Гидравлический сепаратор



Гидравлический сепаратор
Гидравлический сепаратор
Гидравлический сепаратор

 


Владельцы патента RU 2463112:

Учреждение Российской академии наук Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН (ИХХТ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц по гидравлической крупности, плотности, геометрическим размерам и может быть использовано в горной, строительной, химической и других отраслях промышленности. Гидравлический сепаратор включает цилиндрический корпус, выполненный в виде двух соосных цилиндров, нижние кромки которых герметично соединены с приемниками продуктов сепарации, образуя днище корпуса. Установленные внутри корпуса с зазором к нему и днищу с возможностью вращения разделительные камеры, с парами направляющих П-образной формы основанием вверх и радиальными пластинами, выполненные в виде двух соосных цилиндрических обечаек, которые образуют с корпусом сообщающийся сосуд. Экран, выполненный в виде отдельных сегментов кругового кольца с возможностью их радиального перемещения и съема, вал с приводом вращения, питатель исходного материала, приемники продуктов разделения. Устройство для стабилизации уровня воды в разделительных камерах - патрубок для слива и подачи воды, установленный по высоте внешнего цилиндра от верхней его кромки до уровня верхней кромки нижнего элемента радиальных пластин. Между цилиндрическими обечайками и парами П-образных направляющих установлены секции узких каналов, выполненных из вертикальных пересекающихся пластин. В основании каждого приемника продуктов разделения расположен наклонный цилиндр, в котором помещен параллельно его днищу вращающийся вал с насаженной на него спиралью (шнеком). Корпус выполнен в виде двух соосных цилиндров, нижние кромки которых герметично соединены с приемниками продуктов сепарации, образуя днище корпуса. Технический результат - повышение эффективности сепарации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц по гидравлической крупности, плотности, геометрическим размерам и может быть использовано в горной, строительной, химической и других отраслях промышленности.

Известен гидравлический классификатор зернистых материалов (авт.свид. №1738358, МПК B03B 5/62, бюллетень №21.92 г.). Гидравлический классификатор содержит цилиндрический корпус с днищем, выполненный в виде установленного меньшим основанием вверх усеченного конуса, в нижней части которого смонтированы патрубки - приемники для продуктов разделения. Внутри цилиндрического корпуса расположена цилиндрическая обечайка, соединенная с валом привода. На внешней стороне обечайки установлены с зазором к корпусу и днищу радиальные пластины, которые вместе с обечайкой образуют в корпусе вращающиеся разделительные камеры, над которыми установлен питатель исходного материала. К недостаткам известного гидравлического классификатора зернистых материалов, снижающим эффективность разделения частиц по крупности, относятся:

- высота жидкости в разделительных камерах в радиальном направлении, ограниченная поверхностью усеченного конуса, различна, а следовательно, и время осаждения частиц одной гидравлической крупности различное;

- время осаждения частиц в жидкости и плюс время их скольжения по поверхности конического днища на неравных по длине участках от точки падения на эту поверхность до отверстий, ведущих в приемные патрубки, еще более различается, даже для частиц одинаковой формы (с одним коэффициентом трения);

- образующийся на поверхности конуса слой сепарируемого материала высотой, равной зазору между разделительными пластинами и указанной поверхностью, будет периодически, по мере накопления, стекать в различные приемники продуктов разделения.

Наиболее близким по технической сущности является гидравлический сепаратор (патент РФ №2395345, МПК B03B 5/62, 2010 г.) для разделения частиц по крупности, содержащий цилиндрический корпус с днищем, установленные внутри корпуса, с зазором к нему и днищу с возможностью вращения, разделительные камеры с радиальными пластинами, экран в зазоре между разделительными камерами и приемниками продуктов разделения, вал с приводом вращения, питатель исходного материала и приемники продуктов разделения. Корпус выполнен в виде двух соосных цилиндров, нижние кромки которых герметично соединены с приемниками продуктов сепарации, образуя днище корпуса, а разделительные камеры выполнены в виде двух соосных цилиндрических обечаек, соединенных парами направляющих П-образной формы основанием вверх, которые образуют с корпусом сообщающийся сосуд. Корпус снабжен устройством для регулирования уровня зоны сепарации - внешним карманом с патрубками для слива и подачи воды.

