СЕПАРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
SEPARATOR DEVICE AND FEEDING SYSTEM FOR INCREASING PERFORMANCE

Область техники
Варианты осуществления изобретения относятся к инновационному сепаратору с псевдоожиженным слоем (например, сортировщику твердых материалов, приспособленному для разделения твердой фракции по размеру частиц и/или плотности, или флотационной установке (флотатору) крупных частиц, приспособленной для разделения твердых частиц по минералогическому составу) и новой системы питания для него. Варианты осуществления могут быть особенно полезными для разделения флотирующихся частиц в процессах, характеризующихся высокой производительностью (например, в частности, переработки от 1 до 1200 кубометров или более шлама в час).
Уровень техники
Сепараторы с псевдоожиженным слоем, например, использующие технологию FLSmidthREFLUXClassifier, подтвердили свою эффективность сепарации по размеру и/или плотности из поступающего сырьевого шлама. К сожалению, этим устройствам присущи некоторые недостатки.
Например, в существующих сепараторах с псевдоожиженным слоем процесс монтажа и/или демонтажа тонких пластин (ламелей) может быть сложным, трудоемким и/или продолжительным из-за скопления твердых частиц. Со временем, в каналах, поддерживающих ламели, накапливаются отложения, которые могут существенно повысить сопротивление извлечению и усилия, необходимые для извлечения ламелей из верхней сепараторной камеры.
Обычные сепараторные устройства также необходимо периодически опорожнять для выполнения плановой очистки и удаления твердых частиц, включая частицы, накапливающиеся во внутреннем устройстве защиты от частиц с размером больше допустимого (надситных фракций), находящемся внутри верхней сепараторной камеры. Эти операции по обслуживанию обычно требуют отключения сепаратора на 8-часовую смену каждые 1-4 недели. Соответственно, уже давно ощущается необходимость в разработке новой конструкции сепаратора, исключающей частые простои оборудования для выполнения очистки.
Кроме того, обычные сепараторы с псевдоожиженным слоем, как правило, включают встроенное устройство защиты от надситных фракций, установленное внутри верхней сепараторной камеры, которое также содержит переливные желоба и наклонные ламели. Это устройство защиты от надситных фракций (а также традиционные обращенные вниз каналы подачи сырьевого шлама, также расположенные в верхней сепараторной камере) ограничивает восходящий поток более мелких/менее плотных частиц через каналы между ламелями внутри верхней сепараторной камеры.
Подача шлама вниз внутри верхней сепараторной камеры между и среди пластин ламелей также затрудняет прохождение восходящего потока материала, тем самым ограничивая эффективность разделения и влияя на количество материала, который может легко проходить вверх в переливные желоба. Полная площадь поперечного сечения потока через верхнюю сепараторную камеру сокращается, поскольку каналы для направленного вниз потока сырьевого шлама и устройство защиты от надситных фракций занимают внутренний объем.
Соответственно, существующие сепараторы с псевдоожиженным слоем в определенной мере ограничены в количестве материала, которое они способны переработать за данный отрезок времени, и неспособны работать с очень высокой производительностью (например, темпом подачи сырьевого шлама до 1200 кубометров в час или более), поскольку потоки через пластины ламелей, расположенные в верхней сепараторной камере, заблокированы каналами сырьевого шлама и устройством защиты от надситных фракций.
И, наконец, восходящий поток через ламели в обычных сепараторах может быть "не совсем ламинарным" или может содержать вихревые потоки в нижних отделах верхней сепараторной камеры. В частности, на нижних частях наклонных пластин внутри верхней сепараторной камеры может существовать турбулентный поток. Этот турбулентная область потока может отрицательно влиять на поток, снижать эффективность и/или может повышать износ вблизи нижних частей наклонных пластин и ламелей.
Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на преодоление по меньшей мере одного, некоторых или всех из отмеченных выше недостатков, свойственных обычным сепараторам.
