4.3. Ефективність класифікації

При ідеальній роботі класифікатор повинен виділяти з вихідного матеріалу всі дрібні фракції і не допускати вилучення великих зерен у дрібний продукт. Отже, поняття ефективності класифікації повинне відбивати як кількісну характеристику процесу – ступінь вилучення дрібного класу в злив, так і якісну – гранулометричний склад зливу.

Ефективність класифікації визначається за формулою:

, (4.9)

де – вилучення зерен крупністю меншемм у злив, % ; – вилучення зерен крупністю більше мм у піски, % .

Оцінка якості продуктів класифікації і самого процесу здійснюється за допомогою ситового аналізу. Дані ситового аналізу продуктів класифікації наносять на діаграму (рис. 4.1), де на осі абсцис відкладають розмір зерен, а на осі ординат – вилучення продуктів. Ордината точки перетинання кривих крупного і дрібного продуктів відсікає на осі абсцис відрізок, рівний граничній крупності розділення даного матеріалу.

Під граничною крупністю класифікації розуміють розмір зерен, імовірність вилучення яких у продукти розділення однакова (по 50 %).

По діаграмі визначають засмічення дрібного продукту крупними класами і крупного продукту – дрібними класами.

У загальному випадку ефективність класифікації збільшується при зниженні питомих навантажень, при класифікації розріджених пульп, а також при розділенні матеріалів з малим вмістом зерен проміжних розмірів (близьких до граничного крупності). Ефективність класифікації сучасних апаратів коливається від 70 до 90 % .

4.4. Класифікатори

Апарати, у яких здійснюється процес гідравлічної класифікації, називають класифікаторами. Апарати гідравлічної класифікації підрозділяють за двома основними ознаками: за силовим полем, під дією якого здійснюється розділення суспензії, і за способом розвантаження пісків.

За силовим полем розрізняють класифікатори гравітаційні і відцентрові, за способом розвантаження пісків – із примусовим і самопливним розвантаженням (табл. 4.1).

Таблиця 4.1 – Гідравлічні класифікатори

Спосіб розвантаження пісків	Силове поле
	гравітаційне	відцентрове
Примусовий	Механічні класифікатори	Відсаджувальні центрифуги
Самопливний	Гідравлічні класифікатори	Гідроциклони

На збагачувальних фабриках класифікатори використовують для замикання циклу подрібнення, знешламлювання продуктів, розділення вихідного матеріалу перед збагаченням, зневоднення продуктів.

Механічні класифікатори

Механічні класифікатори працюють за принципом розділення вихідного продукту в горизонтальному потоці на крупну фракцію – піски і дрібну – злив. Розвантаження пісків здійснюється механічним способом – примусово.

Залежно від конструкції розвантажувальних пристроїв розрізняють механічні класифікатори: спіральні, скребкові, елеваторні (багер-зумпфи) і ін.

Спіральні класифікатори найбільше часто використовують у замкнених циклах подрібнення для одержання готового за крупністю продукту, що направляється в збагачення, рідше їх використовують для відмивання глинистих матеріалів, а також для зневоднення зернистих продуктів.

Максимальна крупність живлення спіральних класифікаторів малих розмірів складає 6 мм, великих – до 12 мм.

Спіральний класифікатор (рис. 4.2) складається з нахиленої під кутом 14 – 20° ванни 1, у якій поміщені один або два вали 2 із закріпленими на них спіралями 3.

Спіралі виготовляють зі сталевих смуг, що утворюють двозахідну ґвинтову стрічку. Для запобігання від зносу спіраль футерують пластинами зі зносостійких матеріалів (вибілений чавун, легована сталь і т.п.). Ширина смуг залежно від продуктивності класифікатора по пісках складає 0,1 – 0,4 діаметра спіралі.

Верхня цапфа вала шарнірно закріплена в опорних підшипниках, що дозволяє піднімати нижню частину спіралі без порушення зчеплення конічних зубчастих коліс. Це дає можливість робити запуск апарата (після його аварійної зупинки) під навантаженням без очищення ванни від пісків.

