НАСОС-ГИДРОЦИКЛОННАЯ УСТАНОВКА СИСТЕМЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ РУД
ORE SUSPENSION SEPARATION SYSTEM HYDROCYCLONE PUMP UNIT

Изобретение относится к технике разделения суспензий руд насос-гидроциклонными установками на горно-обогатительных и металлургических комбинатах и может быть использовано в горно-рудной отрасли, черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности.
Известна гидроциклонная установка механической очистки жидкости с автоматическим удалением обезвоженного осадка, включающая гидроциклонный узел очистки жидкости с входным и сливным патрубками и каналом для выхода сгущенного осадка, герметично соединенный верхней частью с каналом выхода сгущенного осадка и имеющий патрубок отвода обезвоженного осадка в нижней конической части, узел выгрузки обезвоженного осадка со средством перекрытия патрубка отвода обезвоженного осадка и источник давления. Дополнительно гидроциклонная установка содержит направляющую аппаратуру, связанную с источником давления, и чувствительный орган для контроля массы обезвоженного осадка в бункере, соединенный через направляющую аппаратуру с узлом выгрузки обезвоженного осадка. Узел выгрузки выполнен в виде пневмо- или гидроцилиндров, а гидроциклонный узел содержит два или более гидроциклонов, соединенных между собой монтажной плитой. Выходной канал сгущенного осадка образован разгрузочными патрубками гидроциклонов (RU 94033625 А1, 27.07.1996).
Известна гидроциклонная установка, включающая емкости для исходной отработанной жидкости, шламового продукта и чистой жидкости, гидроциклон с входным, сливным и шламовым патрубками, насос для подачи исходной жидкости в гидроциклон, инжектор. Установка снабжена второй ступенью очистки в виде мультигидроциклона с входным, сливным и шламовым патрубками, установленного между гидроциклоном и емкостью чистой жидкости с входным и выходным патрубками (RU 2244598 С1, 20.01.2005).
Известна установка для размола руды и разделения фракций в гидроциклонах, содержащая приводимый в действие от электродвигателя насос, предпочтительно центробежный, для подачи объемного потока на заданную высоту, устройство управления двигателем для регулировки скорости вращения приводного двигателя насоса и соединенную с устройством управления двигателем и со множеством других составных частей установки управляющую вычислительную машину, в которую вводят измеряемые величины текущего потребления мощности приводного двигателя насоса (RU 2182045 С1, 10.05.2002).
Недостатками известных технических решений являются относительно повышенная сложность конструкции гидроциклонных установок, недостаточная отработанность технологических параметров и взаимной увязки геометрии сечений каналов гидроциклонов, а именно питательного, сливного патрубков и песковой насадки, определяющих гидродинамический баланс разделяемых потоков и вследствие этого повышенные энергозатраты при недостаточно высоком качестве фракционного разделения суспензий, в том числе содержащих частицы руд тонкого помола, необеспеченность длительной межремонтной работы указанных установок и систем, нерешенность вопросов защиты от абразивного стирания поверхностей, от которых зависит длительность межремонтной эксплуатации систем. При этом повышенный износ указанных поверхностей снижает срок их службы и приводит к эксплуатационному ухудшению качества разделения фракций мелких частиц, в том числе за счет повышения дисбаланса выходных сечений питательного, сливного и пескового каналов.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности и качества разделения суспензий руд по фракциям при снижении энергозатрат, а также в повышении стабильности и длительности работы без остановок на ремонт и замену быстроизнашиваемых деталей, совершенствовании конструкций гидроциклонов, системы взаимодействия агрегатов внутреннего транспорта кондиционно измельченных и негабаритных частиц руды в насос-гидроциклонной установке.
