Способ гидравлической вибрационной классификации и устройство для его осуществления

 

(2 (4 (7 (7 (5

О (5 ны кпа

Це то гра по тор

П бод сто соо ля бол

4414862/03

25.04.88

30.12.93 Бюл. Йя 48-47

Институт геотехнической механики AH УССР

Потураев В.Н„Туркенич АМ„Лапшин ЕС.

СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ВИБРАЦИОЙ КЛАССИФИКАЦИИ И УСТРОЙСТВО

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к обогащению полезископаемых, в частности к. гидравлической фикации зернистых материалов по крупности. ь — повышение эффективности классификации озернистых материалов за счет уменьшения ичной крупности разделяемых зерен. Пульпу ют на рабочую поверхность (РП) классификапо которой она перемещается тонким слоем этом крупные частицы выделяются через своую поверхность пульпы (ПП) и собираются со ны ПП. При перемещении пульпы по РП ей щают вибрации Причем амплитуда составей виброускорения РП в направлении ПП ше, чем а>а /4 (3+sin (а+90 )) где а — сос1 1 тавляющая виброускорения, направленная к свободной ПП текущей по горизонтальной РП, при которой обеспечивается выброс зерен пульпы; а— угол наклона РП. В диапазоне частот от f. 0 до

f=f виброускорение а описьеается уравнением и 1 гиперболы. В диапазоне. частот от f=f до f=f вибп d роускорение а описывается уравнением горизонт тальной прямой а =a, где f =(a fPd) — наи1 n „n меньшая частота вибраций РП, достаточная для выброса зерна иэ слоя пульпы при амплитуде виброперемещения А = d/4. При частотах свыше f=f

d виброускорения а описывается уравнением пара1

2 болы а,=и .d f . Вектор виброускорения ориентируют перпендикулярно к РП. Вектор виброускорения увеличивают в направлении тока пульпы.

Способ реализуется специальным устройством, описанным в формуле и описании изобретениа 2 с и 6 элф-лы, 1 табл„4 иа

QQ (»

1839108

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к гидравлической классификации зернистых материалов по крупности;

Целью изобретения является повышение эффективности классификации тонкоэернистых материалов за счет уменьшения граничной крупности разделяемых зерен.

В способе гидравлической вибрационной классификации, включающем подачу "0 пульпы на рабочую поверхность классификатора, перемещение пульпы тонким слоем по рабочей поверхности, выделение крупных частиц через свободную поверхность пульпы, сбор крупных частиц со стороны 15 свободной поверхности пульпы, перемещение пульпы осуществляют по вибрирующей рабочей поверхности, амплитуда составляющей виброускорение которой в направлении к свободной поверхности пульпы 20 больше, чем а = — 1 (3 + stn(a+ 90 )), 4

25 где а1 — составляющая виброускорения, направленная к свободной поверхности пульпы, текущей по горизонтальной рабочей поверхности, при которой обеспечивается выброс зерен из пульпы; 30

a — угол наклона рабочей поверхности.

В диапазоне частот от f = 0 до f = fn виброускорение а1 определяют из выражения

1/г а1=2 И, +1 ао 2 (2 n)

2 2 1/2 40 ап ао где fn — наименьшая частота п вибраций, начиная с которой слой пульпы становится полностью вибровоэбужденным; 45

6 „0.00018 + 0.2888

cI p виброускорение рабочей поверхности, достигаемое при стремлении частоты вибраций к нулю, обеспечивающее придание 50 зерну силы инерции, достаточной для преодоления сил поверхностного натяжения невозмущенного вибрациями слоя пульпы;

an - . — наименьшее виброускорение <

; 2 рабочей поверхности, обеспечивающее придание зерну силы инерции, достаточной для преодоления сил поверхностного натяжения вибровозбужденного слоя пульпы;

4О. 1/г

Vn — виброскорость рабочей поверхности, при которой давление скоростного напора зерна на вибровозбужденную границу раздела жидкость — воздух больше капиллярного давления; о — поверхностное натяжение жидкости; р, d — плотность и диаметр зерен граничной крупности разделения;

f — частота колебаний рабочей поверхности.

