книги из ГПНТБ / Циперович, М. В. Обогащение углей в тяжелых суспензиях

диаметра.

В настоящее время разработаны конструкции трехпродуктовых гидроциклонов для получения в одном аппарате трех продуктов обогащения — концентрата, промпродукта и породы.

Такой гидроциклон [56] разработан институтом «Механобрчермет» диаметром 350 и 500 мм для обогащения железных и мар­ ганцевых руд (рис. 85). Питание подается в гидроциклон через

Рис. 81. Наклонный гидроциклон для переобогащения промпродукта: 1 — сменная насадка; 2 — крышка; 3 — рама

тангенциально установленный патрубок, сечение прямоугольного отверстия которого на входе в цилиндрическую часть равно 135 X X 60 мм.

Гидроциклон футерован плитками каменного литья и снабжен набором песковых насадок и сливных труб. Особенностью конструк­ ции гидроциклона является наличие двух сливных труб, позволя­ ющих выделить два легких продукта. При обогащении угля через эти трубы могут удаляться концентрат (через трубу меньшего диа­ метра) и промпродукт (через кольцевой зазор между двумя слив­ ными трубами). Для регулирования выхода промпродукта служит пережимной клапан на отводящем патрубке. При испытании гидро­ циклона на стендовой установке ВУХИН при обогащении угля были получены вполне удовлетворительные результаты.

Предложен также процесс, разработанный ИГИ, УкрНИИУглеобогащением и Жилевской обогатительной фабрикой, для выделения трех продуктов обогащения в двух последовательно установленных гидроциклонах на суспензии одной плотности, поступающей

162

1

164

Рис. 84. Гидроциклон, футерованный камен­ ным литьем

165

в первый гидроциклон [3]. В качестве сепаратора использовался каскадный гидроциклон (рис. 86), предложенный Крэббсом для классификации и сгущения шлама [45].

В 1966 г. на ЦОФ «Максимовская» были проведены промышлен­ ные испытания по проверке этого способа. В схеме обогащения (рис. 87) применялись каскадные циклоны в двух модификациях —

Рис. 85. Трехпродуктовый гидроциклон ЗГЦ-35К:

dt = 100; 85; 70 мм; dt — 200; 190; 175 мм; dt = 75; 68; 48 мм

горизонтальном и вертикальном исполнениях. Диаметр гидроцикло­ нов 500 мм (I и II ступени для горизонтальных) и 500 и 350 мм (для вертикальных гидроциклонов). Производительность по пульпе 150—140 м3/ч. Крупность обогащаемого материала 0,5—25 мм.

Результаты обогащения вполне удовлетворительные. При испы­ тании каскада циклонов в обеих модификациях плотность разде­ ления на I ступени 1,52 г/см3, на второй — 2,0 г/см3 7? составляло

0,047 и 0,07.

Гидроциклоны особой конструкции [96] применяются для обо­ гащения шлама и мелкого угля в водной среде без применения

166

Рис. 86. Схема трехпродуктового спаренного циклона Крэббса:

а — цилиндрический циклон; б — цилиндро-конический циклон:

1 — загрузочная часть; 2 — питающий патрубок; 3 — разгрузочная часть; 4 — сливная насадка; 5 — камера слива; 6 — патрубок слива; 7 — соединительный патрубок; S — за­ грузочная часть; 9 — коническая часть; 10 — нижняя насадка; 11 — породная камера; 12 — породный патрубок; 13 — камера слива; 14 — патрубок слива; 15 — сливная насадка

Рис. 87. Схема обогащения угля в каскадных трехпродуктовых гидроциклонах на ЦОФ «Мак­ симовская» :

1 — дуговое сито; 2 — грохоты; з — гидроциклоны; 4 — смеситель; 5 — грохоты для про­ дуктов обогащения; 6 — дуговые сита; 7 — авторегулятор плотности суспензии; 8 — дели­ тельный ящик; 9 — зумпф отсева; 10, 15 — сборники рабочей и разбавленной суспензии; 11 — сборник свежей суспензии; 12, 13 — магнитные сепараторы; 14— центрифуги.

