Устройство для разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью

Изобретение относится к области техники и технологии для извлечения частиц из дисперсных систем (взвесей, коллоидных растворов, суспензий) и может быть использовано при переработке техногенных месторождений - эфельных отвалов обогатительных фабрик, при крупности твердых частиц менее 2 мм. Устройство для разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью содержит цилиндрический резервуар с вертикальной продольной осью, средство придания вращательного движения пульпе вокруг продольной оси резервуара. Средство придания вращательного движения пульпе вокруг продольной оси резервуара выполнено в виде тангенциальных относительно корпуса резервуара патрубков для нижнего подвода пульпы и лопастного завихрителя, выполненного в виде шнека, закрепленного неподвижно, соосно продольной оси резервуара. Корпус резервуара выполнен составным из секций, причем каждая секция кроме самой нижней и верхней выполнена в виде обечайки, на нижнем конце которой закреплен кольцевой желоб. Внутренняя стенка желоба параллельна внутренней поверхности обечайки, размещена с зазором относительно последней и составляет до 0,6 от высоты секции, а внешняя стенка размещена с зазором относительно внешней поверхности обечайки. Торец обечайки размещен с зазором относительно дна желоба, а полость желоба связана с емкостью для приема из него отделенных частиц. Технический результат - повышение качества разделения частиц твердого материала, особенно при плотностях хвостов и полезного компонента, не отличающихся большой контрастностью. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области техники и технологии для извлечения частиц из дисперсных систем (взвесей, коллоидных растворов, суспензий) и может быть использовано при переработке техногенных месторождений - эфельных отвалов обогатительных фабрик, при крупности твердых частиц менее 2 мм.

Известно устройство для разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью, включающее цилиндрический корпус с плоским днищем, расположенную по оси корпуса пульпоприемную камеру, приспособления для вывода тяжелой и легкой фракций, отличающееся тем, что цилиндрический корпус с плоским днищем разделен цилиндрическими перегородками на несколько камер, в днищах которых расположены водные форсунки, подающие воду под давлением параллельно днищу, причем направление движения водных потоков в сопряженных камерах противоположно, удаление хвостов обогащения производится через верхнюю кромку последней круговой камеры в кожух хвостосборника с наклонным днищем, приспособление для отбора тяжелых фракций выполнено в виде расположенных на днищах камер щелей (см. пат. РФ №2045351, В03В 5/32, 1995 г.).

Устройство представляет из себя комбинацию признаков центробежного концентратора непрерывного действия (неподвижный цилиндр с плоским днищем и спиральной нарезкой) и центробежного концентратора циклонного типа (тангенциальная подача водного потока под давлением).

Однако это устройство недостаточно полно улавливает частицы крупностью менее 0,041 мм, что приводит к безвозвратным потерям ценных компонентов, малопроизводительны. Гравитационные концентраты, получаемые на перечисленных устройствах, не отличаются высоким содержанием ценных компонентов.

Известно также устройство для разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью, содержащее цилиндрический резервуар с вертикальной продольной осью, средство придания вращательного движения пульпе вокруг продольной оси резервуара (см. пат. РФ №2039607, В03В 5/32, 1995 г.).

Недостаток устройства - недостаточное качество разделения частиц твердого материала, особенно при плотностях хвостов и полезного компонента, не отличающихся большой контрастностью.

Задачей, на решение которой направлено изобретения, является повышение качества разделения частиц твердого материала, особенно при плотностях хвостов и полезного компонента, не отличающихся большой контрастностью.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности разделения частиц твердого материала на значительное число фракций, в которых контрастность плотностей хвостов и полезного компонента обеспечивает их эффективное разделение грохочением. Кроме того, упрощается конструкция устройства и снижается энергоемкость процесса разделения материала по гидравлической крупности.

Поставленная задача решается тем, что устройство для разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью, содержащее цилиндрический резервуар с вертикальной продольной осью, средство придания вращательного движения пульпе вокруг продольной оси резервуара, отличается тем, что средство придания вращательного движения пульпе вокруг продольной оси резервуара выполнено в виде тангенциальных относительно корпуса резервуара патрубков для нижнего подвода пульпы и лопастного завихрителя, выполненного в виде шнека, закрепленного неподвижно, соосно продольной оси резервуара, при этом корпус резервуара выполнен составным, из секций, причем каждая секция, кроме самой нижней и верхней, выполнена в виде обечайки, на нижнем конце которой закреплен кольцевой желоб, внутренняя стенка желоба параллельна внутренней поверхности обечайки, размещена с зазором относительно последней и составляет до 0,6 от высоты секции, а внешняя стенка размещена с зазором относительно внешней поверхности обечайки, при этом торец обечайки размещен с зазором относительно дна желоба, а полость желоба связана с емкостью для приема из него отделенных частиц. Кроме того, поверхность желоба, обращенная к нижележащей секции, снабжена кольцевым желобком, выполненным с возможностью размещения в нем верхнего торца нижней секции. Кроме того, внутренний диаметр полости кольцевого желоба определяют из выражения Д_П=Д_с-5, мм, где Д_П - внутренний диаметр полости кольцевого желоба, мм; Д_с - диаметр полости обечайки, мм, кроме того, ширина входного зазора желоба в 1,7-5 раз меньше ширины зазора между внутренней стенкой желоба и поверхностью полости обечайки. Кроме того, верхняя кромка верхней секции снабжена желобом, снабженным средством удаления хвостов. Кроме того, продольная ось патрубков в горизонтальной плоскости выполнена криволинейной. Кроме того, лопастной завихритель выполнен составным из элементов, длина которых равна или кратна высоте секции.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.

