Ультразвуковий гідродинамічний сепаратор

1. Ультразвуковий гідродинамічний сепаратор, що включає живильник-дозатор вихідної сировини і приймальну ємність згущувача, верхня частина якого виконана у вигляді зливального порога, при цьому у донній частині згущувача розміщена заслінка для витягування згущеного продукту, який відрізняється тим, що пристрій має корпус у вигляді ванни, одна торцева частина якого має вхідний короб, до якого підведений водовід подачі технічної води з керованою заслінкою, а також вихідний патрубок живильника-дозатора, при цьому в донній частині корпуса розташовуються пластинчасті випромінювачі ультразвукових коливань, а над ними розташований безперервний транспортуючий орган, виконаний у вигляді конвеєра, на U 2 (19) 1 3 А.Г. Лопатин "Гравитационные методы обогащения", М., "Недра", 1980, с. 393-394]. Необхідний результат поділу часток, що утримують корисні компоненти, і часток, що засмічують, досягається за рахунок інерційності компонентів пульпи і взаємного тертя викликаного зворотно-поступальними коливаннями. Недоліком відомого пристрою є те, що досить складно забезпечити ефективні вібраційні коливання стосовно до барабана, що має значну вагу, яка зростає з урахуванням пульпи, що рухається у ньому. Застосування одного приводу призводить до неефективності процесу дезінтеграції і відмивання, а збільшення кількості приводів ускладнює конструкцію, робить її ненадійної і вимагає значних витрат на обслуговування і ремонт. Відмивання шламів металургійних виробництв за допомогою відомого пристрою не ефективне, тому що співвідношення гранулометричного складу часток, що засмічують, і часток, які утримують корисний компонент, настільки значне, що це приводить до високої взаємної адгезії викликаної різними причинами. Відносно невелика частота коливань відомої вібраційної установки не дозволяє відокремити частки, що засмічують, для наступного видалення. Важливим є те, що відомий пристрій не дозволяє видалити % дрібнодисперсні частки з каверн і порожнин великих залізовмісних часток. Застосування пристрою приводить до необґрунтовано завищених витрат і низької рентабельності виробництва. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним, як прототип, є пристрій для гідравлічної класифікації [Справочник по обогащению руд, под ред. О.С. Богданова, М, Недра, 1972г., с. 265]. Відомий пристрій являє собою пірамідальну ємність, у яку безупинно надходить збагачувана сировина у вигляді пульпи. Поділ твердої фази компонентів пульпи здійснюється за рахунок гравітаційних процесів і сформованих вихідним живленням турбулентних потоків. У міру надходження вихідної сировини в прийомну ємність щільні частки осаджуються, надходячи в зону згущення продукту. Дрібні частки, що засмічують, взаємодіють із висхідними потоками, швидкість яких перевищує швидкість витання цих часток. Турбулентні потоки визначають зважений стан часток, що засмічують, які поступають за рахунок надходження у прийомну ємність рідкої фази пульпи. Якщо частки, що засмічують, опускаються нижче критичної величини заглиблення, то швидкості висхідних потоків недостатня для їхнього виносу в злив. Для цього конструкцією гідравлічного класифікатора передбачена примусова подача технологічної води в зону формування згущеного продукту. Висхідні потоки води підхоплюють частки, що засмічують, переносять їх у зону зливу і далі - для складування на шламосховище. Згущений продукт являє собою концентрат, що може надалі бути спрямований на магнітну сепарацію або інший обґрунтований спосіб збагачення. 