167

Легкие продукты уносятся вверх и разгружаются через вихре­ вой патрубок; тяжелые частицы промпродукта, которые спирально поднимаются вверх в центральном потоке уходящей воды, могут пройти устье нижнего вихревого патрубка благодаря более высокой плотности. Следовательно, крупные тяжелые фракции промпродукта имеют тенденцию рециркулировать в слоистой постели и в итоге попадают в третью коническую секцию С.

В этой последней и самой маленькой сек­ ции постель окончательно разрушается: круп­ ные частицы располагаются вдоль стенки циклона одним слоем, удаляя мелкие частицы. Центральный поток уходящей воды в этой секции относительно слаб, так как исто­ щился в предыдущих секциях. Восходящий поток отделяет мелкие частицы с низкой плотностью от оставшегося материала.

Таким образом, в результате процесса отмучивания этим восходящим потоком уно­ сятся мелкие легкие частицы через вихре­ вой патрубок. Мелкие и крупные хвосты разгружаются через нижнюю насадку. Сле­ довательно, сепарация материала осущест­ вляется в три ступени. Плотность разделе­ ния материала регулируется изменением угла конуса в соответствии с качеством исходного материала и требованиями потребителей.

Циклон Висмана имеет несколько взаи­ мозаменяемых частей. В каждой модели имеется два вихревых патрубка: более ши­ рокий устанавливают для разделения мате­ риала при высокой плотности, а узкий — при низкой плотности (рис. 89).

Оба вихревых патрубка можно изменять по длине, что позволяет точно регулировать разделение материала.

Трехконусное днище циклона, которое является существенной частью сепаратора,

выпускают трех различных видов: два типоразмера для угля и один для руды. Выбор днища зависит от типа сырья и плотности разделения. Верхняя разгрузочная насадка также имеет различные размеры. Для того чтобы правильно выбрать размер вихревого па­ трубка, трехконусного днища и верхней разгрузочной насадки, ис­ пользуются данные по обогатимости рядового угля.

Все части циклона изготовляются из материалов, обеспечива­ ющих длительный срок службы.

Циклоны Висмана в США применяют для отделения мелочи с целью снижения нагрузки на суспензионные циклоны и отсадоч­ ные машины. Они также применяются для разделения по высокой

169

плотности или при обогащении легкообогатимого угля. Фирма «Мак-Нейли» рекомендует использовать такие циклоны вместо фло­ тации. Показатели работы гидроциклонов приведены в табл. 51.

Основным преимуществом циклонов Висмана является исполь­

170

ность распределения частиц в свободном слое тяжелой среды, раз­ грузка породы производится через вихревое устройство или насадку.

Качество получаемых концентрата и отходов хорошее. При обо­ гащении угля крупностью 9,5—0,5 мм и зольностью 32,8% был получен концентрат зольностью 6,3%.

Расчет и геометрические размеры гидроциклона (сепаратора)

Ввиду сложных гидродинамических условий работы циклона расчетом можно определить только некоторые его параметры.

Производительность гидроциклона по пульпе может быть рас­ считана следующим образом [103]. Если принять с известной сте­ пенью приближения, что для идеально невязкой жидкости напор используется только на сообщение динамического напора жидкости, то количество жидкости, протекающее через гидроциклон, можно выразить следующей формулой:

где /с — площадь сечения подводящего трубопровода, м2; сс — ско­ рость поступления пульпы в циклон, м/сек.

Для реальной жидкости

где К — коэффициент пропорциональности, для жидкости плот­ ностью 1,45 г/см3 равен 2; dB — диаметр верхнего разгрузочного отверстия, м; da — диаметр цилиндрической части гидроциклона, м; hc — напор, м вод. ст.; g — 9,81 м/сек2 (ускорение силы тяжести).

Тогда производительность гидроциклона составит

где К г — коэффициент для гидроциклонов диаметром 125—600 мм, равный 0,524; D — диаметр гидроциклона, см; d„ — диаметр пита­ ющего патрубка, см; Н — напор в питающем патрубке, кгс/см2.

Уфимский завод горного оборудования для определения произ­ водительности применяет номограммы, составленные на основании формулы, предложенной институтом «Механобр» [106].

где Q — общая производительность гидроциклона по исходной пульпе, л/мин (в номограмме пересчитано на м3/ч); dn — эквива­ лентный диаметр питающего отверстия в наиболее узком сечении

171