Задачи изобретения
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, требуется устройство сепарации частиц, в частности, обеспечивающее обработку с высокой производительностью.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, требуется сепаратор частиц, обеспечивающий, в частности, непрерывное, в реальном времени работы установки, удаление промывкой частиц надситных фракций для сокращения простоя оборудования.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, требуется сепаратор частиц, в частности, с увеличенной площадью сечения потока внутри верхней сепараторной камеры.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, требуется сепаратор частиц, в котором устройство питания и устройство защиты от надситных фракций отделены от верхней сепараторной камеры и удалены для освобождения пространства в камере для улучшения восходящего потока.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, требуется, в частности, сепаратор частиц, отличающийся менее турбулентным и плавным, более ламинарным потоком между и вокруг ламелей внутри верхней сепараторной камеры.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, требуется, в частности, сепаратор частиц, включающий средства для простого удаления и замены изношенных и сломанных ламельных пластин.
Эти и другие задачи настоящего изобретения будут очевидны при ознакомлении с приведенными чертежами и описанием. Представляется, что хотя каждая задача изобретения может быть решена по меньшей мере одним вариантом осуществления изобретения, в каждом отдельном варианте осуществления изобретения не обязательно решаются все задачи изобретения.
Раскрытие изобретения
Сепаратор (1) с псевдоожиженным слоем может включать стенку (10) корпуса и секцию (7) псевдоожиженного слоя, имеющую по меньшей мере одно впускное отверстие (9) для введения ожижающей текучей среды в камеру (25) распределения ожижающей текучей среды. В некоторых вариантах осуществления, ожижающая текучая среда может содержать жидкость для сортировки частиц по размеру и/или по плотности. В некоторых вариантах осуществления, ожижающая среда может содержать жидкость (включающую флотационный реагент) и/или газ, например воздух, для флотации крупных частиц и разделения частиц по минералогическому составу.
Секция (7) псевдоожиженного слоя может включать верхнюю стенку/панель, имеющую множество выпускных отверстий (26) ожижающей текучей среды. Сепаратор (1) с псевдоожиженным слоем может дополнительно иметь главную сепараторную камеру (6) над секцией (7) псевдоожиженного слоя для формирования псевдоожиженного слоя внутри главной сепараторной камеры (6) посредством ожижающей текучей среды, выходящей из камеры (25) распределения ожижающей текучей среды через выпускные отверстия (26) ожижающей текучей среды и поступающей в главную сепараторную камеру (6). Сепаратор (1) с псевдоожиженным слоем может также содержать верхнюю сепараторную камеру (19), имеющую несколько наклонных пластин (17), поперечные планки (39) и каналы (18), образованные между наклонными пластинами (17) и поперечными планками (39). Внутри верхней сепараторной камеры (19) могут быть установлены один или более переливных желобов (15), которые могут быть направлены в накопительную емкость - чашу (21).
Сепаратор (1) с псевдоожиженным слоем может отличаться тем, что он также включает секцию (4) питания, расположенную между верхней сепараторной камерой (19) и главной сепараторной камерой (6). Секция (4) питания может содержать одну или более питательных труб (11). Одна или более питательных труб (11) могут проходить горизонтально и поперечно относительно стенки (10) корпуса. Например, одна или более питательных труб (11) могут быть расположены целиком и полностью под наклонными пластинами (17) (т.е., так, что одна или более питательных труб (11) не располагаются внутри верхней сепараторной камеры (19)).
В некоторых вариантах осуществления, одна или более питательных труб (11) могут содержать по меньшей мере одно ступенчатое сужение (22). Например, диаметр одной или более питательных труб (11) может уменьшаться в одном месте или в нескольких местах внутри секции (4) питания.
В некоторых вариантах осуществления, одна или более питательных труб (11) могут иметь несколько выпускных отверстий (23) для введения сырьевого шлама в секцию (4) питания. На чертежах показано, что в некоторых вариантах осуществления выпускные отверстия (23) могут быть расположены так, чтобы вводить сырьевой шлам в секцию (4) питания в основном в горизонтальном направлении, в целом поперечно вертикальной оси сепаратора (1) с псевдоожиженным слоем. Другими словами, одна или более питательных труб (11) могут быть приспособлены для распределения сырьевого шлама в секции (4) питания в поперечном направлении (например, по радиусу наружу) в сторону стенки (10) корпуса и внутреннего периметра секции (4) питания, нежели вертикально вниз внутри верхней сепараторной камеры (19), как это обычно делается.