3
Поставленная задача решается тем, что предлагаемая насос-гидроциклонная установка системы разделения суспензий руд, согласно изобретению, содержит полигидроциклонный блок с распределителем, электронасосный агрегат, состоящий, по меньшей мере, из одного пульпового турбонасоса с электроприводом, всасывающий и напорный пульпопроводы, зумпф, систему технологического водоснабжения, запорно-регулировочную арматуру с исполнительными механизмами, датчики контроля давления, расхода технологической воды в системе и уровня рудосодержащей суспензии - пульпы в зумпфе, а также, предпочтительно, двухуровневую систему автоматического управления и контроля, включающую пульт местного управления и контроля и место оператора системы верхнего контроля, при этом каждый гидроциклон содержит цилиндроконический корпус с приемной камерой в верхней части, соединенный питательным патрубком с распределителем пульпы и снабжен крышкой со сливным патрубком, выступающим внутрь корпуса, по меньшей мере, на большую часть высоты приемной камеры, а также песковой насадкой, объединенной понизу одноименным коллектором с аналогичными насадками других гидроциклонов, с возможностью возврата на домол отсепарированных в полигидроциклонном блоке негабаритно крупных частиц, причем полигидроциклонный блок содержит от двух до четырнадцати гидроциклонов производительностью каждый 14÷20 м/ч пропускаемой через него суспензии, внутренний диаметр цилиндрической части корпуса, определяющий наибольший центробежный разбег объемной спиральной закрутки потока суспензии, выполнен превышающим в 3,5÷5,0 раз выходной диаметр сливного патрубка, а площадь поперечного сечения последнего составляет 0,6÷1,0 площади поперечного сечения питательного патрубка и в 6÷25 раз превышает площадь поперечного сечения выходного канала песковой насадки при угле конусности в нижней части корпуса, равном 14÷18 град, причем зумпф снабжен патрубком налива технологической воды, а также посредством регулируемо перекрываемого всасывающего пульпопровода сообщен на входе турбонасосом, который в свою очередь сообщен напорным пульпопроводом с распределителем полигидроциклонного блока, кроме того, зумпф через тройник и упомянутый всасывающий пульпопровод сообщен напорным трубопроводом с системой технологического водоснабжения с возможностью регулируемого переключения на размыв пульпы в зумпфе, а турбонасос аналогично сообщен с системой технологического водоснабжения с возможностью постостановочной промывки турбонасоса.
3
При этом в качестве пульпового насоса может быть принят турбонасос типа пульповый горизонтальный центробежный производительностью от 40 до 280 м/ч, например, марок от ПГН 40 до ПГН 300.
Напорный трубопровод, предназначенный для сообщения турбонасоса с системой технологического водоснабжения для постостановочной промывки, может быть снабжен фильтром, датчиком контроля давления воды, затвором с электроприводом, предпочтительно автоматически управляемым, и реле протока воды.
Питающая напорный трубопровод системы технологического водоснабжения магистраль может быть наделена общим расходомером и на участке после врезки напорного трубопровода наделена затвором, предпочтительно, с автоматически управляемым электроприводом, регулируемо отделяющего магистраль от патрубка открытого налива технологической воды в зумпф, при этом упомянутый общий расходомер, предпочтительно, сообщен с блоком сбора и анализа текущей информации системы автоматического управления и контроля.
Система автоматического управления и контроля, выполненная двухуровневой, может быть оснащена блоками сбора, оценки информации от датчиков и выработки команд на пуск, останов, поддержание сбалансированной работы упомянутых агрегатов, технологических систем и исполнительных механизмов, а место оператора системы контроля оснащено устройствами визуализации параметров технологических процессов, в том числе, по меньшей мере, одним компьютером, монитором и принтером с сохранением значений технологических и диагностических параметров в базе данных в течение не менее двенадцати месяцев и возможностью отражать, воспроизводить данные схемы и данные о состоянии оборудования.
Каждый гидроциклон может быть выполнен, предпочтительно, сборным, состоящим из набора секций с цилиндрическим и коническим профилем внутреннего объема с круглоцилиндрической внешней конфигурацией первых и вторых из указанных секций, и снабжен внутренней футеровкой из износостойкого материала, например, резины или полиуретана, при этом коническая часть внутреннего профиля корпуса образована футеровкой, выполненной на указанном участке переменной толщины, увеличивающейся в зоне наиболее интенсивного износа отсепарированными в гидроциклоне негабаритно крупными частицами руды в виде рудного песка на разницу между цилиндрическим внешним и коническим внутренним профилями по направлению к песковой насадке.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в повышении эффективности и качества разделения суспензий руд за счет разработанных в изобретении взаимосвязи разделения между гидроциклонами потоков пропускаемой суспензии с их последующим рациональным объединением в полигидроциклонном блоке, сочетающем повышенную производительность с улучшенным качеством выделения из суспензий в гидроциклонах кондиционных фракций руд, возвратом некондиционно крупных частиц на домол посредством разработанного в изобретении соотношения диаметров и площадей поперечного сечения питательного, сливного патрубка и песковой насадки, а также гидравлического объединения потока некондиционно крупных частиц из указанных насадок одноименным с ними коллектором. При этом разработанная система объединения гидроциклонов в блоки снижает центробежное изнашивающее воздействие на истираемые рабочие детали гидроциклонов, что приводит к более длительному сохранению проектных параметров, улучшая в эксплуатации качество разделения руд, повышая производительность и длительность межремонтной работы насос-гидроциклонной установки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображена насос-гидроциклонная установка автоматизированной системы разделения рудной суспензии, технологическая схема;
на фиг.2 - полигидроциклонный блок с распределителем с частичным вертикальным разрезом, вид спереди;
на фиг.3 - технологическая компановка гидроциклонов в блоке, вариант с шестью гидроциклонами, закоммутированными с распределителем питательными патрубками, вид сверху;
на фиг.4 - технологическая компановка гидроциклонов в блоке, вариант с двенадцатью гидроциклонами, закоммутированными с распределителем питательными патрубками, вид сверху;
на фиг.5 - гидроциклон, вид спереди.
Насос-гидроциклонная установка системы разделения суспензий руд содержит полигидроциклонный блок 1 с распределителем 2, электронасосный агрегат, состоящий, по меньшей мере, из одного пульпового турбонасоса 3 с электроприводом 4, всасывающий и напорный пульпопроводы 5 и 6 соответственно, зумпф 7, систему 8 технологического водоснабжения, запорно-регулировочную арматуру с исполнительными механизмами, датчик 9 контроля давления, датчик расхода технологической воды в системе и датчик 10 уровня рудосодержащей суспензии - пульпы в зумпфе 7. Насос-гидроциклонная установка включает также предпочтительно двухуровневую систему 11 автоматического управления и контроля, включающую пульт 12 местного управления и контроля и место 13 оператора системы верхнего контроля.
3
Каждый гидроциклон 14 полигидроциклонного блока 1 содержит цилиндроконический корпус 15 с приемной камерой 16 в верхней части, соединенный питательным патрубком 17 с распределителем 2 пульпы и снабжен крышкой со сливным патрубком 18, выступающим внутрь корпуса 15, по меньшей мере, на большую часть высоты приемной камеры 16, а также песковой насадкой 19, объединенной понизу одноименным коллектором с аналогичными насадками других гидроциклонов 14, с возможностью возврата на домол отсепарированных в полигидроциклонном блоке 1 негабаритно крупных частиц. Полигидроциклонный блок 1 содержит от двух до четырнадцати гидроциклонов 14 производительностью каждый 14÷20 м/ч пропускаемой через него суспензии. Внутренний диаметр цилиндрической части корпуса 15, определяющий наибольший центробежный разбег объемной спиральной закрутки потока суспензии, выполнен превышающим в 3,5÷5,0 раз выходной диаметр сливного патрубка 18, а площадь поперечного сечения сливного патрубка 18 составляет 0,6÷1,0 площади поперечного сечения питательного патрубка 17 и в 6÷25 раз превышает площадь поперечного сечения выходного канала песковой насадки 19 при угле конусности в нижней части корпуса 15, равном 14÷18 град.
Зумпф 7 снабжен патрубком налива технологической воды, а также посредством регулируемо перекрываемого всасывающего пульпопровода 5, сообщен на вход с турбонасосом 3, который в свою очередь сообщен напорным пульпопроводом 6 с распределителем 2 полигидроциклонного блока 1. Зумпф 7 через тройник 20 и упомянутый всасывающий пульпопровод 5 сообщен напорным трубопроводом 21 с системой 8 технологического водоснабжения с возможностью регулируемого переключения на размыв пульпы в зумпфе 7. Турбонасос 3 аналогично сообщен с системой 8 технологического водоснабжения с возможностью постостановочной промывки турбонасоса 3.
3
В качестве пульпового насоса принят турбонасос 3 типа пульповый горизонтальный центробежный производительностью от 40 до 280 м/ч, например, марок от ПГН 40 до ПГН 300.
Напорный трубопровод 21, предназначенный для сообщения турбонасоса 3 с системой 8 технологического водоснабжения для постостановочной промывки, снабжен фильтром, датчиком контроля давления воды, затвором 22 с электроприводом, предпочтительно, автоматически управляемым, и реле протока воды.
