3688

классификационной камере 11. Крупные частицы песка осаждаются в камере 12 и удаляются из нее через регулируемое разгрузочное устройство 13. Чистая вода подается по трубопроводу 14 и поступает в кольцевой трубопровод 5. Для регистрации уровня слоя песка в разгрузочной камере 12 служат датчики 15 и блок автоматики привода 16 затвора.

Фракционированный песок после классификатора необходимо обезвоживать, причем обезвоживанию мелкой фракции должна предшествовать операция сгущения, т.е. удаления из мелкой фракции шлама и избытка воды.

На рис. 1.9 представлены общий вид и схема конструкции гидроклассификатора конструкции ВНИИГС.

Рис. 1.9. Вертикальныйгидроклассификатор с восходящим потоком воды и подачей пульпы снизу вверх: а –технологическая схема, б – общий вид;

1– трубопровод; 2 – диффузор; 3 – камера обогатительная; 4 – камера классификации; 5 – коллектор водяной;6 – патрубок; 7 – коллектор сливной;8 – щиток отбойный.

Из диффузора пульпа поступает в обогатительную камеру 3, диаметр которой значительно больше верхнего диаметра диффузора, вследствие чего скорость движения пульпы резко уменьшается и крупные зерна, превышающие по размеру величину граничного зерна, оседают и попадают в камеру классификации 4, которая представляет собой кольцо, заключенное между диффузором и корпусом классификатора. В нижнюю часть классификационной камеры через трубопровод и водяной коллектор 5 подается чистая вода. Из коллектора через специальные окна вода поступает в классификационную камеру винтовым по-

21

током. В этом потоке осуществляется окончательная – чистовая классификация по заданному граничному зерну. Часть воды, поступающей в коллектор, расходуется на гидроклассификацию, а часть – на гидротранспорт крупного продукта, отводимого через патрубок 6.

Как отмечалось выше, первое разделение материала происходит в обогатительной камере, при этом из нее удаляется через сливной коллектор 7 значительная часть мелкой фракции, отделенной в этой камере, и плюс мелкая фракция, поступающая из классификационной камеры. В верхней части камеры установлен отбойный щиток 3. Прямоточный гидроклассификатор, поскольку пульпа подается снизу, является напорным аппаратом, рассчитанным на давление до 0,8 МПа на уровне сливного коллектора.

В таблице 1.3 приведены основные данные гидравлических классификаторов типа ГКД–2.

Работа гидроклассификатора типа ГКД-2 отличается от описанной выше работы гидроклассификатора ГКД–2 тем, что исходная смесь подаётся сверху в бак-дозатор и через распределитель гидросмеси попадает в приемноразделительную камеру. В процессе вертикального движения частиц в восходящих потоках воды более крупные частицы и частицы, близкие по размеру к граничным зернам, из приемно-разделительной камеры попадают в классификационную камеру, куда подается чистая вода для обеспечения окончательной классификации по заданному граничному зерну. Мелкий продукт выводится через верхнюю сливную трубу, крупный – через нижнее разгрузочное отверстие.

Таблица 1.3 Техническая характеристика гидравлических классификаторов

	Параметр	ГКД–	ГКД–	ГКД–	ГКД–	ГКД–
		2–100	2–400	2–800	2–1200	2–1600
	Производительность по ис-
	ходной водогрунтной смеси	100	400	800	1200	1600
	(для dгр=1,2мм), м3/ч
	Расчетная производительность	20	60	100	200	300
	по исходному материалу, м3/ч
	Расход воды на классифика-	100	180	230	580	740
	цию (для dгр=1,2мм), м3/ч
	Высота гидроклассификатора,	3750	5500	6500	9500	11500
	мм
	Внешний диаметр обогати-	910	1508	1910	2580	2910
	тельной камеры, мм
	Масса, кг	1200	1500	2260	7435	9480

22

К рассматриваемому классификатору можно подсоединить специальную разгрузочную камеру, в которой крупная фракция песка будет частично обезвоживаться до влажности 25%. Классификаторы типа ГК выпускают трех типоразмеров производительностью по исходной водогрунтовой смеси от 300 до 2200 м и производительностью по исходному песку от 25 до 400 м.