В диапазоне от f fn до f 4 виброускорение а> определяют из выражения а1- an, а. где fd = " — наименьшая частота вибЛ Д раций р бо ей поверхности, достаточная для выброса зерна из слоя пульпы при амплитуде виброперемещения А d/4.

При частотах свыше f" fd виброускорение

ai определяют из выражения а1=- гб f . г

Вектор виброускорения ориентируют перпендикулярно к рабочей поверхности.

Вектор виброускорения увеличивают в направлении тока пульпы.

В устройстве для осуществления способа классификации, включающем рабочий орган, связанный с ним вибрационный привод и устройства для подачи питания и приема продуктов классификации, рабочий орган выполнен в аиде пакета установленных с зазором параллельных пластин, вдоль верхних кромок которых расположены с зазором относительно друг друга наклонные полки, шаг установки которых меньше их ширины.

Поверхность пластин может быть выполнена волнистой, причем выступы расположены горизонтально.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг.

2 и 3 — варианты полок; на фиг. 4 — график, иллюстрирующий предлагаемый способ.

Устройство состоит из вибрационного привода 1, устройства 2 для подачи пульпы, пакета пластин 3 (рама, соединяющая между собой пластины, не показана), зазоры между которыми перекрыты наклонными полками 4, желобов 5 для отвода крупнозернистого материала (песка) и желобов 6 для приема пульпы после выделения иэ нее крупных зерен (слив).

Вибрационный привод сообщает вибрации пакету пластин. По наклонным полкам пульпа из питателя поступает на поверхности вибрирующих пластин и стекает 00 ним в виде пленки, Под „мейгс вием вибрации зерна. pà çìåð ка-.ор гх "„ол -.lI.I».. г, и нного зер1839108 н б н ос ет н, де ре хн сл но по эа эн ся во ра ус ко ю ус зе бе по ( ( на че где жи (по пл сти пул ще ду кот зер пы., что,, ду лом

1 сте изм сти пул кру доб

Нео нос ми, выбрасываются иэ пульпы через ee ceo- ние воды сг- 72 10, плотность частиц р" ную поверхность в зазор между пласти- 3 "10 кгlм . Подставляя эти значения в соз з ми и падают в желоб 5. Пульпа с ответствующиерасчетныеформулы,получаавшимися в ней мелкими зернами стека- ют ao - 60 м/c; an - 144 c vn - 0,31 м/с; fn в желоб 6. 5 67c: fr=121ñ

Выброс из пульпы зерен заданной круп- Опыты выполнены при угле наклона а плати происходит в связи с тем, что под стин 0 (пример 1), 90 (пример 2) и 180 ствием вибраций они приобретают уско- (пример 3), то есть при расположении пульие, достаточное для преодоления повер- пы на горизонтальной, на вертикальной и под стного натяжения жидкости и выхода из 10 горизонтальной рабочей поверхностями. При я пульпы через ее свободную поверх- расположении пульпы на горизонтальной и под горизонтальной поверхностями пульпа

При этом пульпа не может оторваться от была неподвижна. При вертикальном располоерхности классификатора. Причина эта жении рабочей поверхности течение пульпы ючается в том, что сообщаемая пульпе 15 осуществлялось с удельной производительргия переходит в энергию образующих- ностью 0,72 м /ч на 1 м ширины фронта подна ее поверхности волн. Частота этих ачи питания. н в два раза меньше частоты колебаний В каждом иэ трех примеров при любой очей поверхности. В результате пульпа заданной частоте плавно изменяли виброоей открытой поверхности получает ус- 20 ускорение, величина которого измерялась ения меньшие, чем ускорения вибриру- на выходе вибропреобраэователя типа- Дей поверхности. 14, закрепленного на столе, вибратора. Кри, Таким образом, существует диапазон тическая величина виброускорения, орений, при котором происходит выброс обеспечивающая выброс зерен крупностью ен заданной крупности иэ тонкого слоя 25 1,0 мм, определялась путем визуального наотрыва самой пульпы от вибрирующей блюдения: при увеличении виброускорения ерхности классификатора. выброс зерен начинался, а при уменьшении

Отрыв пульпы от рабочей поверхности виброускорения — прекращался при достиинается при виброускорении больше,, жении критического значения виброускоре30 ния.