Питающая напорный трубопровод 21 системы 8 технологического водоснабжения магистраль 23 наделена общим расходомером и на участке после врезки напорного трубопровода наделена затвором 24, предпочтительно, с автоматически управляемым электроприводом, регулируемо отделяющего магистраль 23 от патрубка открытого налива технологической воды в зумпф 7. Общий расходомер, предпочтительно, сообщен с блоком сбора и анализа текущей информации системы 11 автоматического управления и контроля.
Система 11 автоматического управления и контроля, выполненная двухуровневой, оснащена блоками сбора, оценки информации от датчиков и выработки команд на пуск, останов, поддержание сбалансированной работы упомянутых агрегатов, технологических систем и исполнительных механизмов. Место 13 оператора системы контроля оснащено устройствами визуализации параметров технологических процессов, в том числе, по меньшей мере, одним компьютером, монитором и принтером с сохранением значений технологических и диагностических параметров в базе данных в течение не менее двенадцати месяцев и возможностью отражать воспроизводить данные схемы и данные о состоянии оборудования.
Каждый гидроциклон 14 выполнен предпочтительно сборным, состоящим из набора секций 25 с цилиндрическим и коническим профилем внутреннего объема с круглоцилиндрической внешней конфигурацией первых и вторых из указанных секций 25, и снабжен внутренней футеровкой 26 из износостойкого материала, например, резины или полиуретана. Коническая часть внутреннего профиля корпуса 15 образована футеровкой 26, выполненной на указанном участке переменной толщины, увеличивающейся в зоне наиболее интенсивного износа отсепарированными в гидроциклоне 14 негабаритно крупными частицами руды в виде рудного песка на разницу между цилиндрическим внешним и коническим внутренним профилями по направлению к песковой насадке 19.
Работа заявленной насос-гидроциклонной установки осуществляется следующим образом.
min
Осуществляют запуск турбонасоса 3 с пульта 12 местного управления, расположенного у электронасосного агрегата, или с места 13 оператора системы управления верхнего уровня. Затвор 24 переводят в положение «ОТКРЫТ» при положении затвора 27 «ОТКРЫТ» и положении затвора 22 «ЗАКРЫТ». Зумпф 7 наполняют водой до отметки H. Определяют начало подачи пульпы в зумпф 7 при минимальных оборотах турбонасоса 3 по показаниям датчика 10 уровня. Доводят насос до рабочих оборотов и создают необходимое давление на входе в гидроциклоны 14 блока 1.
В процессе работы системы разделения суспензию руды турбонасосом 3 по напорному пульпопроводу 6 подают в гидроциклоны 14 блока 1. Пульпа поступает в гидроциклоны 14 через распределитель 2. Поток пульпы ускоряется в питательном патрубке 17 гидроциклона 14 и подводится в его цилиндрическую часть. Далее пульпа спирально скользит вниз по внутренней конической части корпуса 15 гидроциклона 14 к песковой насадке 19. Основная часть извлекаемой мелкодисперсной фракции в виде суспензии поднимается вверх и через сливной патрубок 18 направляется в другие системы отделения воды, сушки и накопления продукта. Более крупные фракции через песковую насадку 19 уходят вниз на домол.
Системой автоматического управления и контроля поддерживают постоянными два параметра - постоянное давление на входе в гидроциклон 14 и заданный уровень суспензии руды в зумпфе 7. Постоянное давление поддерживают регулированием подачи количества воды в зумпфе 7, а уровень суспензии - изменением оборотов турбонасоса 3.
Останов турбонасоса 3 осуществляют также с пульта 12 местного управления, расположенного у электронасосного агрегата, или с места 13 оператора системы управления верхнего уровня.
Таким образом, за счет разработанной в изобретении взаимосвязи разделения потоков пропускаемой суспензии между гидроциклонами и их последующего рационального объединения на выходе из полигидроциклонного блока повышается производительность и улучшается качество выделения в гидроциклонах кондиционных фракций руд. При этом разработанная система объединения гидроциклонов в блоки снижает центробежное изнашивающее воздействие на истираемые рабочие детали гидроциклонов, что приводит к более длительному сохранению проектных параметров, улучшая в эксплуатации качество разделения руд, повышая производительность и длительность межремонтной работы насос-гидроциклонной установки.