Основными недостатками известного сепаратора являются:

- взаимное засорение продуктов сепарации по причине отклонения траекторий осаждения частиц (особенно частиц уплощенной формы) от оси симметрии их потока в зоне между цилиндрами разделительной камеры и радиальными перегородками;

- низкая эффективность обогащения частиц по плотности из-за разделения их исключительно по скоростям осаждения (по гидравлической крупности), что является значительным недостатком при разделении частиц широких диапазонов крупности;

- нестабильность уровня среды разделения в сепараторе по причине низкоэффективной системы разгрузки продуктов разделения.

Отклонение от прямолинейного осаждения частиц в зоне разделения происходит вследствие гидродинамических особенностей их обтекания средой, которые, в свою очередь, принимают особо сложный характер при неправильной форме разделяемых зерен. Так, полиминеральная смесь одного диапазона крупности (по результатам ситового анализа) вследствие уплощенной формы частиц большей плотности (например, частиц самородного золота) разделяется недостаточно эффективно. Поэтому, для оптимизации разделительного процесса требуется ограничить возможность отклонения частиц от оси симметрии потока путем создания механической преграды в горизонтальной плоскости в виде сплошных вертикальных стенок.

При наличии в разделяемой смеси равнопадающих частиц, т.е. частиц, осаждающихся с одинаковой конечной скоростью, но различными плотностями, гравитационное обогащение методом гидравлической классификации становится затруднительным. Поэтому для повышения эффективности сепарации следует комбинировать механизм разделения частиц по скоростям осаждения и механизм дифференциального ускорения (т.е. разделения по плотности частиц) реализуемый, например, в отсадочных машинах. Искусственно изменения скорости осаждения частиц можно добиться при изменении окружающих их условий осаждения. Так, при резком изменении условий осаждения частиц в «неограниченной среде» на условия «пристеночного осаждения», частицы будут замедляться и тем больше, чем меньше их плотность. Далее, по прохождении частицами узких каналов (зоны «пристеночного осаждения»), условия движения изменяются на первоначальные, т.е. становятся вновь в «условно неограниченной среде» с отсутствием боковых препятствий. Таким образом, чередованием в разделительной камере по ее высоте (глубине) узких каналов и зон осаждения частиц в «условно неограниченной среде» реализуется сепарационный механизм дифференциального их ускорения.

Разгрузка материала в известных конструкциях сепаратора производится через краны, т.е. «самотеком», что при недостаточном количестве материала (осадка) в приемнике приводит к неконтролируемому выходу жидкой среды и значительному снижению ее уровня в сепараторе. Кроме того, разгрузку достаточно крупного материала (более 1-2 мм) самотеком организовать достаточно сложно. При автономной работе системы регулирования уровня зоны сепарации, в случае непреднамеренного слива (пролива) воды из разгрузочных устройств, происходит быстрое заполнение сепаратора водой через патрубок для ее подачи, что приводит к образованию перемешивающих потоков, препятствующих эффективному разделению частиц. Поэтому, для стабилизации процесса разделения необходимо предусмотреть возможность разгрузки продукта разделения с постоянным содержанием влаги (отношением Ж:Т). Разгрузка осевшего материала из приемников может осуществляться механически, например подъемом осадка по наклонному желобу выше уровня пульпы вращающейся спиралью.

Целью изобретения является повышение эффективности и стабильности процесса разделения частиц по плотности. Достигается это тем, что

1) в зазоре между цилиндрами и радиальными перегородками разделительной камеры установлены секции узких каналов на расстоянии друг от друга по ее высоте (глубине), например три, состоящие из пересекающихся вертикальных пластин, которые образуют по пути движения частиц зоны пристеночного осаждения,

2) приемники продуктов разделения снабжены устройством для механической транспортировки осадка выше уровня пульпы и его разгрузки - наклонным цилиндром, в котором помещен параллельно его днищу вращающийся вал с насаженной на него спиралью (шнеком).