Пример 1. Слой пульпы толщиной 1

: ао.р= ЮРо/Вр, мм расположен на пластине (а= 0 ).

Результаты опытов точками показаны

R — радиус мениска устойчивой формы на фиг,4, позиция а1. Из результатов опытов кости.

35 следует: в исследованном диапазоне часто,указанное расположение наклонных ты вибраций существуют значения вибро oK обеспечиваег формирование а виде УскоРений, пРи котоРых пРоисходит выбРос ки на поверхностях вибрирующих пла- зеРен кРУпностью 1 мм; зависимость веливсей подаваемой на классификацию чины виброускорений от частоты вибрапы. Этим же предотвращается переме- 40 ций описывается уравнениями: в диапазоне

-1 ие пульпы в средней части зазора меж- Яо fn = 67 с гиперболы, в диапазоне от fn = ластинами, служащих пространством, в 67 c ao fd = 121 с — горизонтальной пря-1 рое осуществляется выброс крупных мой в диапазоне свыше fg = 121 с 1 — паран через свободную поверхность пульТаким образом, можно сделать вывод, 45 П P u м e P 2. Слой пУльпы толщиной 1 заявляемые изобретения связаны меж- мм течет по веРтикальной пластине (а= 90 ). обой единым изобретательским эамыс- - Результаты опытов приведены на фиг. 4, позиция az. ,ha серийном электродинамическом Пример 3. Слой пульпы толщиной 1 де ВЭДС-200 имеющем возможность 50 мм Расположен под пластиной (а= 180 ), нения угла наклона, закреплена пла- удерживаясь там за счет сил поверхностно( а длиной 0,3 м. На пластину. подавали го натяжения. Наблюдение за началом выпу железной руды измельченной до бРоса зерен осуществлялось только при, ности 100 менее 74 микрон. В пульпу повышении виброускорения. алены зерна крупностью.0,6 — 1,0 мм. 55 Результаты опытовприведены нафиг,4, ходимо удалить из пульпы зерна круп- позиция аз. Из результатов опытов второго ью 1.0 мм. и третьего примеров следует, что с увеличесоответствии с заданными условия- кием угла наклона пластины до 180 умень пытов имеют: поверхностное натяже- шается величина виброускорения, 1839108 необходимого для выброса иэ пульпы зерен заданной крупности, но характер зависимости виброускорения от частоты вибраций сохраняется таким же, что и при расположении пульпы на горизонтальной пластине (0").

Пример 4. Слой пульпы толщиной 1,8 мм течет по вертикальной пластине (а- 90 ).

В пульпу добавлены зерна крупностью 0,61,6 мм. Частота вибраций f =50 ñ . Иэ пульп ы необходимо выбросить зерна крупностью 1,5; 1,0 и 0,75 мм. Продукты классификации собирались и подвергались ситовому анализу. Результаты замера виброускорений, при которых происходит выброс зерен, приведены в таблице.

Из полученных результатов следует возможность осуществления способа тонкой классификации зернистых материалов в широком диапазоне крупностей разделения.

Из графиков, приведенных на фиг. 4, и из таблицы видно, что результаты экспериментов удовлетворительно описываются заявляемыми аналитическими зависимостями.

Описание зависимостей виброускорения от частоты вибраций выполнено следующим образом.

При расположении пульпы на горизонтальной поверхности (a= 0 ) кривая зависимости виброускорения от частоты вибраций разделена на три участка (фиг. 4, позиция а1).

Границы участков соответствуют частотам п и д.

На первом участке, лежащем в диапазоне частот от f - 0 до f - fn, эта зависимость аппроксимирована гиперболой, Коэффициенты гиперболы определены по координате ее вершины и уравнению асимптоты.