Признаки «... средство придания вращательного движения пульпе вокруг продольной оси резервуара выполнено в виде тангенциальных относительно корпуса резервуара патрубков для нижнего подвода пульпы и лопастного завихрителя, выполненного в виде шнека, закрепленного неподвижно, соосно продольной оси резервуара» обеспечивают формирование вращательно-поступательного потока в полости резервуара, обеспечивающего приложение к твердым частицам центробежной силы.

Признаки «... при этом корпус резервуара выполнен составным, из секций» обеспечивают возможность разделения материала на фракции, число которых соответствует числу секций.

Признаки «... каждая секция, кроме самой нижней и верхней, выполнена в виде обечайки, на нижнем конце которой закреплен кольцевой желоб, внутренняя стенка желоба параллельна внутренней поверхности обечайки, размещена с зазором относительно последней и составляет до 0,6 от высоты секции, а внешняя стенка размещена с зазором относительно внешней поверхности обечайки, при этом торец обечайки размещен с зазором относительно дна желоба, а полость желоба связана с емкостью для приема из него отделенных частиц» обеспечивают отбор фраций материала при его перемещении вдоль резервуара, при этом гидравлическая крупность материала, отбираемого во фракции, уменьшается по мере движения пульпы вверх.

Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают фиксацию секций одна на другой.

Признаки третьего пункта формулы изобретения конкретизируют конструктивное выполнение элементов желоба.

Признаки четвертого пункта формулы изобретения обеспечивают удаление хвостов и жидкой фракции в непрерывном режиме.

Признаки пятого-шестого пунктов формулы изобретения описывают конструктивные особенности выполнения лопастного завихрителя и элементов, обеспечивающих закручивание потока пульпы.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показаны: на фиг.1 - общая схема обогатительной установки; на фиг.2 - продольный разрез обогатительного устройства; на фиг.3 показан поперечный разрез устройства на уровне приемных патрубков; на фиг.4 показан поперечный разрез желоба.

На чертежах показаны загрузочный узел 1, питающие трубопроводы 2, цилиндрический резервуар 3 с вертикальной продольной осью 4, патрубки 5, тангенциальные относительно корпуса резервуара 3, лопастной завихритель 6, секции 7, кольцевой желоб 8, внутренняя стенка 9 которого размещена с зазором 10 относительно поверхности 11 полости обечайки. Кроме того, показан торец 12 обечайки, размещенный с зазором 13 относительно дна 14 желоба 8 (для чего на нем зафиксированы отрезки прутка или выполнены вырезы, не показаны). Внешняя стенка 15 желоба размещена с зазором относительно внешней поверхности 16 обечайки, причем полость желоба связана с емкостью 17 для приема материала из него. Кроме того, показаны поверхность желоба 18, обращенная к нижележащей секции 7, снабженная кольцевым желобком 19, верхняя кромка 20 верхней секции 7, снабженная желобом 21, и средство 22 удаления материала (хвостов или полезного компонента). Кроме того, показаны элементы 23 завихрителя.

Названные элементы выполнены из металла и, кроме упомянутых ниже, выполнены известным образом и обеспечивают решение известных задач.