Должно быть понятно, что выпускные отверстия (23) могут быть, в частности, в некоторых вариантах осуществления расположены под разными углами от "по существу" горизонтального положения, или "слегка не" горизонтального, до даже вертикального. Например, выпускные отверстия (23) питательной трубы (11) могут проходить, в частности, под углом от примерно 30 градусов от горизонтали (т.е., вбок и слегка вниз) до положения вертикально вверх (т.е., плюс 90 градусов от горизонтали и параллельно вертикальной оси сепаратора (1) с псевдоожиженным слоем). Для некоторых применений, может быть желательным использовать такую схему расположения выпускных отверстий (23), чтобы их положение и ориентация обеспечивали придание вводимому в секцию (4) питания сырьевому шламу направленную вертикально вверх компоненту скорости. В то время как выпускные отверстия (23) все показаны ориентированными строго по горизонтали, область притязаний изобретения допускает некоторые угловые отклонения от точно горизонтального направления.
Выпускные отверстия (23) на питательной трубе (11) могут быть ориентированы под разными углами друг относительно друга, либо все они могут быть ориентированы под одинаковым углом, как это показано на чертеже. Более того, в то время как более одного выпускного отверстия (23) могут быть показаны ориентированными в прямо противоположных направлениях друг относительно друга в некотором месте вдоль питательной трубы (11), представляется, что выпускные отверстия (23) могут быть расположены со сдвигом так, что в одном месте вдоль питательной трубы (11) располагается не более одного выпускного отверстия (23). Также представляется, что выпускные отверстия (23), расположенные в одном месте вдоль питательной трубы (11), не обязательно должны находиться диаметрально противоположно, как показано на чертеже. Более того, можно представить расположение в одном месте вдоль питательной трубы (11) более двух выпускных отверстий (23). Кроме этого, в то время как выпускные отверстия (23) показаны отходящими ортогонально относительно питательных труб (11), в альтернативных вариантах осуществления выпускные отверстия (23) могут отходить от питательных труб (11) не перпендикулярно к ним.
В некоторых вариантах осуществления, с сепаратором (1) с псевдоожиженным слоем может быть использовано внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций, отделенное от стенки (10) корпуса и расположенное отдельно от нее. Другими словами, в отличие от обычных сепараторов, верхняя сепараторная камера (19) сепаратора (1) с псевдоожиженным слоем может и не иметь устройства защиты от надситных фракций.
Внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций может быть подсоединено с любой стороны верхней сепараторной камеры (19), но на приложенных чертежах оно показано расположенным примыкающим к накопительной чаше (21). Как будет показано далее, показанные заглушки (36) питательной трубы могут быть сняты для установки внешнего устройства (3) защиты от надситных фракций с противоположной стороны сепараторной камеры (19) относительно показанной на чертеже. В таком варианте осуществления, заглушка (36) питательной трубы может быть переставлена на противоположную сторону сепаратора (1) с псевдоожиженным слоем, а трубопроводы (14) сапуна могут быть либо удлинены для перекрытия ширины верхней сепараторной камеры (19), либо трубопроводы (14) сапуна могут быть, в частности, соединены с возможностью переноса текучей среды с другой частью верхней сепараторной камеры (19), например, каналами (18).
Внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций может содержать короб (12) с набором сит, впускное отверстие (13) в короб (12) с набором сит, одно или более сортировальных сит (38) (например, два наклонных сита внутри короба с набором сит), выгрузочный лоток (30) для надситных фракций (например, образованный двумя боковыми панелями (31) лотка, верхней плитой (47) лотка и торцевой пластиной (32) лотка). С выгрузочным лотком (30) для надситных фракций может соединяться труба (33) отведения надситных фракций, предназначенная для отведения частиц надситных фракций и предотвращения попадания частиц надситных фракций в одну или более питательных труб (11).