65854 4 Недоліком відомої конструкції є те, що вона може бути використана при збагаченні руд, де частки, що містять корисний компонент, і частки, що засмічують, мають диференційовану щільність, а також зважені у пульпі окремо (дезінтегровані). Це визначає негайний поділ пульпи на потоки, які формують згущений продукт і злив. Сировина, що надходить з пульпою в прийомну ємність, характеризується тим, що частки, що засмічують, і частки з корисним компонентом зовсім не зв'язані один з одним. При цьому в ємності практично відсутні гідродинамічні сили, які були б здатні розділити не здрібнені зростки, які в результаті гравітаційного збагачення попадають у згущений продукт або злив. Зазначений пристрій зовсім не забезпечує необхідної ефективності при збагаченні шламів металургійного виробництва з причини відсутності можливості попереднього відділення залізовмісних часток від дрібнодисперсних часток окислів, наприклад, цинку. Задачею корисної моделі є удосконалення конструкції сепаратора для збагачення шламів металургійного виробництва за рахунок комплексного впливу на вихідну сировину - формування турбулентних потоків при живленні, впливу на сформований потік спрямованих ультразвукових коливань, класифікацію дезінтегрованої сировини під дією сил гравітації у рідкому середовищі. Технічний результат при використанні корисної моделі полягає у тому, що забезпечується висока якість отриманої сировини - залізного концентрату та цинкового концентрату. Це дозволяє підвищити ефективність розробки техногенних родовищ, забезпечити якісною сировиною металургійні підприємства чорної та кольорової металургії, підвищити рентабельність виробництва. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що ультразвуковий гідродинамічний сепаратор включає живильник-дозатор вихідної сировини і приймальну ємність згущувача, верхня частина якого виконана у вигляді зливального порога. У донній частин згущувача розміщена заслінка для витягування згущеного продукту. Відповідно до корисної моделі, пристрій має корпус у вигляді ванни, одна торцева частина якого має вхідний короб, до якого підведений водовід подачі технічної води з керованою заслінкою, а також вихідний патрубок живильника-дозатора, при цьому в донній частині корпуса розташовуються пластинчасті випромінювачі ультразвукових коливань, а над ними розташований безперервний транспортуючий орган, виконаний у вигляді конвеєра, на робочій поверхні якого розташовуються паралельними рівновіддаленими рядами щетинисті шкребки, кінцеві частини яких виконані з можливістю переміщення по поверхні випромінювачів, при цьому донна частина корпуса зв'язана з приймальною ємністю згущувача, наприклад, конічної форми, у донній частини якого розміщена регульована заслінка, а в бічній частині згущувача підведений патрубок подачі технологічної води з регульованою заслінкою. Для посилення дезінтеграції вихідної сировини і зниження енергетичних витрат на поділ компоне 5 нтів пульпи з вихідною сировиною, приймальний короб може бути постачений патрубком підведення технологічної води, вісь форсунки якого спрямована у бік надходження пульпи з вихідним збагачуваним продуктом з живильника-дозатора. Для зниження рівня засмічення пластин випромінювачів і напірного переміщення дезінтегрованих часток вихідного продукту у бік згущувача, бічні частини ванни можуть мати напірні форсунки подачі технологічної води, вісь яких розташована над поверхнею пластинчастих ультразвукових випромінювачів і спрямована під кутом до поздовжньої осі пристрою у бік приймальної ємності згущувача. Для переміщення під дією сил гравітації великих часток, що утримують корисний компонент у згущений збагачений продукт, донна частина корпуса сепаратора може бути нахилена під кутом до горизонтальної площини у бік приймальної ємності згущувача. Заявлений пристрій ілюструється схемами, де на фіг.1 показана вертикальна проекція пристрою; на фіг.2 - розріз А-А фіг.1. Пристрій ультразвукового гідродинамічного сепаратора включає корпус 1 у вигляді ванни, до вхідного короба 2 якого підведений водовід 3 з керованою заслінкою подачі технічної води. Крім того, у вхідному коробі 2 розміщений патрубок живильника-дозатора 4, який забезпечує рівномірну подачу вихідної збагачуваної сировини. У донної частини ванни 1 розташовуються пластинчасті випромінювачі 5, які здатні випромінювати ультразвукові коливання заданої частоти і амплітуди залежно від збагачуваної сировини. Усередині ванни 1 розташовується безперервний транспортуючий орган 6, виконаний у вигляді конвеєра, на поверхні якого розташовуються паралельними рівновіддаленими рядами щітки шкребки 7, кінцеві частини робочих елементів % яких виконані з можливістю руху по поверхні пластинчастих елементів 5. Донна частина ванни 1 закінчується приймальною ємністю дешламатора-сгущувача 8, який може бути виконано, наприклад, пірамідальної форми. У нижній частині ємності 8 розміщений запірний пристрій 9 для регульованого безперервного або дозованого випуску згущеного продукту. Ємність 8 постачена пристроєм подачі води 10 з регульованою заслінкою 11, що забезпечує дозований обсяг надходження в злив збагачуваного продукту. Протилежна торцева частина ванною постачена регульованим зливальним порогом. Бічні частини ванни можуть бути оснащені напірними форсунками, вісь яких розташована над поверхнею пластинчастих ультразвукових елементів. Вісь форсунок направляють під кутом до поздовжньої осі пристрою у бік приймальної ємності. Корпус 1 може бути постачений патрубком підведення технологічної води 12, вісь форсунки якого спрямована у бік надходження пульпи з вихідним збагачуваним продуктом. Днище корпуса 1 сепаратора може бути нахилене під кутом до горизонтальної площини. Пристрій працює в такий спосіб. 65854 6 Дезинтегрирована сировина у вигляді пульпи надходить у приймальний короб 2 корпуса-ванни 1 ультразвукового гідродинамічного сепаратора за допомогою живильника-дозатора 4. Процес збагачення залежить від кондиції пульпи, зокрема, від співвідношення рідкої і твердої фаз. Для необхідного співвідношення до прийомного коробу підведений водовід 3, заслінка якого пов'язана із системою керування. Вода надходить у приймальний короб 2 залежно від водонасиченості вихідної пульпи. Дослідження показали, що попередня підготовка сировини для наступного збагачення може здійснюватися за рахунок подачі додаткового об'єму води, що надходить протитоком стосовно пульпи, що подається живильником 4. Для цього у прийомному коробі 2 розміщають патрубок 3, по якому за допомогою спрямованої форсунки пода4 ють під тиском технологічну воду. Це створює активні турбулентні потоки в замкнутому просторі прийомного короба 2 і попередній ефективний поділ компонентів шламу, які характеризуються з однієї сторони великими частками, що містять корисний компонент, розмір яких становить від 0,25 до 3,0 мм, а з іншої сторони частки, що засмічують, що представлені окісними з'єднаннями цинку і у меншій мірі свинцю, розмір яких становить соті долі мікрометру (субмікрокристалічна форма). Особливістю шламів є висока ступень адгезії дрібних часток окісних з'єднань цинку, які обволікають великі частки, що містять корисний компонент. Створення турбулентних потоків за взаємодії зустрічно спрямованих струменів дозволяє здійснити попередній відмив залізовмісних часток, який може бути надалі активізований наступними гідродинамічними впливами на тверду фазу продукту у вигляді пульпи. Із прийомного короба пульпа із заданим співвідношенням твердої і рідкої фаз надходить у ванну 1 корпуса пристрою. Над дзеркалом пульпи усередині корпуса 1 переміщається транспортуючий орган у вигляді конвеєра 6. До полотна конвеєра 6 порядно закріплені щітки - шкребки 7 із щетинистого, наприклад, полімерного матеріалу. Довжина шкребків визначається відстанню між донною частиною потоку пульпи і нижньою частиною транспортуючого органа 6. Особливістю транспортуючого органа 6 є те, що шкребки 7 розміщають на заданій фіксованій відстані друг від друга. У міру переміщення шкребків пульпа рухається у просторі між ними над пластинчастими випромінювачами 5, що генерують ультразвукові коливання спрямованими у бік перпендикулярний їхньої площини. Ультразвукові хвилі, проникаючи в простір між шкребками 7, ініціюють коливальні рухи рідкої фази. Швидкість коливань така, що при мінімальному переміщенні великих часток з їхньої поверхні змиваються частки окислів цинку. Крім того, коливальні рухи рідкої фази, що ініціюються ультразвуковими коливаннями, проникають у каверни і поглиблення, що заповнені окислами цинку, і витягають їх. Під дією ультразвукових коливань у просторі між шкребками у зваженому стані перебувають очищені залізовмісні частки і дрібно 7 дисперсні частки окису цинку. Особливістю щіткових шкребків 7 є те, що між ними утворюється замкнутий простір, що забезпечує багаторазове відбиття ультразвукових хвиль і відповідно відбувається активація процесу очищення завдяки відсутності застійних зон і об'ємному впливу на частки твердої фази пульпи. Крім того, щіткові шкребки 7 розбивають шар пульпи на локальні об'єкти, стабілізують і регулюють її рух, перешкоджають розбризкуванню при інтенсивних кавітаційних режимах ультразвукових коливань. Дослідження показали, що саме щетинисті шкребки 7 у відмінності від суцільних забезпечують різнонаправлений множинний вектор поширення ультразвукових хвиль, що забезпечує високий ступінь дезінтеграції сировини і високу якість очищення поверхонь металовміщуючих часток. Завдяки ультразвуковим коливанням, цей стан підтримується з моменту переміщення суспензії до її надходження в приймальний бункер дешламатора-сгущувача 8 для класифікації продукту, в результаті якої великі залізовмісні частки осаджуються, створюючи згущений продукт, а дрібнодисперсні частки віддаляються за рахунок висхідних турбулентних потоків у злив. Параметри зливу регулюють висотою зливального порога 11. Це може здійснюватися із застосуванням засобів автоматизованої системи керування, що враховує фізико-механічні і геометричні параметри пульпи. Режим випуску згущеного продукту визначається залежно від продуктивності устаткування і здійснюється за допомогою запірного пристрою 9, що дозволяє здійснювати періодичний або постійний випуск. За допомогою патрубка 10 у дешламатор-згущувач додатково подають технологічну воду, яка здійснює додатковий відмив сировини за рахунок того, що створюються висхідні потоки, що виносять дрібні частки з'єднань цинку на поверхню у зону зливу і подальшого складування. Схильність часток до налипання навіть до вібруючих пластин випромінювачів 5, які генерують ультразвукові коливання, може погіршити їхню 65854 8 роботу, змінити їхні параметри, що приводить до зменшення динамічного впливу на сировину, його дезінтеграцію при сепарації. Тому, для усунення налипання у бічних частинах ванни 1, можуть бути встановлені напірні форсунки 12, вісь яких розташована над поверхнею пластинчастих ультразвукових випромінювачів 5. Вісь форсунок 12 направляють під кутом до поздовжньої осі пристрою у бік приймальної ємності декламатора 8. За рахунок високого тиску води дрібнодисперсні частки успішно змиваються в простір між шкребками 7 безперервного транспортуючого органа 6 або у приймальний дешламатора 8 для наступного видалення у злив. У деякій мірі полегшується переміщення компонентів пульпи, якщо донну частину ванни 1 і відповідно ультразвукові випромінювачі 5 розташовують під кутом до горизонтальної площини, що дозволяє залучати сили гравітації до транспортування продукту від короба 2 до дешламаторазгущувача. Продукти, отримані при переробці за допомогою ультразвукового гідродинамічного сепаратора, використовуються по своєму призначенню. Продукти зливу і окисли цинку, що утримуються в них, направляються на подальшу переробку і є високоякісною сировиною для хімічної промисловості. Згущений продукт являє собою залізовмісну сировину і може бути спрямовано на металургійний переділ або після попереднього змішування з в'язким і відновлювачем може бути спрямоване на агломерацію. Проведені досліди та промислові випробування показали високу ефективність пристрою при збагаченні шламів металургійних підприємств у широкому діапазоні їх фізико-механічних параметрів. Це дозволяє широко використовувати сепаратори при вирішенні задачі розробки технологій високоефективного збагачення техногенних родовищ, створених у результаті діяльності потужних металургійних підприємств чорної металургії. 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 65854 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601