Класифікатори виготовляють у двох виконаннях – односпіральні і двоспіральні залежно від необхідної продуктивності.

Розрізняють два технологічних типи спіральних класифікаторів: з незануреними і з зануреними спіралями. У першому випадку уся верхня половина витка спіралі виступає над дзеркалом пульпи, у другому – частина спіралі, що знаходиться поблизу зливного порогу, цілком занурена в пульпу. Однак з 1980 р. класифікатори з зануреною спіраллю з виробництва були зняті, тому далі розглядаються лише класифікатори з незануреною спіраллю.

Процес розділення за крупністю в спіральному класифікаторі відбувається в такий спосіб. Вихідний продукт подається в середню частину ванни спірального класифікатора під рівень пульпи. У процесі класифікації в апараті залежно від стану і режиму руху пульпи розрізняють чотири шари по висоті ванни і три зони по довжині (рис. 4.3).

Чотири шари по висоті ванни класифікатора характеризуються різними густиною і крупністю:

- шар 1 – нерухомий і густий (постіль класифікатора), охороняє днище ванни від механічного зносу; у ньому накопичуються металевий скрап і вільні зерна важких мінералів;

- шар 2 – осілі піски, що безупинно переміщуються до верхнього розвантажувального кінця ванни класифікатора;

- шар 3 – густа суспензія мінеральних зерен, що безупинно перемішується і розділяється на шари 2 і 4;

- шар 4 характеризується висхідними і горизонтальними потоками, спрямованими до зливного порогу.

Через неоднакову висоту пульпи в трьох зонах класифікатора (по довжині ванни) перемішування в них відбувається з різною інтенсивністю:

- зона І розташована поблизу місця введення вихідного матеріалу і характеризується малою глибиною й інтенсивним перемішуванням пульпи; розділення зерен у зоні дуже рівномірне;

- зона ІІ займає основну частину ванни, яка заповнена пульпою, у цій зоні відбувається процес класифікації зерен при незначній інтенсивності перемішування;

- зона ІІІ розташована поблизу зливного порога і характеризується висхідними потоками, що виносять зерна в злив.

Таким чином, при переміщенні матеріалу до зливного порогу в ньому змінюються гранулометричний склад і об'ємний вміст твердої фази завдяки осадженню крупних зерен на дно. Це приводить до поступового збільшення кінцевих швидкостей падіння зерен і створення кращих умов для очищення зливу.

Наявність у живленні класифікатора значної кількості первинних шламів збільшує в'язкість пульпи, з цієї причини зменшується швидкість осадження частинок і в злив надходить матеріал із крупністю, що перевищує розрахункову. Збільшення в'язкості пульпи, викликану наявністю шламів можна понизити додаванням реагентів-пептизаторів у цикл подрібнення.

Розрідженість пульпи є визначальним фактором для одержання зливу необхідної крупності. При розрідженні пульпи швидкість осадження крупних частинок збільшується, а отже зменшується можливість їхнього вилучення в злив. Навпаки, у дуже густих пульпах осадження крупних частинок відбувається повільніше і злив виходить більш грубим. Однак надмірне розрідження пульпи може настільки збільшити швидкість висхідного потоку, що він буде виносити у злив і крупні частинки.

Продуктивність класифікатора визначається з використанням емпіричних формул:

по зливу:

Q_зл = 4,56 m k_β k_δ k_c k_α D^1,768, т/год; (4.10)

по піскам:

Q_п = 5,45 m k_δ k_α D ³n , т/год (4.11)

де m, D, n – число, діаметр (м) і частота обертання спіралей (хв^-1); k_β, k_δ, k_c, k_α – коефіцієнти, що враховують відповідно крупність зливу, густину руди, розрідженість зливу і кут нахилу ванни класифікатора.

Коефіцієнт крупності зливу k_β , визначають за даними табл. 4.2.