В некоторых вариантах осуществления, внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций может включать главную камеру (41) над одним или более сортировальными ситами (38) и над выгрузочным лотком (30) для надситных фракций. Внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций может также включать камеру (42) для отсортированных фракций, расположенную под одним или более сортировальными ситами (38) и ниже лотка (30) для надситных фракций. Главная камера (41) и камера (42) для отсортированных фракций могут быть образованы коробом (12) с набором сит.
В некоторых вариантах осуществления, внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций может включать отклоняющий элемент (40), прилегающий к днищу (43) короба (12) с набором сит для разделения и распределения шлама поровну по двум питательным трубам (11). Как должно быть понятно из чертежей, нижняя часть камеры (42) отсортированных фракций внешнего устройства (3) защиты от надситных фракций может быть образовано днищем (43) короба (12) с набором сит и/или отклоняющим элементом (40).
В некоторых вариантах осуществления, внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций может также включать одну или более съемных панелей (37) верхнего доступа, которые могут закрывать люки в коробе (12) с набором сит.При использовании одной или более съемных панелей (37) верхнего доступа, в частности, облегчается очистка или обслуживание короба (12) с набором сит, канала (30) для надситных фракций и/или одного или более сортировальных сит (38).
В некоторых вариантах осуществления, внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций может включать продувочный клапан (45) и привод (44) продувочного клапана, для удаления материала надситных фракций из трубы (33) удаления надситных фракций.
В некоторых вариантах осуществления, внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций может включать по меньшей мере одно продувочное впускное отверстие (34, 46), в частности, для удаления продувкой твердых частиц из канала (лотка) (30) для надситных фракций и/или из трубы (33) удаления надситных фракций. В некоторых вариантах осуществления, внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций может включать по меньшей мере один трубопровод (14) сапуна, соединенный с возможностью переноса текучей среды с накопительной чашей (21) внутри верхней сепараторной камеры (19). Однако, для приведенных здесь вариантов осуществления, внешнее устройство (3) защиты от надситных фракций устанавливается, в отличие от показанного на чертежах, на другой стороне верхней сепараторной камеры (19), и по меньшей мере один трубопровод (14) сапуна может быть, в частности, связан переносом текучей среды с одной или более частями верхней сепараторной камеры (19), например, с каналами (18).
В некоторых вариантах осуществления, сепаратор (1) с псевдоожиженным слоем может иметь коническую секцию (5) корпуса под секцией (4) питания и над главной сепараторной камерой (6). Коническая секция (5) корпуса может, в частности, увеличивать относительную площадь поперечного сечения секции (4) питания и/или верхней сепараторной камеры (19) в сравнении с площадью поперечного сечения главной сепараторной камеры (6) и секции (7) псевдоожиженного слоя. При этом большее число каналов (18) может быть использовано внутри верхней сепараторной камеры (19) для повышения эффективности сортировки.
В некоторых вариантах осуществления, в каждом из каналов (18), образованных между наклонными пластинами (17) и поперечными планками (39), может быть помещен по меньшей мере один ламельный картридж (49). Этот по меньшей мере один ламельный картридж (49) может содержать несколько параллельных, расположенных с равными интервалами ламелей (51). По меньшей мере один ламельный картридж (49) может, как показано на фиг. 11, характеризоваться высотой (h), шириной (w) и толщиной (t). Эти размеры ламельного картриджа (49) предпочтительно сопряжены с размером и/или формой каналов (18) между наклонными пластинами (17) и поперечными планками (39).
В некоторых вариантах осуществления, ламели (51) могут быть металлическими и могут быть соединены друг с другом сваркой на сварном участке (52).
В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере один ламельный картридж (49) может, в частности, иметь наклонную секцию (50). В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере один ламельный картридж может, в частности, содержать элемент (53) для извлечения или установки.