На фиг.1 показан гидравлический сепаратор (общий вид), на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 изображено расположение пластин, образующих три секции вертикальных каналов на различной глубине разделительной камеры.

Гидравлический сепаратор содержит цилиндрический корпус, образованный внешним 1 и внутренним 2 цилиндрами, к нижней кромке которых прикреплены приемники продуктов разделения 3 с наклонным цилиндром 4, в котором помещен параллельно его днищу вращающийся вал 5 с насаженной на него спиралью 6 для их разгрузки. Внутри корпуса соосно с цилиндрами 1 и 2 с зазорами к ним и приемникам продуктов разделения установлена разделительная камера 7, выполненная из двух коаксиальных, цилиндрических обечаек, образующих с корпусом сообщающийся сосуд, соединенных парами радиальных перегородок П-образной формы основанием вверх 8. В зазоре между перегородками установлены пластины 9, выполненные из отдельных прямоугольных элементов (например, трех) с возможностью их вертикального перемещения и демонтажа. Разделительная камера посредством траверсы 10 связана с валом 11 и приводится во вращение электродвигателем 12. Сепаратор снабжен питателем исходного материала 13, установленным над разделительной камерой и устройством для регулировки уровня зоны сепарации 14, установленным по высоте внешнего цилиндра от верхней его кромки до уровня, соответствующего установке одного элемента радиальных пластин. Устройство выполнено в виде внешнего кармана с патрубками для слива и подачи воды. В зазоре между разделительной камерой и приемниками продуктов разделения установлены пластины экрана 15 в виде сегментов кругового кольца с возможностью их радиального перемещения и снятия. В разделительной камере на различных ее глубинах установлены секции узких каналов 16 (например, три секции), выполненные в виде пересекающихся вертикальных пластин, которые образуют зоны пристеночного осаждения.

Сепаратор работает следующим образом. В режиме обогащения материала, содержащего частицы различной плотности и предварительно рассеянного на достаточно узкие классы крупности, устанавливаются пластины экрана 15 таким образом, чтобы препятствовать распределению частиц по всем приемникам продуктов сепарации и обеспечить разгрузку только из определенных приемников. На заданной высоте рабочей зоны сепаратора, в зависимости от крупности материала в питании, устанавливаются элементы радиальных пластин 9 и секции узких каналов 16. Корпус, образованный внешним 1 и внутренним 2 цилиндрами с приемниками продуктов сепарации 3 и установленная в нем разделительная камера 7 заполняются водой на соответствующий уровень рабочей зоны сепаратора. Камера посредством вала 11 и электродвигателя 12, связанных траверсой 10, приводится во вращение. Вал 5 и спираль 6 с помощью электродвигателя 17 каждого приемника продуктов разделения приводится во вращение. В камеру питателем 13 подается исходный материал в сухом виде или в виде жидкой пульпы. Частицы материала под действием гравитационной, архимедовой силы и силы сопротивления воды приобретают различную скорость осаждения и в зависимости от нее, а так же высоты и скорости вращения камеры распределяются по приемникам и пластинам экрана. За счет установленных последовательно секций узких каналов в зоне разделения реализуется дифференциальное ускорение частиц в процессе осаждения, следовательно частицы материала распределяются по приемникам в соответствии с их плотностью. Более плотные частицы (частицы с большей инерцией) приобретают большее ускорение при резком переходе из зоны пристеночного осаждения в зону условно свободного осаждения, следовательно, быстрее осаждаются и концентрируются в зоне ценного продукта (концентрата). Далее, при резком переходе из зоны условно свободного осаждения в зону пристеночного осаждения частицы относительно большей плотности замедляются менее интенсивно, что так же является частью сепарационного механизма дифференциального ускорения. По ходу движения камер материал, накопившийся на пластинах экрана, посредством нижней части радиальных пластин механически транспортируется в соответствующие приемники продуктов обогащения. Разгрузка продуктов из приемников производится за счет вращения спиралей. В режиме гидравлической классификации материала для получения узких классов крупности пластины экрана 15 не устанавливаются, и разгрузка продуктов производится из всех приемников.

