Учебное пособие 2180

Рис. 1.3. Конусный классификатор с автоматической разгрузкой: 1 – корпус; 2 – цилиндр загрузочный; 3 – диафрагма; 4 – поплавок; 5, 7 – тяги; 6, 8 - рычаги верхний и нижний; 9 – клапан шаровой; 10 – желоб сборный; 11 – пружина; 12 – противовес; 13 – цилиндр

Вследствие этого всплывает поплавок и предельно раскрывается выпускное отверстие.

Основные принципы работы установки следующие:

1.Обеспечение формирования заданного зернового состава песка путем смешивания потоков песчаных гидросмесей, выходящих из камер классификатора.

2.Получение стабильного зернового состава шихтованного песка независимо от изменения производительности и крупности исходного материала.

3.Исключение возможности потерь в отходы лимитирующих фракций песка независимо от перераспределения их в процессе работы установки.

Установка производит три технологические операции:

1.Разделение исходной песчаной смеси на фракции.

2.Смешение этих фракций в требуемых пропорциях.

3.Обезвоживание готовых продуктов.

Рассмотренные камерный и конусный гидроклассификаторы, как по качеству готовой продукции, так по производительности не удовлетворяют высоким требованиям, предъявляемым, например, к песку, применяемому в качестве

12

дения в восходящих потоках воды. Вода под давлением подается снизу в камеры, проходит через щели решетки (рис. 1.5) и, поднимаясь вверх, выносит частицы песка, скорость падения которых меньше скорости восходящих потоков воды.

Получение фракций требуемых размеров производится путем регулирования подачи количества воды в классификационные камеры.

Разгрузка песка из классификационных камер 4 происходит при постоянной заданной плотности пульпы, что обеспечивает выход продукта из камер со стабильным зерновым составом и плотностью.

Принцип работы автоматических разгрузочных устройств, выдающих четыре фракции песка стабильной гранулометрии с постоянной обводненностью, позволяет применить объемное дозирование этих фракций непосредственно после классификации. Для этого под классификационными камерами устанавливается шихтующее устройство, состоящее из распределительных механизмов 5, дозировочных бункеров 6 и смесительной камеры-лотка 7.

Распределительные механизмы направляют продукты классификации в соответствующий дозировочный бункер. Дозировочные бункера состоят из восьми емкостей, расположенных в два ряда.

В нижней части каждый бункер имеет горловину и фланец для крепления разгрузочного клапана. Между двумя рядами бункеров расположен наклонный лоток 8, по которому отводятся излишки всех фракций. Внутри лотка имеются вваренные пальцы и козырьки, дающие возможность помещать внутрь дополнительный лоток для получения из излишков двух фракций песка.

На внешних вертикальных стенках бункеров 6 по высоте имеются отверстия для установки датчиков сигнализатора уровня, фиксирующих определенный объем собираемого продукта. Датчики на бункерах устанавливаются так, чтобы обеспечить пропорциональность объемов дозируемых гидросмесей заданным соотношением соответствующих фракций в требуемой шихте.

Ряды дозировочных бункеров работают поочередно. Из камер классификатора отдельные фракции песка с помощью распределительных механизмов направляются в соответствующий дозировочный бункер работающего ряда.

При наполнении материалом одного из бункеров до фиксируемого датчиком уровня его распределительный механизм автоматически переводит поворотную воронку в среднее положение и затем направляет данную фракцию по наклонному лотку в спиральный классификатор немодулированного песка для обезвоживания. При наполнении следующего бункера до заданного уровня его поворотная воронка также переходит в среднее положение, и излишки этой фракции поступают в спиральный классификатор немодулированного песка. После наполнения последнего бункера работающего ряда независимо от очередности их наполнения распределительные механизмы всех камер переходят в следующее рабочее положение – на заполнение второго ряда дозировочных бункеров. Начинается новый цикл. Одновременно открываются клапаны выпускных отверстий первого ряда бункеров, и гидропесчаная смесь поступает в смесительный лоток 7, где она перемешивается и равномерно направляется в

15

спиральный классификатор 9 для обезвоживания готовой шихтованной смеси. Излишки подаются в спиральный классификатор 10. В спиральных классификаторах как шихтованная смесь, так и излишки по фракциям окончательно перемешиваются, обезвоживаются до 12 – 18 % и выдаются по назначению. Весь процесс обогащения песка на установке происходит автоматически и управляется с одного пульта, расположенного в кабине оператора. На пульте управления имеются пневматическая схема (табло) с сигнальными лампочками, позволяющая контролировать весь технологический процесс получение смеси песка требуемого зернового состава. Автоматическое управление предусматривает необходимую блокировку механизмов при нарушении процесса.

Для измерения плотности пульпы в каждой классификационной камере 1 (рис. 1.5) устанавливается гидростатическая трубка 2. По мере накапливания взвешенных частиц в камере плотность пульпы увеличивается и вследствие этого поднимается уровень воды в гидростатической трубке.

Рис. 1.5. Схема классификации камеры:

1 – камера; 2 – трубка гидростатическая; 3,4 – верхние и нижние датчики уровня; 5 – поплавок; 6 – решетка; 7 – клапан разгрузочный

На каждой гидростатической трубке установлено по датчику индукцион-

16

ного типа. Датчик имеет верхнее 3 и нижнее 4 кольцо с обмотками и плавающий внутри трубки поплавок 5 с ферритовой пластинкой. Когда уровень воды в гидростатической трубке дойдет до верхнего датчика, через систему реле подается сигнал на открытие разгрузочного отверстия классификационной камеры. По мере разгрузки плотность пульпы в камере уменьшается, уровень воды, а также поплавок, находящийся внутри гидростатической трубки, опускаются. Как только поплавок дойдет до нижнего кольца датчика, система автоматического управления дает команду на закрытие разгрузочного отверстия. Начинается новый цикл работы камеры, и рабочий процесс продолжается.