В некоторых вариантах осуществления, сепаратор (1) с псевдоожиженным слоем может иметь по меньшей мере одну разъединяемую пластину (54, 55) в по меньшей мере одном из каналов (18). В некоторых вариантах осуществления, каждый канал (18) может содержать по меньшей мере одну разъединяемую пластину (54, 55). По меньшей мере одна разъединяемая пластина (54, 55) может быть выполнена с возможностью предотвращения запесчанивания в по меньшей мере одном или каналов (18). По меньшей мере одна разъединяемая пластина (54, 55) также может быть, в альтернативном варианте, приспособлена для упрощения извлечения ламельного картриджа (49) из канала (18) за счет образования свободного пространства при ее удалении из канала (18).
В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере одна разъединяемая пластина (54, 55) может содержать полимерный материал (например, пластик, твердую резину или полимер, например, полиуретан или полиэтилен). Например, описанные здесь разъединяемые пластины (54, 55) могут, в частности, содержать полиэтиленовый материал низкой плотности или высокой плотности. Также представляется, что по меньшей мере одна разъединяемая пластина (54, 55) может, в частности, содержать такие материалы, как, например, металлокерамики или другие металлические основы, например, нержавеющую сталь.
В некоторых вариантах осуществления, первая разъединяемая пластина (54) и вторая разъединяемая пластина (55) могут быть вставлены в один из каналов (18), как это показано на фиг. 14-17. В некоторых вариантах осуществления, первая разъединяемая пластина (54) и вторая разъединяемая пластина (55) могут контактировать друг с другом по сопряженным наклонным поверхностям (59) стыка. В некоторых вариантах осуществления, вторая разъединяемая пластина (55) может иметь L-образную форму. Например, вторая разъединяемая пластина (55) может, в частности, иметь седловину (60), на которую опирается первая разъединяемая поверхность (54). В некоторых вариантах осуществления, нижняя часть одной, некоторых или всех наклонных пластин (17) может иметь заходный лепесток (24) для потока, ориентированный по вертикали. В предпочтительных вариантах осуществления, каждая наклонная пластина (17) имеет свой собственный вертикально ориентированный заходный лепесток (24) для потока.
Сепаратор (1) с псевдоожиженным слоем может иметь опорную раму (8), которая может использоваться для транспортировки и сборки, и, опционально, может убираться после монтажа в установку или пусконаладочных работ. Однако опорная рама (8) или ее части могут, в частности, оставаться прикрепленными для опоры частей сепаратора (1) с псевдоожиженным слоем.
Далее рассмотрим способ сборки сепаратора (1) с псевдоожиженным слоем. Способ может включать шаги, при выполнении которых вставляют один или более ламельных картриджей (49) в один или более из каналов (18). При этом ламели могут быть быстро и просто вставлены в каналы (18) верхней сепараторной камеры (19) и извлечены из них, с жестким соблюдением допусков, зазоров и параллельностью между ламелями. В некоторых вариантах осуществления, способ может включать шаг введения одной или более разъединяемых пластин (54, 55) в один или более из каналов (18). В некоторых вариантах осуществления, способ может включать шаг введения одной или более питательных труб (11) в секцию (4) питания под верхней сепараторной камерой (19) и под наклонными пластинами (17), но выше секции (7) псевдоожиженного слоя.
Способ эксплуатации сепаратора (1) с псевдоожиженным слоем может включать шаг, при выполнении которого удаляют материал надситных фракций из короба (12) с набором сит, канала (30) для надситных фракций и/или трубы (33) отведения надситных фракций через продувочный клапан (45). Это может осуществляться периодической активизацией привода (44) продувочного клапана. Выполнение способа также может включать шаг введения продувочной текучей среды через первое (34) и/или второе (46) впускное отверстие для продувочной текучей среды, способствующего удалению материала надситных фракций, в частности, из короба (12) с набором сит, канала/лотка (30) для надситных фракций и/или трубы (33) отведения надситных фракций.