Оптимизация процесса сепарации исходного материала производится изменением скорости вращения разделительной камеры, уровнем зоны сепарации, а так же высотой секций узких каналов (зон дифференциального ускорения), протяженностью зоны условно свободного осаждения (расстоянием между двумя последовательными секциями узких каналов), числом секций по пути осаждения частиц и размером каналов.

Высокая эффективность разделения частиц по их крупности либо по плотности достигается тем, что аппарат практически исключает условия перемешивания этих частиц и реализует комбинацию сепарационных механизмов: разделение по скоростям осаждения и дифференциальное ускорение частиц.

1. Гидравлический сепаратор, включающий цилиндрический корпус, выполненный в виде двух соосных цилиндров, нижние кромки которых герметично соединены с приемниками продуктов сепарации, образуя днище корпуса, установленные внутри корпуса с зазором к нему и днищу с возможностью вращения разделительные камеры, с парами направляющих П-образной формы основанием вверх и радиальными пластинами, выполненные в виде двух соосных цилиндрических обечаек, которые образуют с корпусом сообщающийся сосуд, экран, выполненный в виде отдельных сегментов кругового кольца с возможностью их радиального перемещения и съема, вал с приводом вращения, питатель исходного материала, приемники продуктов разделения, устройство для стабилизации уровня воды в разделительных камерах - патрубок для слива и подачи воды, установленный по высоте внешнего цилиндра от верхней его кромки до уровня верхней кромки нижнего элемента радиальных пластин, отличающийся тем, что между цилиндрическими обечайками и парами П-образных направляющих установлены секции узких каналов, выполненных из вертикальных пересекающихся пластин.

2. Гидравлический сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в основании каждого приемника продуктов разделения расположен наклонный цилиндр, в котором помещен параллельно его днищу вращающийся вал с насаженной на него спиралью (шнеком).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области классификации и обогащения полезных ископаемых. .

Изобретение относится к установкам для очистки дисперсных материалов от загрязнений в потоке жидкой среды. .

Изобретение относится к разделению твердых веществ на фракции в вертикальном потоке и может быть использовано в практике обогащения полезных ископаемых, при переработке техногенных образований для осуществления противоточных процессов в системе жидкость - твердое тело.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к обогатительному оборудованию, и может быть использовано для обогащения руд и промпродуктов цветных и черных металлов в жидкой и воздушной среде, а также при разделении мелких сыпучих материалов в других отраслях.

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц по гидравлической крупности, плотности, геометрическим размерам и может быть использовано в горной, строительной, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении железных руд. .

Изобретение относится к горному делу, а именно к обогатительному оборудованию, и может быть использовано для выделения тонкодисперсной фракции ценного компонента, например золота из гидровзвеси, образующейся при промывке металлоносных песков.

Изобретение относится к способам гидроклассификации зернистых материалов в технологических процессах их добычи, обогащения и переработки и может быть использовано в горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к классификации и дезинтеграции мелких и тонких частиц высокоглинистых песков россыпных и комплексных золотосодержащих месторождений природного и техногенного типов

Изобретение относится к горному делу, переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в горнорудной и угольной промышленности