Вершина гиперболы лежит в точке f = О, а - ао. Величина а1 определена из условия равенства силы инерции зерна капиллярным силам, препятствующим выходу этого зерна из пульпы. Последние определены с учетом пережатия столба жидкости под частицей в процессе ее выхода из слоя пульпы, подобно тому как пережимается капля воды в момент и в месте ее отрыва от среза водопроводного крана. Выраженйе ао в общем виде приведено в формуле изобретения, Асимптота гиперболы описывается известной зависимостью ар=2л fv, между ускорением и виброскоростью рабочей поверхности.

Величина vn определена из условия равенства давления зерна на границу раздела

15 из нее зерна при низких и высоких частотах

25

55 жидкость — воздух величине капиллярного давления, препятствующего выходу зерна из пульпы. При этом принято, что зерно и граница раздела жидкость — воздух движутся навстречу друг друга с одинаковыми скоростями.

Асимптота сближается с гиперболой при относительно высоких частотах вибраций, поэтому при определении чл пережатие столба жидкости под частицей при ее выходе из пульпы не учитывалось, так как вибрации с высокими частотами препятствуют формированию этого способа. Именно различие в поведении жидкости при выходе вибраций явилось физической основой для того, чтобы в настоящей заявке слой пульпы при f = 0 именовать невозмущенными, а при

f fn — виб ро возбужден н ыми.

В окончательном виде уравнение гиперболы, описывающее зависимость виброускорения от частоты вибраций, необходимого для выброса зерен крупностью d и плотностью р при течении пульпы по вибрирующей поверхности, имеет вид

>Л а„= 2 o - - 2 (2лч„)) В диапазоне частот от f = fn до f = fd виброускорение, необходимое для выброса зерен, принято постоянным {зависимость а1 от f аппроксимирована уравнением горизонтальной прямой линии), хотя при эксперименте получено некоторое увеличение ускорения с ростом частоты вибраций. Такое расхождение объясняется следующим.

Виброускорение ал получено из условия равенства силы инерции зерна силам поверхностного натяжения вибровоэбужденного слоя пульпы. Казалось бы, при любой частоте вибраций f > fn, ускорения ап должно быть достаточно, чтобы выбросить зерно иэ слоя пульпы, Но с приближением частоты вибраций к величине fd амплитуда виброперемещения А стремится к своему нижнему пределу, равному б/4. Существование этого предела обусловлено кинематикой выброса.

При амплитуде, равной четверти диаметра зерна, зерно выходит из пульпы только на половину своего диаметра. Если выход будет меньше, то зерно не будет выброшено.

Поэтому виброперемещение должно быть больше четверти диаметра зерна, Существование нижнего предела амплитуды виброперемещения приводит к тому, что при увеличении частоты вибра ий несколько возрастает виброускорение. ас

1839108

10 а вибраций fa, при которой амплитуда роперемещения достигает своего нижо предела, является верхней границей смотренного участка.

При частотах свыше fg амплитуда виб- 5 еремещения остается постоянной и равсвоему нижнему пределу по условию роса зерна. Поэтому на этом участке с том частоты вибраций ускорение возрает по параболической зависимости. 10

Как показали исследования, величина оускорения, необходимого для выброса а, изменяется по синусоидальному закори изменении угла наклона рабочей поности. В связи с этим выражение 15 оускорения а получено путем вычитания ражения виброускорения а1 величины то ви не ра ро но вы ро ст ви р зе н нуп ве х ви р из ы

ha1 à а1 sin (а+ 90о), 4 4

20 оторую можно уменьшить.виброускорерабочей поверхности при отклонении т горизонтального положения, соблюпри этом условие выброса зерен из слоя 25 ьп ы. на ни ее да пу

d, мм

1,5

1,0

0.75

76

110

76

104 сти пульпы, текущей BO горизонтальной рабочей поверхности, при которой обеспечивается выброс зерен из пульы; а - угол наклона рабочей поверхности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в диапазоне частот 0 - f> виброускоре ние а1 определяют из выражения

45 . 1 2 а1 — 2 чп 2+ ао 2 (2лчп) (а.-ао) " .50 где f>- — — наименьшая частота слчд вибраций, начиная с которой слой пульпы становится полностью вибровозбужден ны м;