Краткое описание чертежей
В качестве дополнения к описанию и для улучшения понимания признаков изобретения, комплект чертежей, иллюстрирующих предпочтительный частный вариант осуществления сепаратора 1 и его компонентов, приложен в виде неотъемлемой части к настоящему раскрытию, описанному далее в наглядной форме, не имеющей ограничительного характера. Отмечается, что использованные на чертежах одинаковые ссылочные номера могут идентифицировать одинаковые компоненты. На чертежах:
на фиг. 1 представлен один не имеющий ограничительного характера вариант осуществления сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем в соответствии с изобретением. Для ясности представления, верхняя крышка сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем на чертежах не показана;
на фиг. 2 представлен вид разреза сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем, показанного на фиг.1;
на фиг. 3 представлен увеличенный вид фрагмента изображения на фиг.2, более ясно показывающий вертикально ориентированные заходные лепестки для потока и ступенчатые сужения 22 и выпускные отверстия 23 питательных труб 11;
на фиг. 4 представлено другое изометрическое изображение сепаратора 1, показанного на фиг. 1;
на фиг. 5 показан первый разрез к виду на фиг. 4;
на фиг. 6 показан второй разрез к виду на фиг. 4, ортогональный разрезу, показанному на фиг. 5;
на фиг. 7 показан другой вид разреза сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем, показанного на фиг. 1;
на фиг. 8-10, показаны разные разрезы внешнего устройства 3 защиты от надситных фракций сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем, показанного на фиг. 1-7;
на фиг. 11-13 показаны различные варианты осуществления ламельного картриджа 49 в соответствии с частными вариантами осуществления, не имеющими ограничительного характера;
на фиг. 14 показан один частный вариант осуществления разъединяемых пластин 54, 55, которые могут быть установлены в каналах 18 для предотвращения запесчанивания и облегчения извлечения ламельных картриджей 49 из каналов 18 в верхней сепараторной камере 19;
на фиг. 15-17 представлены различные виды разъединяемых пластин 54, 55 устанавливаемых внутри каналов 18 верхней сепараторной камеры 19, в соответствии с частным вариантом осуществления.
Далее приводится более подробное описание изобретения со ссылкой на чертежи применительно к частным вариантам осуществления.
Подробное описание осуществления изобретения
Ниже, со ссылкой на фиг. 1-17, приведено раскрытие сепаратора (1) с псевдоожиженным слоем, выполненного с возможностью сортирования или разделения твердых частиц по их размеру и/или плотности.
Следует иметь в виду, что описанный здесь сепаратор (1) с псевдоожиженным слоем может также быть с успехом применен для разделения твердых материалов по их минералогическому составу и поэтому может быть использован в процессах флотации крупных частиц. Для этого вводят реагент, обладающий связующим действием, избирательным к свойствам минералов, с тем, чтобы сделать определенные твердые частицы в сырьевом шламе гидрофобными или гидрофильными, и вводят газ, например воздух, в одно или более впускных отверстий 9 ожижающей текучей среды, камеру 25 распределения ожижающей текучей среды, выпускное отверстие(-я) 26 ожижающей текучей среды, главную сепараторную камеру 6, питательную(-ые) трубы 11, впускное отверстие 13, внешнее устройство 3 защиты от надситных фракций или их любую комбинацию. Также следует иметь в виду, что можно представить и другие эквивалентные формы предварительного контакта газа, например воздуха, с сырьевым шламом, вводимым в сепаратор 1 с псевдоожиженным слоем. При этом, целевые минералы в сырьевом шламе, вводимом в сепаратор 1 с псевдоожиженным слоем, могут быть отделены от пустой породы и отведены через накопительную чашу 21 (например, в процессе обычной флотации крупных частиц) или через нижнюю сливную трубу 27 (например, во время процесса обратной флотации крупных частиц).