Загрузочный узел 1 выполнен в виде емкости, снабженной трубопроводами для подачи воды, средствами загрузки твердого материала, например песковым насосом, и смесителями известной конструкции (не показаны). Заявленное устройство предназначено для переработки песков и эфельной фракции из отвалов обогатительных фабрик, крупностью менее 2 мм, плотностью выше 3 г/см³. Загрузочный узел 1 обеспечивает приготовление пульпы с соотношением Твердое: Жидкое (Т:Ж) 20:80 или 30:70. Загрузочный узел 1 выносится на 25-40 м выше цилиндрического резервуара 3 (в зависимости от размеров - длины и диаметра последнего). Питающие трубопроводы 2 выполнены из труб диаметром порядка 100 мм и связывают загрузочный узел 1 с патрубками 5. Продольная ось патрубков 5 в горизонтальной плоскости может быть выполнена криволинейной, что обеспечивает дополнительную «подкрутку» струй пульпы при их внедрении в полость резервуара. Лопастной завихритель 6 выполнен в виде шнека, направление «закрутки» которого соответствует направлению подвода пульпы через тангенциальные патрубки 5. Шнек закреплен неподвижно, соосно продольной осью 4 резервуара 3. Кроме того, лопастной завихритель выполнен составным из элементов 23, длина которых равна или кратна высоте секции 7. Секции 7, кроме самой нижней и верхней, не отличаются друг от друга и выполнены в виде обечайки, на нижнем конце которой закреплен кольцевой желоб 8, внутренняя стенка 9 которого размещена с зазором 10 относительно поверхности 11 полости обечайки, при этом торец 12 обечайки размещен с зазором 13 относительно дна 14 желоба 8, внешняя стенка 15 которого размещена с зазором относительно внешней поверхности 16 обечайки. Кроме того, внутренняя стенка 9 желоба 8 параллельна поверхности 11 полости обечайки и составляет до 0,6 от высоты секции 7, при этом внутренний диаметр полости кольцевого желоба 8 определяют из выражения Д_П=Д_с-5, мм, где Д_П - внутренний диаметр полости кольцевого желоба, мм; Д_с - диаметр полости обечайки, мм, кроме того, ширина входного участка зазора 10 в 1,7-5 раз меньше величины зазора на остальной его длине обечайки (которая составляет до 5 мм). Величина зазора 13 и входного участка зазора 10 на нижних секциях составляет порядка 3 мм, а на верхних - 1 мм. Диаметр секции 700-1000 мм, высота до 1000 мм. Кроме того, верхняя кромка 20 верхней секции 7 снабжена дополнительным желобом 21. Ниже желоба 8 нижней секции 7 размещен цилиндрический корпус, снабженный днищем (в который «врезаны» патрубки 5). Общая высота резервуара, составленного из секций 7, составляет до 5 м. Полости желобов 5 снабжены средством удаления хвостов, например наклонными трубопроводами, врезанными в днище желоба, и могут быть герметизированы сверху кольцевыми крышками (не показаны). На чертежах не показаны регулировочные задвижки на элементах установки.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Пульпа с соотношением Т:Ж=20:80 поступает самотеком из загрузочного узла 1 по питающим трубопроводам 2 к патрубкам 5 цилиндрического резервуара 3. Тангенциальный ввод пульпы, согласный по всем патрубкам (направленный по периметру полости резервуара), обеспечивает закручивание объема пульпы (придает ей вращательно-поступательное восходящее движение). Дополнительный закручивающий эффект обеспечивает лопастной завихритель 6.

Вращательное движение потока обеспечивает приложение центробежной силы к частицам твердого материала, приводящей к радиальному их перемещению к стенкам резервуара (секций 7). Ударяясь о последние, частицы теряют свою скорость и «стекают» по стенкам секций, попадая в соответствующие зазоры 10 через их входные участки (чем ниже гидравлическая крупность частиц, тем выше они «поднимаются» в резервуаре). Поскольку в зазорах 10 резервуара на частицы действуют только гравитационные силы, они выпадают на дно желоба, «вытекая» через зазор 13 за пределы корпуса резервуара. Далее они самотеком или принудительно отводятся к месту хранения данной фракции.

1. Устройство для разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью, содержащее цилиндрический резервуар с вертикальной продольной осью, средство придания вращательного движения пульпе вокруг продольной оси резервуара, отличающееся тем, что средство придания вращательного движения пульпе вокруг продольной оси резервуара выполнено в виде тангенциальных относительно корпуса резервуара патрубков для нижнего подвода пульпы и лопастного завихрителя, выполненного в виде шнека, закрепленного неподвижно, соосно продольной оси резервуара, при этом корпус резервуара выполнен составным из секций, причем каждая секция, кроме самой нижней и верхней, выполнена в виде обечайки, на нижнем конце которой закреплен кольцевой желоб, внутренняя стенка желоба параллельна внутренней поверхности обечайки, размещена с зазором относительно последней и составляет до 0,6 от высоты секции, а внешняя стенка - размещена с зазором относительно внешней поверхности обечайки, при этом торец обечайки размещен с зазором относительно дна желоба, а полость желоба связана с емкостью для приема из него отделенных частиц.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность желоба, обращенная к нижележащей секции, снабжена кольцевым желобком, выполненным с возможностью размещения в нем верхнего торца нижней секции.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренний диаметр полости кольцевого желоба определяют из выражения Д_П=Д_с-5, мм, где Д_П - внутренний диаметр полости кольцевого желоба, мм; Д_с - диаметр полости обечайки, мм, кроме того, ширина входного зазора желоба в 1,7-5 раз меньше ширины зазора между внутренней стенкой желоба и поверхностью полости обечайки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя кромка верхней секции снабжена желобом, снабженным средством удаления хвостов.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что продольная ось патрубков в горизонтальной плоскости выполнена криволинейной.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лопастной завихритель выполнен составным из элементов, длина которых равна или кратна высоте секции.