Изобретение относится к устройствам для очистки дисперсных материалов от загрязнений в потоках жидкой среды, в том числе от радиоактивных загрязнений. Установка для ультразвуковой обработки дисперсного материала в жидкой среде содержит цилиндрический корпус, на внешней стороне которого расположены ультразвуковые излучатели, а в полости цилиндрического корпуса имеются насадки с перфорациями, каждая насадка выполнена в виде шнека, укрепленного на центральном стержне или к стенке корпуса. В корпусе расположены патрубки для ввода реагентов, секция с входным патрубком для подачи обрабатываемого материала и выходными патрубками для выхода шлама, а также коническая часть со сливным патрубком и патрубками для ввода реагентов. Стержень выполнен полым, и в полости стержня имеются ультразвуковые излучатели с волноводами радиального излучения. Насадки имеют определенные размеры перфораций. Нижние насадки имеют более крупные перфорации в сравнении с верхними насадками. Стержень одним из своих концов прикреплен к вибратору или приводу вращательного движения. Технический результат - повышение эффективности процесса очистки дисперсного материала. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области гидрометаллургической переработки рудных измельченных материалов, содержащих ценные радиоактивные, редкоземельные, цветные и редкие металлы. Способ регулирования процесса классификации твердого материала в вертикальном потоке с пульсационным перемешиванием включает изменение расхода промывного раствора в зависимости от величины плотности пульпы верхнего слива, выход шламов в верхний слив, накапливание в нижней части потока и поддерживание в течение всего процесса плотного слоя песков, противоточное взаимодействие песков и промывного раствора, разгрузку промытых песков. Оптимальную высоту плотного слоя песков регулируют и устанавливают путем изменения величины давления сжатого воздуха, обеспечивающего пульсации, а скорость промывного раствора в объеме плотного слоя, не занятого песками, принимают выше скорости стесненного осаждения наиболее крупных шламов, по граничному зерну которых ведут классификацию. Датчики верхнего и нижнего уровней плотного слоя размещают стационарно в зоне пульсации на границе раздела фаз сжатый воздух - жидкость. Разгрузку промытых песков проводят периодически при непрерывной подаче полидисперсного осадка и промывного раствора. Технический результат - повышение надежности регулирования процесса классификации твердых материалов и отмывки растворимых веществ от песков. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к разделению дисперсных материалов по плотности, превышающей плотность разделительной среды, может быть использовано на обогатительных фабриках и установках для обогащения преимущественно углей и сланцев, а также других полезных ископаемых. Устройство для гравитационного обогащения полезных ископаемых включает загрузочную воронку, сопряженную с распределительной камерой, по обе стороны от камеры установлены наклонные восходящий и нисходящий разделительные транспортирующие каналы, в которых с возможностью изменения своего пространственного положения размещены перекрывающие пластины с поперечными перегородками, а также наклонный разгрузочный канал с устройством транспортирования дисперсного минерального материала в виде элеватора. Нижняя часть разгрузочного канала гидравлически связана с нижней частью нисходящего транспортирующего канала. Устройство снабжено резервуаром с отводящим трубопроводом, внутри которого расположена открытая емкость для проточной воды, связанная с разгрузочным каналом с элеватором. Разгрузочный канал снабжен регулятором уровня воды, который выполнен в виде сосуда, в котором с возможностью перемещения в вертикальном направлении установлен трубчатый регулировочный вертикальный патрубок, связанный с безнапорным отводящим трубопроводом. В регуляторе уровня воды установлен датчик, связанный с приводом конвейера, подающего минеральный материал в загрузочную воронку. Верхний торец трубчатого регулировочного вертикального патрубка выполнен скошенным или снабжен дренажной прорезью. Верхний край открытой емкости расположен ниже верхнего края резервуара. Технический результат - повышение качества процесса обогащения, а также сокращение потерь полезного ископаемого. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц по гидравлической крупности, плотности, геометрическим размерам и может быть использовано в горной, строительной, химической и других отраслях промышленности. Гидравлический сепаратор включает цилиндрический корпус, выполненный в виде двух соосных цилиндров, нижние кромки которых герметично соединены с приемниками продуктов сепарации, образуя днище корпуса, установленные внутри корпуса с зазором к нему и днищу с возможностью вращения разделительные камеры, с парами направляющих П-образной формы основанием вверх и радиальными пластинами, выполненные в виде двух соосных цилиндрических обечаек, которые образуют с корпусом сообщающийся сосуд, экран, выполненный в виде отдельных сегментов кругового кольца с возможностью их радиального перемещения и съема, вал с приводом вращения, питатель исходного материала, приемники продуктов разделения, в основании каждого приемника продуктов разделения расположен наклонный цилиндр, в котором помещен параллельно его днищу вращающийся вал с насаженной на него спиралью (шнеком), секции узких каналов между цилиндрическими обечайками и парами П-образных направляющих, выполненных из вертикальных пересекающихся пластин. Между внутренним цилиндром корпуса и приемниками продуктов сепарации установлены диффузоры для подачи восходящей воды. В верхней части по периферии внешнего цилиндра корпуса установлен наклонный желоб с патрубком. Над разделительной камерой по периферии внутренней части внешнего цилиндра корпуса установлен экран-козырек, состоящий из двух зажатых и закрепленных к цилиндру колец углового профиля. Технический результат - повышение эффективности сепарации. 2 з.п ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к переработке волокнистых материалов и может быть использовано в асбестовой и целлюлозно-бумажной промышленности. Гидроклассификатор включает корпус, расположенное вдоль корпуса просеивающее приспособление, установленные у противоположных по диагонали углов корпуса в его продольном сечении патрубки ввода воды и вывода мелкой фракции, расположенные у других противоположных по диагонали углов корпуса в его продольном сечении патрубки ввода и выпуска суспензии, вибратор, просеивающее приспособление выполнено из соединенных попарно по периметру обечайкой сит. Патрубки ввода и вывода суспензии сопряжены с внутренним пространством каждой пары сит. Вибратор соединен с просеивающим приспособлением. К патрубку подачи суспензии присоединены гибкие трубопроводы, на которых ярусно в пределах половины высоты камеры для суспензии установлены расширяющиеся насадки с криволинейными спиралевидными направляющими на их внутренней поверхности и расположены во внутреннем пространстве каждой пары сит, соединенных между собой упругими пластинами. Боковые торцы камер для суспензии ограждены сеткой. Вибратор снабжен приводом с регулятором скорости вращения. Регулятор скорости вращения связан с регулятором давления, соединенным с датчиком давления, расположенным в патрубке подвода воды. Регулятор давления содержит взаимосвязанные блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители и блок нелинейной связи. Регулятор скорости вращения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Технический результат - повышение производительности и эффективности классификации за счет регулирования потребляемой энергии на приводе вибратора в зависимости от изменяющегося давления в патрубке подачи воды, определяемого гидравлическим сопротивлением суспензии, обусловленного концентрацией волокнистого материала в классифицируемой смеси. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию гидрометаллургических производств и предназначено для осуществления процесса классификации по дисперсному составу твердой фазы различных суспензий, например суспензий гидроксида алюминия при производстве глинозема из различных видов глиноземсодержащего сырья, и может быть использовано также в других областях промышленности, где требуется классификация твердой фазы, содержащейся в суспензии. Технический результат - повышение работоспособности и классифицирующей способности аппарата. Устройство включает корпус переменного сечения, состоящий из цилиндрических обечаек различного диаметра. Эти обечайки соединены между собой коническими переходными царгами. Имется конусное днище, питающий стакан, размещенный в верхней части по оси корпуса, патрубки для подачи суспензии на классификацию и отбора продуктов классификации и узел подачи промывной жидкости. По оси корпуса установлено перемешивающее устройство механического типа с приводом, выполненное в виде закрепленных на одном валу в несколько ярусов по высоте корпуса мешалок. Эти мешалки отличны друг от друга по диаметру. Под питающим стаканом на валу установлен отбойник. Узел подачи промывной жидкости размещен в нижней части корпуса между цилиндрическими обечайками большего и меньшего диаметров. При этом по крайней мере одна мешалка установлена непосредственно над ним в зоне, ограниченной поверхностью конической царги, соединяющей указанные цилиндрические обечайки. Мешалка, установленная в зоне, ограниченной поверхностью цилиндрической обечайки наибольшего диаметра, выполнена в виде радиально расположенных в одной плоскости, жестко закрепленных на валу траверс. На этих траверсах под углом к поверхности цилиндрической части корпуса установлены скребки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх