Спосіб гідравлічної класифікації і осадження відходів та гідравлічний класифікатор

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для осаждения и гидравлической классификации отходов. Известно устройство - гидравлический классификатор (авт. св. СССР № 1613165, кл. В 03 В 5/62), содержащее питатель, отсекатели, классифицирующие трубы (каналы), приспособления для разгрузки продуктов классификации. Питатель имеет питающий патрубок, выполненный с горизонтально расположенной и изогнутой по дуге разгрузочной частью и сообщен с вертикальным конусом. Классифицирующие каналы установлены концентрично. Каждый последующий канал по направлению от горизонтального конуса одним концом установлен в предыдущем. В придонной части установлены приспособления для разгрузки продуктов классификации. При подаче через питающий патрубок пульпа приобретает вращательное движение вокруг оси вертикального корпуса и в . дальнейшем вращается вокруг оси горизонтального корпуса. В результате этого в жидкости происходит разделение частиц в зависимости от их веса. Недостатком описанного способа является то, что при классификации таких мелкозернистых материалов, какими являются отходы флотации, в которых преобладают илистые частицы, степень классификации будет низкой, так как для оттеснения таких частиц на периферию потребуются очень большие по величине центробежные силы. В результате большая часть твердой фазы с водой пройдет сквозь все три классифицирующие тр убы и вынесется с осадком. Кроме того, создание значительных центробежных сил в горизонтальном конусе и классифицирующих тр убах затр уднено наличием в емкости жидкости, создающей сопротивление вихрям, что приведет к сужению диапазона фракций в продуктах классификации. Большие сложности вызовет сгущение обводненного продукта до плотного осадка. Надежность аппарата снижена наличием управляемых каналов и датчиков регулирования уровня жидкости. Известен способ гидравлической классификации отходов, описанный в авт. св. СССР № 1304883, кл. В 03 8 5/62, В 01 D 21/02, в котором осуществляют послойное разделение гидросмеси на потоки и направляют их в соответствующие классифицирующие каналы. Способ основан на перестройке структуры турбулентного взвесенесущего потока за счет изменения турбулентного спектра пульсаций. За счет введения пластин изменяют поперечный разрез потока, а за счет дробления турбулентных ви хрей на части "гасится" низкочастотная часть спектра турбулентных п ульсаций, т.е. снижают несущую способность потока при тех же средних скоростях. В результате частицы, скорость осаждения Которых больше взвешивающих пульсаций скорости потока, осаждаются в нижнюю часть устройства, в то время как менее крупные частицы находятся во взвешенном состоянии и выносятся в приспособление для вывода пульпы. Главным недостатком описанного способа является наличие турбулентных п ульсаций в классифицирующи х каналах, что не позволяет осадить мелкие частицы, преобладающие в мелких отходах обогащения. Кроме того в данном способе не решены вопросы сгущения твердой фазы слива и осадка до получения плотного материала. Перечисленные причины являются препятствием получению технического результата. Прототипом для заявляемого устройства является устройство для разделения пульпы, описанное в авт. св. № 1468595, кл. В 03 В 5/66, включающее конический корпус со встроенными концентричными пластинами, между которыми имеются каналы, ширина и глубина которых увеличивается прямо пропорционально расстоянию от центра устройства. Снизу каналы перекрыть? плоскими пластинами и имеют периметральные щели для вывода сгущенного продукта, В концентричных пластинах имеются разгрузочные окна для отвода осветленной воды с увеличением размера от центра к периферии. Для подачи исходной пульпы имеется приспособление в виде лотка с пакетом вертикальных параллельных пластин, а с противоположной стороны приспособление для вывода осветленной воды. В центре устройства установлена вертикальная перегородка, препятствующая прямому течению центрального потока пульпы. Исходная пульпа подается по лотку с вертикальными пластинами, с помощью которых она разбивается на ряд потоков с неодинаковым распределением расходов пульпы между потоками, поступающими в соответствующие осветлительные каналы, в которых происходит процесс осветления пульпы и осаждения частиц на стенках. По мере увеличения ширины канала и величины скорости в нем увеличивается Глубина канала и длина пути осветления, что позволяет добиться одинакового осветления пульпы и осаждения на пластинах частиц крупности больше пороговой, одинаковой для всех каналов. Процесс проходит при одинаковом Перепаде уровней свободной поверхности во всех каналах, осветленная вода перетекает через загрузочные окна из одного канала в другой и затем выводится через лоток для вывода жидкой части пульпы, а сгущенная часть собирается через периметральные щели в нижней части устройства и отводится оттуда вместе с частью исходной пульпы, попавшей напрямую из подающего устройства. К недостаткам прототипа относятся следующие. Устройство прототипа обеспечивает разделение только по пороговому размеру, что является следствием неэффективного использования его площади и препятствует получению требуемого технического результата. Установка в верхней части корпуса приспособлений для подачи пульпы и вывода осветленной воды предопределяет конструкцию устройства, в которой между ними установлены жестко связанные пластины, образующие концентричные каналы, каждый из которых меньше полуокружности, что ограничивает длину пути частиц в пределах площади устройства и ведет к неэффективному использованию площадей и возрастанию порогового размера с увеличением выноса частиц в слив и сужению диапазона числа фракций в готовом продукте. При классификации мелкозернистых (0-1 мм) полидисперсных материалов, разнородных по вещественному составу, например, мелких отходов углеобогащения, будут иметь место два пороговых размера: для легких частиц угля и тяжелых частиц породы. Причем, пороговый размер первых будет больше, чем вторых, вследствие значительной разницы в плотности частиц, в результате чего в конечном сгущенном продукте будет преобладать породная составляющая, т.е. произойдет сужение диапазона числа фракций за счет увеличения выноса угольных частиц в слив. Кроме того, поскольку осаждение частиц в желобах будет происходить со скоростью, равной векторной сумме горизонтальной и вертикальной скоростей частицы и направленной под острым углом к горизонтали, осадок на стенках каналов будет распределяться неравномерно, увеличиваясь по направлению потока. Это может привести к заиливанию периметральных щелей, нарушению водного баланса и ухудшению процесса классификации. Выполнение разгрузочных окон с увеличением их размера от центра к периферии для обеспечения одинакового перепада уровней пульпы в каналах приводит к тому, что потоки, движущиеся навстречу друг к другу по двум ветвям желоба, входят в зону разгрузочных окон, продолжая встречное движение и пересекая путь к потоку, вытекающему из смежного желоба. Тем самым в последнем создается подпор и снижается скорость движения по витку. Влияние этого фактора усиливается от периферии к центру и нарушает распределение продуктов классификации, засоряя частицами остаточной фракции слива сгущенный продукт. Также в результате применения устройства не обеспечивается сгущение готового продукта до полного осадка, так как вместе с твердой фазой через периметральные щели будет выходить часть воды под действием давления столба пульпы в желобах. Пропорциональное увеличение глубины каналов от центра к периферии приводит к увеличению давления столба пульпы и усилению расхода воды через периметральные отверстия, сечения которых возрастают также пропорционально. Кроме того, некоторое количество напрямую проходит в центральную часть устройства и выводится вместе со сгущенным продуктом, еще больше снижая его концентрацию. Прототипом для способа является известный способ разделения и классификации, описанный в авт. св. № 1546151, кл. В 03 В 5/62, в котором поток пульпы подается через прямоугольный патрубок в винтообразно изогнутый желоб прямоугольного сечения. При движении по желобу на частицу в потоке действует результирующая сила Fрез., которая является векторной суммой сил собственного веса и центробежной и направлена к вертикали под острым углом, а дно желоба наклонено под таким же углом к горизонту. В результате поток имеет в своем движении строго определенную и постоянную во времени структур у, характеризующуюся равномерным распределением частиц в сечении по размеру. Это обеспечивается также поддержанием постоянной, не снижающейся по мере подъема пульпы, скорости потока, что достигается подбором площадей сечений патрубков, давлений пульпопотока и дополнительной воды, величиной наклона плоскости патрубков дополнительной воды к плоскости днища. Дополнительная вода подается через присоединенные по всей ширине желоба с возможностью поворота патрубки, установленные в конце каждого витка ниже патрубков готового продукта. Под действием сил, создаваемых потоком дополнительной воды, гранулометрический спектр частиц растягивается в поперечном сечении, что должно обеспечивать вывод частиц потока с материалом заданного гранулометрического состава через патрубок готового продукта. Данная операция повторяется на каждом витке, а остаточная фракция выводится через патрубок, расположенный в верхней части корпуса. К недостаткам способа относятся следующие. При движении По виткам винтообразного желоба пульпы, содержащей мелкозернистый (0-1 мм), полидисперсный материал, с частицами различной плотности, например, мелкие отходы углеобогащения, в параллельных дну желоба слоях потока под действием результирующи х сил будут концентрироваться близкие по массе, но различные по размеру частицы породы и угля, причем в придонном слое первого витка будут собираться в основном породные частицы. Например, если скорость потока V1 такова, что результирующая сила FPe3. способна, как минимум, переместить в придонный слой наиболее крупные частицы легкой фракции (угля), то вместе с ними туда попадут и будут выведены в патрубок готового продукта частицы тяжелой фракции (породы) от соответствующи х им по массе до наиболее крупных, что приведет к засорению породой выводимого из первого витка угля. Приуменьшении скорости потока (V2 < V1) -действующая на самые крупные частицы легкой фракции результирующая сила Fpeз. недостаточна для перемещения их в придонный слой и в сечении потока создается структура, при которой в придонном слое собираются крупные частицы только тяжелой фракции, а в смежном и последующи х слоях - близкие по массе частицы обеих фракций. При подаче через патрубок по всей ширине желоба дополнительной воды на частицы в обратном от дна направлении действует оттесняющая сила Foт. равнодействующая сиіі гидродинамического давления и трения обтекающей частицы жидкости и пропорциональная при турбулентном режиме диаметру частицы в степени n = 2 (возможно 1