Чтобы на рассматриваемых классификаторах получить товарную фракцию со стабильным зерновым составом, необходимо обеспечить постоянное питание как по зерновому составу, так и по консистенции поступающей пульпы. Вторая фракция, мелкая, выдаваемая этими классификаторами, загрязнена шламами и требует дополнительного обогащения. Для получения нескольких фракций необходимо последовательно установить соответствующее число таких классификаторов. Классификаторы вертикального типа просты по конструкции, надежны в работе и в случаях, когда не требуется высокая точность классификации, могут успешно использоваться для обогащения строительных песков. Особенно рационально применять их на гидромеханизированных карьерах, так как эти аппараты могут работать в комплексе с земснарядами, разрабатывающими карьер.

В зарубежной практике при фракционировании песков на несколько фракций из вертикальных классификаторов часто составляют ступенчатые, компаундные или комбинированные установки. С помощью таких классификаторов удается повысить точность разделения на фракции и уменьшить потери товарных фракций в сливе.

На рис. 1.10 показаны схемы классификационных установок системы «Реакс». Комбинированием различных типов установок с гидравлическими классификаторами достигается высокая точность разделения. При этом технологическая схема может быть разработана с учетом конкретных требований производства и с учетом экономических и технологических критериев оптимизации процесса обогащения.

Рис. 1.10. Схемы классификационных установок системы «Реакс»: а – компаундная; б – двухступенчатая; в – комбинированная

23

Компаундная трехступенчатая система классификации (рис. 1.10 a) представляет собой комбинацию двух, трех или четырех конусных гидравлических классификаторов с горизонтальной подачей воды на классификацию. При двухступенчатой системе классификации (рис. 1.10 б), повышающей точность разделения, два конусных гидравлических классификатора устанавливаются один над другим. Комбинированная система классификации (рис.1.10 в) представляет собой комбинацию из классификаторов с горизонтальной подачей воды и вертикальной подачей чистой воды, что позволяет получить несколько фракций.

Гидроциклоны

Врассмотренных выше гидравлических классификаторах процессы разделения материала на фракции протекают под действием гравитационных сил.

Гидравлические классификаторы, работа которых основана на действии гравитационных сил, успешно применяются при классификации песков с материалов по малым величинам граничных зерен, поскольку силы сопротивления среды, пропорциональные поверхности зерна, возрастают значительно быстрее гравитационных сил, определяемых массой частицы, чем затрудняется процесс классификации. С повышением концентрации мелких зерен разделение еще более ухудшается вследствие возрастания вязкости среды.

Процессы разделения мелких твердых частиц могут быть значительно улучшены при осуществлении их под действием центробежных сил инерции. Для разделения жидких смесей в поле центробежных сил инерции широкое применение получили так называемые гидроциклоны. Они широко используются для классификации твердых частиц с размерами 10 – 500 мкм для сгущения шламов.

Впромышленности строительных материалов гидроциклоны нашли применение при помоле сырьевых цементных материалов при работе сырьевой мельницы в замкнутом цикле.

Гидроциклон сборный, представленный на (рис. 1.11), состоит из смонтированного из литых конических секций 2 с разгрузочным патрубком 1 и из цилиндрического корпуса 3 с касательным подводящим патрубком 5, центральной трубкой 4 и отводящим патрубком 6. Материал, подлежащий классификации, подается через патрубок 5, ось которого расположена тангенциально к цилиндрической части корпуса. Таким образом, шлам, поступающий через касательный патрубок 5 в гидроциклон, приобретает вращательное движение, в результате которого возникает центробежные силы инерции. В подводящем патрубке имеется направляющая втулка с сужающимся каналом, что обеспечивает значительное увеличение скорости потока в циклоне и более интенсивное выделение частиц материала из потока под действием центробежных сил.

Под действием последних относительно крупные твердые частицы отбрасываются к стенкам корпуса и движутся по спиральной траектории к выходному патрубку 1 для отвода нижнего продукта. Более мелкие частицы и большая часть жидкости движутся во внутреннем спиральном потоке, направленном

24

вверх к центральной трубке 4 и отводную трубку 6 для отвода верхнего продукта. Крупные частицы возвращаются в мельницу на домол, а мелкие – в шлам-бассейны. Чем выше давление на входе в гидроциклон, тем больше вращательная скорость движения потока и тем больше центробежная сила инерции, но меньше граница разделения. Для получения наиболее крупного слива с частицами до 0,5 – 0,7 мм величина давления принимается равной 0,3–0,5 МПа, а для получения наиболее тонкого слива давление на входе должно быть не ме-

нее 0,15 – 0,17 МПа.