Сепаратор 1 с псевдоожиженным слоем может включать верхний конец 2 и нижний конец 20, и иметь воображаемую вертикальную ось, проходящую от верхнего конца 2 к нижнему концу 20. Сепаратор 1 с псевдоожиженным слоем может включать опорную раму 8, находящуюся под секцией 7 псевдоожиженного слоя. Опорная рама 8 может быть использована для транспортировки и сборки, и, при необходимости, удаляется после монтажа в установке или пусконаладочных работ. Однако опорная рама (или ее части) могут, в частности, оставаться прикрепленными для опоры частей сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем.
Секция 7 псевдоожиженного слоя может иметь по меньшей мере одно впускное отверстие 9 ожижающей текучей среды, соединяющееся с камерой 25 распределения ожижающей текучей среды. Предпочтительно могут, в частности, использоваться два (или более) впускных отверстий 9 ожижающей текучей среды.
Впускные отверстия 9 ожижающей текучей среды могут быть приспособлены для приема жидкости и/или газа, например, технологической воды и/или сжатого воздуха.
Для осуществления сортирования, впускные отверстия 9 ожижающей текучей среды сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем могут быть приспособлены для приема жидкостей.
Для использования сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем в качестве флотатора крупных частиц, могут быть, в частности, использованы специальные впускные отверстия 9 ожижающей текучей среды для раздельного введения газа или жидкости в камеру 25 распределения ожижающей текучей среды. В таких вариантах осуществления, одно или более впускных отверстий 9 ожижающей текучей среды могут быть выполнены, в частности, в виде распределителя воздуха. В альтернативном случае, одно или более впускных отверстий 9 ожижающей текучей среды могут быть выполнены с возможностью захватывания газа жидкостью. Впускное отверстие 9 ожижающей текучей среды может быть, в частности, выполнено с возможностью передачи как газа, так и жидкости в камеру 25 распределения ожижающей текучей среды.
Над секцией 7 псевоожиженного слоя находится главная сепараторная камера 6. Камера 25 распределения ожижающей текучей среды может быть отделена от главной сепараторной камеры 6 стенкой, имеющей множество выпускных отверстий 26 ожижающей текучей среды. Выпускными отверстиями 26 ожижающей текучей среды могут быть отверстия, сопла, разбрызгиватели, их комбинации или другие аналогичные устройства переноса текучей среды для передачи ожижающей текучей среды из камеры 25 распределения ожижающей текучей среды в главную сепараторную камеру 6.
Над главной сепараторной камерой 6 находится коническая секция 5 корпуса, в которой стенка 10 корпуса сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем на своем верхнем конце радиально расширяется наружу. Хотя это и не показано специально, в некоторых применениях эта коническая секция 5 корпуса может, в частности, наоборот сужаться радиально внутрь так, что ее верхний конец оказывается уже ее нижнего конца.
Над конической секцией 5 корпуса находится секция 4 питания, имеющая одну или более горизонтально расположенных питательных труб 11. В питательные трубы 11 поступает шлам от внешнего устройства 3 защиты от надситных фракций, который далее передается в секцию 4 питания сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем. Питательные трубы 11 могут быть закрыты на концах, в частности, стенкой 10 корпуса или заглушками 36 питательной трубы, как это показано на чертежах. Заглушки 36 могут быть съемными для обеспечения доступа и внутренней очистки питательных труб 11.
Как показано, каждая питательная труба 11 может содержать одно или более ступенчатых сужений 22, уменьшающих ее полное поперечное сечение. Ступенчатые сужения 22 позволяют обеспечить равномерное распределение потока через выпускные отверстия 23, имеющиеся в питательных трубах 11. Выпускные отверстия 23 отличаются от традиционных питающих каналов, поскольку они направляют поступающий шлам через сепаратор 1 с псевдоожиженным слоем горизонтально (и/или вверх внутрь) под наклонными пластинами 17, нежели вниз между наклонными пластинами 17. Выпускные отверстия 23 могут быть расположены под углами, отличающимися от строго горизонтального направления, и поэтому могут быть приспособлены для введения шлама в секцию 4 питания с некоторым компонентом скорости, направленным вниз и/или вверх. Как было показано выше, выпускные отверстия 23 могут быть, в частности, ориентированы вертикально вверх, направляя поток шлама в сторону верхней сепараторной камеры 19, находящейся над секцией 4 питания. В секции 4 питания могут использоваться одна или несколько питательных труб 11. Например, это могут быть, в частности, две трубы, как показано в описанном варианте осуществления.