Формула изобретения

Способ гидравлической вибрационклассификации, включающий подачу

ы на рабочую поверхность классифиа, перемещение пульпы тонким слоо рабочей поверхности. выделение

ых частиц через свободную поверхпульпы, сбор крупных частиц со стосвободной поверхности пульпы, ающийся тем, что, с целью повышеффективности классификации тонкостых материалов за счет уменьшения чной крупности разделяемых зерен, еще ние пульпы осуществляют по рующей рабочей поверхности, при туде а составляющей виброускоренаправлении поверхности пульпы, еляемой из выражения

4 f3+sin(a+90)), .а1 - составляющая виброускорения, правленная к свободной поверхно55 гд н

1 ной

: пуль като ем круп ност, :роны отли ния эерн

: гран, .пере вибр ампл ния опре м Зкспе иментальное

Расчитанное

В окончательном виде выражение виброускорения а приведено в формуле изобретения.

Использование способа классификации и конструкции классификатора позволит по сравнению с прототипом значительно повысить эффективность классификации зерен по крупности менее 1,5 — 2,0 мм. Способ и устройство могут быть использованы для классификации зернистого материала по крупности в циклах его измельчения и обогащения, для очистки пульпы перед ее посгуплением в обогатительные аппараты, имеющие подверженные засорению узкие зазоры, например, для очистки пульпы перед гидравлическим конусными сепараторами или электромагнитными сепараторами при обогащении тон козернистых слабомагнитных руд, Устранение грохотов исключит трудоемкую операцию замены сит, которые к тому же являются дефицитным иэделием. (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1832547, кл. В 03 В 5/02, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 94356, кл. В 03 В 1/00, 1948. ба(0,00013 -0,288d) ао з наименьшее б,0 виброускорение рабочей поверхности, достигаемое при стремлении частоты вибрации к нулю, обеспечивающее придание зерну силы инерции, доста1839108

12 точной для преодоления сил поверхностного натяжения невозь;ущен ного слоя пульпы; бо

an= — - наименьшее виброускорение ро рабочей поверхности, при которой давление скоростного напора зерна на вибровозбужденную границу раздела жидкость - воздух больше капиллярного давления;

1Л ч„= и - виброскорость рабочей по рб) верхности, при которой давление скоростного напора зерна вибровоэбужденную границу раздела жидкость - воздух больше капиллярного давления; о - поверхностное натяжение жидкости; р,d - плотность и диаметр зерен граничной крупности разделения;

f частота колебаний рабочей поверхности, 3. Способ по п,1, отличающийся тем, что в диапазоне частот fn - fd виброускорение 81 определяют иэ выражения а1 = an, 1/2 ал где fu= 2. - наименьшая частота

R o вибраций рабочей поверхности, достаточная для выброса зерна иэ слоя пульпы при амплитуде виброперемещения А = б/4.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, 5 что при частоте свыше 41 виброускорение а1 определяют из выражения а1=к df .

2 2

5. Способ по п.1. отличающийся тем. что вектор виброускорения ориентируют перпендикулярно к рабочей поверхности.

6. Способ по пп,1 и 2. отличающийся тем, что амплитуду виброускорения рабочей поверхности увеличивают в направлении тока пульпы.

7. Устройство для гидравлической вибрационной классификации, включающее рабочий орган, связанный с ним вибрационный привод, устройства для подачи питания и вывода продуктов классификации, отличающееся тем, что рабочий орган выполнен в виде пакета установленных с зазором параллельных пластин, вдоль верхних кромок которых расположены с зазором одна относительно другой наклон- ные полки, при этом расстояние между наклонными полками меньше их ширины.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что поверхность пластин выполнена волнистой, причем выступы расположены горизонтально.

1839108

Фиг.2

О Ю Ю 1И ЬО < ф Г ф

Составитель В. Троицкий

Техред M,Ìîðãåíòàë . Корректор С. Лисина ктор С. Кулакова

Ред

3400

Зака

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина; 101