Меняя расстояние между верхним и нижним кольцами датчика на гидростатической трубке и расположение их по высоте трубки, можно менять продолжительность цикла работы камеры и плотность разгружаемой пульпы. В нижней части камеры установлены решетка 6 и разгрузочный клапан 7.

Каждый распределительный механизм (рис. 1.6) состоит из армированного металлической спиралью 1 рукава, внизу которого шарнирно подвешена поворотная воронка 2, и пневмоцилиндра 3 с рычажной системой. Пневмоцилиндр разделен на две части и имеет два поршня, что обеспечивает три фиксированных положения поворотной воронки.

Рис. 1.6. Механизм распределительный:

1 – спираль; 2 – воронка поворотная; 3 – пневмоцилиндр

Разгрузочный клапан дозировочного бункера состоит из корпуса 1 (рис. 1.7), внутри которого проходит труба 2 для подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндр 3. Шток 4 с поршнем 5 закреплен неподвижно во фланце крепления клапанного устройства и имеет сверление для подачи воздуха. Пневмоцилиндр 3 на верхнем конце имеет клапан 6, служащий затвором.

Приборы настраиваются так, чтобы плотность разгружаемой пульпы бы-

17

ла примерно одинакова для всех камер и равна соотношению Т : Ж= 1 :1 . Излишки воды вместе с частицами песка размером меньше граничного зерна последней камеры переливаются через боковые проемы и задний борт желоба классификатора, а затем через сливные карманы отводятся из классификатора.

Рис. 1.7. Клапан разгрузочный: 1 – корпус; 2 – труба; 3 – пневмоцилиндр; 4 – шток; 5 – поршень; 6 – клапан-затвор

Скорость восходящей струи в камерах классификации принимается равной скорости стесненного падения, отнесенной к общей площади камеры. И.Н. Качан рекомендует определять скорость, cм/c, восходящей струи по формуле,

где dгр – размер граничного зерна в камере, см; γ – плотность частиц материала, г/см3;

k – коэффициент разрыхления (содержание по объему в камере жидкой фазы в долях единицы), его следует принимать равным 0,725;

d и d0– постоянные величины для материалов данной крупности, определяются по табл. 1.2.

Скорость восходящих потоков воды в каждой камере можно определять по формуле,

18

Производительность гидроклассификатора для каждой камеры можно определить по формуле

где q – удельная производительность для данной границы разделения т/м2·ч; F– площадь осаждения для данной камеры, м2;

К – выход готового продукта.

Производительность классификатора по выпуску готового продукта может быть также определена по формуле

где F– площадь осаждения для данной камеры, м2; υcтр– скорость восходящей струи, см/с;

γ – плотность частиц, г/см3;

kфр – выход фракции, освобождающейся в данной камере, %; kр – коэффициент разрыхления, kр = 0,725.

Гидравлические классификаторы вертикального типа с восходящей струей воды

Существуют гидравлические классификаторы вертикального типа, в которых пульпа подается навстречу восходящему потоку воды; перпендикулярно восходящему потоку и в одном с ним направлении. Необходимо отметить, что наиболее рациональной является работа классификатора с восходящим потоком воды. В этом случае прямоточное движение струй воды способствует снижению турбулентности и вихреобразования.

К наиболее известным отечественным классификаторам вертикального типа относятся классификаторы ВНИИГСа и ВНИИЖелезобетона.

19

Рис. 1.8. Классификатор вертикальный с восходящим потоком воды и пульпы сверху вниз: а – технологическая схема; б – общий вид;

1– бак-дозатор; 2– конус-регулятор; 3–труба слива; 4–диффузор; 5–распределитель смеси; 6–поплавок; 7– камера приемнораспределительная; 8–труба сливная; 9– труба кольцевая; 10 –ребра; 11–камера классификационная; 12 –камера осадительно-разгрузочная; 13– устройство разгрузочное; 14–трубопровод чистой воды; 15–датчики затвора; 16 –привод затвора

Схема гидроклассификатора типа ГК с восходящим потоком воды, разработанная в ВНИИЖелезобетоном, представлена на рис. 1.8. Гидроклассификатор предназначен для разделения песка на две фракции (класса). Если количество фракций требуется увеличить, устанавливается последовательно несколько классификаторов. Гидроклассификатор состоит из бака-дозатора 1, сечение выпускного отверстия которого можно регулировать посредством конуса 2, трубы 3 для слива избытка гидросмеси.

Пульпа поступает из бака-дозатора в диффузор 4, предназначенный для гашения кинетической энергии исходной гидросмеси. В нижней части диффузора установлен распределитель гидросмеси 5, направляющий пульпу на поплавок 6, который обеспечивает плавный переход нисходящего потока гидросмеси в восходящий.

Далее пульпа поступает в приемно-разделительную камеру 7. Двигаясь вверх по кольцевому пространству камеры 7, пульпа приобретает скорость, при которой мелкая фракция выносится из классификатора и отводится по сливной трубе 8, а крупная осаждается.

В приемно-разделительной камере установлены ребра-успокоители 10, назначение которых – предупреждать возникновение турбулентных потоков в зоне разделения песка. Окончательная классификация песка осуществляется в

20