Рис. 1.11. Гидроциклон сборной конструкции:

1 – патрубок выходной; 2–секция коническая; 3 – корпус цилиндрический; 4 – труба центральная; 5 – патрубок подводящий; 6 – патрубок отводящий

На рис. 1.12. представлена схема движения шлама в гидроциклоне

Рис.1.12. Схема движения пульпы в гидроциклоне

25

Под действием центробежных сил инерции, как отмечалось, твердые частицы движутся от оси гидроциклона к его периферии.

Рис. 1.13. Гидроциклон сварной конструкции:

а– общий вид; б – внутренняя часть циклона, футерованная резиной;

в– внутренняя часть циклона, футерованная каленым литьем

Гидроциклоны тонкостенной сварной конструкции (рис. 1.13) для предотвращения износа корпуса футеруют каменным литьем или резиной. Гидроциклоны с диаметром корпуса от 75 до 1000, с углом конусности 20° и сечением питающего отверстия от 10х30 до20х40 мм обеспечивают производительность от 3.6 до 600 м3/ч. Для частиц граничного размера на определенном расстоянии от центра циклона центробежные силы инерции уравновешиваются силами, действующими со стороны жидкости, и тогда скорость осаждения частиц этого размера становится равной нулю.

Частицы, которые меньше граничного зерна, перемешаются к оси гидроциклона и затем удаляются в слив, а частицы большего размера направляются к периферии, опускаются и удаляются через разгрузочный патрубок.

Рассчитывать объемную производительность гидроциклона можно по следующим формулам, л/мин,

		2
	Q	dn	Dd0	2g H1 H2 ,		(1.26)
		Dd0

26

где – коэффициент расхода ;

dn– диаметр питаюшего патрубка, м;

D–диаметр цилиндрической части гидроциклона, м; d0–диаметр отводящего патрубка;

g – ускорение силы тяжести, м/с2;

H1 – напор в питающем патрубке H/м2;

H2 – напор в отводящем патрубке H/м2.

Если принять, что коэффициент расходаμвеличина постоянная, то выражение в скобках для геометрически подобных циклонов будет постоянной безразмерной величиной. Обозначив это выражение через , получим объемную производительность

Q kDd0 2g(H1		H )2 ;		(1.27)
Q 44.5kDd0			.	(1.28)
	H1	H20

Для гидроциклонов диаметром от 1,25 до 60 см с углом конусности в 38°. Величина 44.5×k равна 0,524. С уменьшением угла конусности эта величина возрастает, и ее значение должно быть определено опытным путем.

Для расчета производительности гидроциклона используется также формула

Q 15,7d3d0 H ,

(1.29)

где d3 – приведенный диаметр питающего отверстия см; d0– диаметр отводящего патрубка, см;

H – напор в питающем патрубке, H/см2.

Размер граничного зерна, по которому происходит классификация в гидроциклоне, рассчитывается по формуле, мкм,

dгр	0,9d0		DT		,	(1.30)
	dn
		H	0

где D– диаметр циклона, м;

dn – диаметр выходного патрубка, м;

Т – содержание твердых частиц питания, %; do– диаметр отводящего патрубка, м;

Н – давление на входе в гидроциклон, МПа; ρ– плотность твердой фазы, г/м3; ρо– плотность жидкой фазы, г/м3.

В (табл. 1.4) приводятся ориентировочные данные для выбора гидроциклонов с уклоном конусности 20˚.

27

	Ориентировочные данные для выбора гидроциклонов						Таблица 1.4
Диаметр	Диаметр	Диаметр	Диаметр	Производи-			Верхний
			выходного	тельность			предел
гидро-	отводящего	питающего
			патрубка	при			крупно-
циклона	патрубка,	отверстия,	для песка,	Н=0,1МПа,			сти слива
D, мм	доли от D	доли от d0	доли от d0	л/мин			dmax, мкм
75	0,2 – 0,5	1 – 0,5	0,2 – 0,7	60	– 125		22 – 60
125	0,2 – 0,4	1 – 0,5	0,2 – 0,7	15	– 250		26 – 80
150	0,2 – 0,4	1 – 0,5	0,2 – 0,7	200	– 350		23 – 95
250	0,2 – 0,4	1 – 0,5	0,2 – 0,7	450	– 850		37 – 135
350	0,2 – 0,4	1 – 0,5	0,2 – 0,7	850	– 1500		44 – 180
500	0,2 – 0,4	1 – 0,5	0,2 – 0,7	1500	– 3000		52 – 240
750	0,2 – 0,4	1 – 0,5	0,2 – 0,7	3500	– 6500		73 – 340
1000	0,2 – 0,4	1 – 0,5	0,2 – 0,7	6200	– 10000		–

Гидромеханические классификаторы

Гидромеханические классификаторы имеют механизм, воздействующий на разделение зерен. Классификаторы часто работают в замкнутом или открытом цикле помола с мельницами.

