним розвантаженням).
Механічні класифікатори із гравітаційним поділом конструктивно діляться на рейкові, спіральні, дражні, чашові спірально-лопатеві (гідросепаратори), елеваторні (багер-зумпфи) та ін.
Гідравлічні класифікатори підрозділяються на згущувальні конуси (піскові й шламові), пірамідальні відстійники й струминні згущувачі.
До відцентрових конструкцій можна віднести центрифуги з механічним розвантаженням, гідроциклони й пневматичні класифікатори (сепаратори) із самопливним розвантаженням.
Особливості конструкцій.
В елеваторних класифікаторах вихідна пульпа надходить у залізобетонну ємність 1 (рис. 2.1), де похило розташований елеватор 3 у вигляді нескінченного ланцюга з ковшами 2. Важкі частки під дією гравітаційних сил осідають на дно й елеватором транспортуються нагору. Вода з ковшів елеватора виходить через отвори в стінках. Легкі фракції йдуть через зливний поріг для подальшої обробки.
Конструкції елеваторних класифікаторів досить громіздкі, мають значну висоту. Необхідність у залізобетонних ємностях й елеваторах робить їх досить дорогими.
Об’ємна продуктивність елеваторного класифікатора визначається за формулою
,
м3/г,
де qo – питома об’ємна продуктивність (qo = 25-30
м3/гм2);
F - площа дзеркала класифікатора, м2.
Найпоширенішим видом механічних класифікаторів є спіральні класифікатори. Принцип дії їх аналогічний елеваторним, в якості робочого органа використовується одна або дві спіралі, що обертаються за допомогою приводного механізму в похилому корпусі (кориті) півкруглого перетину.
Спіральні класифікатори характеризуються діаметром спіралі й довжиною корита. Спіралі звичайно двозахідні, крок спіралі дорівнює 0,5-0,6 її діаметра. Кут установки корита 18-24º, зовнішня частина спіралі виконується з вибіленого або зносостійкого чавуну.
Рис. 2.1. Схема елеваторного класифікатора:
1 – ємність; 2 – ковші; 3 - елеватор
Великі частки осідають на дно (швидкість їхнього падіння вище швидкості потоку пульпи) і транспортуються спіраллю нагору до піскового розвантажувального пристрою. Дріб'язок іде в злив.
Спіраль може бути занурена в пульпу - для одержання тонкого зливу (тонше 0,2 мм й 65-95% класу -0,074 мм), або підніматися верхньою частиною над пульпою - для одержання грубозернистого зливу (крупністю 0,2-0,8 мм). Спіраль кріпиться до вала кронштейнами по зовнішньому діаметрі.
Максимальна крупність живлення легких конструкцій - 6 мм, важких -12 мм.
Зміна густини пульпи змінює швидкість осадження твердих часток й, як наслідок, якість зливу.
Зупинка класифікаторів здійснюється без звільнення корита від пісків, але перед запуском спіраль піднімають, а потім поступово опускають для уникнення поломки.
На рис. 2.2 наведений загальний вид односпірального класифікатора з незануреною спіраллю.
Усередині корита 1 поміщена спіраль 7, закріплена на валу. Корито нерухомо закріплене на сталевій рамі зварної конструкції. Спіраль одержує обертання від приводу, що складається з електродвигуна 5, редуктора 6 і зубчастої передачі 3. Спіраль має верхню й нижню опори. Підйом спіралі у верхнє положення здійснюється гвинтом, що приводиться у рух електродвигуном 8 через редуктор 9. Пульпа в класифікатор надходить через прийомний карман 13. Крупні зерна матеріалу (піски) осідають на дно корита, переміщаються спіраллю нагору й розвантажуються через поріг у пісковий жолоб 2 класифікатора. Дрібні зерна (злив) переливаються через зливний поріг 15 і патрубком 11 спрямовуються на збагачення.
Корито класифікатора зварене з листової сталі товщиною 8-12 мм і для жорсткості окантовано куточками. У нижній частині корито має люк 12 для випуску пульпи при зупинках машини на ремонт і чищення.
Спіраль класифікатора являє собою вал, виготовлений з товстостінної труби, у верхній кінець якої вставлений хвостовик. Інший кінець вала розточений під стакан нижньої опори. На валу хомутами закріплені кронштейни, до яких кріпиться стрічка спіралі, зібрана з окремих сегментів. По зовнішньому периметрі стрічки болтами закріплена футеровка зі зносостійкого вибіленого чавуну.
Рис. 2.2. Односпіральний класифікатор:
1 – корпус (корито); 2 – жолоб для розвантаження пісків; 3 – зубчаста передача приводу спіралі; 4 – вісь повороту площадки приводу; 5 – електродвигун спіралі; 6 – редуктор; 7 – спіраль; 8 – електродвигун механізму підйому спіралі; 9 – редуктор; 10 – конічна шестірня; 11 – зливний патрубок; 12 – аварійний люк; 13 – прийомний карман
Футеровкою корита служить природна постіль (рудна подушка), утворена в зазорі між футеровками спіралі й днищем корита. Її товщина звичайно становить 50-150 мм і залежить від типорозміру класифікатора.
Нижня опора спирали постійно занурена в пульпу, тому її надійність і довговічність у значній мірі залежить від якості ущільнення.
Спіральні класифікатори відрізняються простотою конструкції в порівнянні з іншими механічними установками, можливістю зупинки й пуску під навантаженням, значним нахилом днища, що дозволяє здійснювати самостійне транспортування пісків.
Продуктивність спіральних класифікаторів (по твердому в зливі) можна розраховувати за наступними формулами (відповідно для машин з незануреною й із зануреною спіраллю), т/добу
а по пісках, т/добу
Діаметр спирали класифікатора (відповідно для машин з незануреною й зануреною спіраллю), м
де 
- число спіралей;
- поправочні коефіцієнти, що вибираються
по
таблицям в залежності від типу класифікатора,
максимальної крупности зливу, густини матері-
алу й співвідношення рідкого до твердого в
пульпі;
- діаметр спирали, м;
- частота обертання спирали, об/хв.
У табл. 2.1 й 2.2 наведені основні технічні характеристики деяких конструкцій спіральних класифікаторів.
Таблиця 2.1