Спиральный классификатор. На рис. 1.14 и 1.15 представлены общий вид и схема спирального классификатора.

Рис. 1.14. Общий вид спирального классификатора:

1 – лестничная спираль; 2 – редуктор; 3 – клиноременная передача; 4 – подъемный механизм; 5 – зубчатая передача;

6 – клиноременная передача; 7 – редуктор; 8 – электродвигатель

28

Он состоит из полуцилиндрического наклонного корыта 2, нижняя часть которого образует осадительный бассейн, и двухзаходной ленточной спирали 1, являющейся основной рабочей частью. Объем корыта зависит от угла наклона и высоты стенки, через которую переливается смесь. Пульпа подается в верхнюю часть корыта. Вращение спирали сообщается от электродвигателя 8 через клиноременную 6 и зубчатую 5 передачи и редуктора 7. Нижняя часть спирали может подниматься над корытом с помощью подъемного механизма 4 для установки спирали в различных положениях путем поворота вокруг шарнирной опоры. Пульпа непрерывно подается в корыто и перемешивается лопастями. Под действием гравитационных сил материал делится на два класса. Крупные более тяжелые частицы опускаются на дно корыта. Загрязняющиеся примеси с водой сливаются через торцовый борт, а осевший песок подвигается лопастями по наклонному днищу. При вращении вала осевшие в корыте крупные частицы начинают двигаться к выгрузочному лотку 4. При этом материал частично обезвоживается и сбрасывается на разгрузочный лоток.

Спиральные классификаторы по сравнению с реечными менее чувствительны к заиливанию и поэтому более надежны в эксплуатации.

При остановке классификатора спираль с помощью механизма 5 приподнимается, а при спуске опускается. Осевший на дно ил выносится спиралью к штуцеру 10.

С увеличением угла наклона корыта содержание влаги в песках уменьша-

ется.

Рис. 1.15. Схема спирального классификатора:

1 –рама; 2 – спускной штуцер; 3 –корыто; 4 – карман с желобом для слива; 5 – механизм подъема спирали; 6 – приемный лоток; 7 – спираль; 8 – привод спирали; 9 – ось поворота спирали; 10 – штуцер слива крупной фракции

29

Существуют классификаторы с погружной (рис. 1.15) спиралью на сливном конце и с непогруженной спиралью. Классификаторы с непогружной спиралью используют преимущественно для грубого деления материала на классы, когда в слив уходят частицы крупностью до 0,15 мм.

В классификаторах с погружной спиралью в сливе имеются частицы размером до 0,074 мм. В этих классификаторах пульпа над спиралью находится в более спокойном состоянии. Технические характеристики спиральных классификаторов приведены в табл. 1.5 – 1.7.

Классификаторы изготовляют с одной или двумя спиралями диаметром от 0,3 до 3 м и длиной от 3 до 15 м. При диаметре спиралей от 300 до 1000 мм суточная производительность одновальных классификаторов от 6 до 19 т по сливу и от 25 до 465 т по пескам, а двухвальных – до 1100 т по сливу и до 18500 т по пескам.

Производительность Q спиральных классификаторов (по песку) определяют по эмпирической формуле

Q 388D3n т/ч,

(1.31)

где D– диаметр спирали, м; n–частота оборотов спирали, об/с.

Таблица 1.5 Техническая характеристика односпиральных классификаторов

с погружной спиралью

							Производитель-			,
					Частота вращения спирали, об/мин					Мощность электродвигателя кВт
				Диаметрспирали, мм			ность по материа-				Частота вращения двигателя, об/мин
	Размер корыта,					Угол наклона корыта, градусы		лу с
							ρ = 21кH/м3 при
	мм						тонких частиц в
Тип
							сливе 0,074мм,
								г/сут
	Длина		Ширина				Посливу		По пескам
М574–	8400		1370	1200	4,56–	15	120		1140–	3–5	470–
1					9,22				2305		950
М575–	10100		1370	1500	3,4–	15	367		1550–	4,5–7,0	475–
1					6,85				3120		960
М576–	13000		Пере-	2000	2,59 –	15	320		2590–	6,5–10,0	475–
1			менная		5,24				5240		960

30