Поверх секции 4 питания находится верхняя сепараторная камера 19, содержащая один или более переливных желобов 15, которые питают накопительную чашу 21. У накопительной чаши 21 имеется выпускное отверстие 35 накопительной чаши. Переливной желоб(-а) 15 оснащен переливными перегородками, перехватывающими переливной поток, содержащий частицы меньшего размера и/или плотности, и направляющими их в накопительную чашу 21. В свою очередь, нижняя сливная труба 27, находящаяся на дне сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем, отводит частицы большего размера и/или плотности от главной сепараторной камеры 6.
Нижняя сливная труба 27 может быть использована для удаления частиц надситных фракций, когда сепаратор 1 с псевдоожиженным слоем используется в качестве сортировочного устройства. Если же сепаратор 1 с псевдоожиженным слоем используется в качестве флотатора крупных частиц, нижняя сливная труба 27 может быть использована для удаления целевого минерала или пустой породы (в зависимости от того, используется процесс нормальной или обратной флотации). Нижняя сливная труба 27 может быть оснащена запорной задвижкой или коническим клапаном, имеющим сопряженное седло, для ограничения расхода нижнего слива материала, выходящего из сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем через нижнюю сливную тубу 27.
Верхняя сепараторная камера 19 может также содержать несколько наклонных пластин 17 и поперечных планок 39, проходящих в целом перпендикулярно наклонным пластинам 17, тем самым формируя между ними наклонные каналы 18. Каждый из каналов 18 приспособлен для пропускания вверх текучей среды и частиц. Каждый из каналов 18 выполнен с возможностью введения в них одного или более ламельных картриджей 49. Для снижения турбулентности, образования вихрей и износа, на дне наклонных пластин 17, от наклонных пластин 17 могут отходить вертикально вниз вертикально ориентированные заходные лепестки 24 для потока, как это показано на чертежах, образуя тупой угол с соответствующими наклонными пластинами. Каждый лепесток 24 может способствовать приданию направления потоку текучей среды в секции 4 питания вверх в прилегающий канал 18 перед тем, как изменится направление потока и текучая среда войдет между ламелями 51 внутри этого канала 18. При добавлении лепестка 24 к наклонной пластине 17 можно, в частности, снизить износ этой пластины 17 и поднять общую эффективность работы сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем. Кроме того, лепестки могут упорядочить поток в каналы 18, выравнивая потоки между каналами.
Каждый ламельный картридж 49 может содержать несколько ламелей 51, сложенных параллельно и с одинаковыми промежутками между собой.
Ламели 51 могут быть соединены друг с другом с использованием известных механических средств, например, крепежными элементами (например, болтами, гайками и распорными шайбами), либо участком 52 сварки (например, имеющим сварные швы), как показано на чертежах. Ламели 51 предпочтительно выполняются из металла, но не исключено и выполнение некоторых ламелей из других материалов. Ламели 51 могут, в частности, иметь облицовку или глянцевое покрытие другим материалом для повышения износостойкости и/или изменения фрикционных свойств. Например, на ламели 51 может быть маканием нанесено уретановое или резиновое покрытие, или они могут быть покрыты или металлизированы материалом с низким коэффициентом трения, в частности, алмазоподобным углеродным покрытием (DLC - от англ. diamond-like carbon), политетрафторэтиленом (ПТФЭ) или аналогичным.
Картриджи 49 могут включать один или более элементов 53 для извлечения или установки, например, отверстие для крюка или троса для опускания картриджа в соответствующий канал 18 внутри верхней сепараторной камеры 19 или извлечения его оттуда. Кроме того, из-за наклонной геометрии каналов 18, ламельные картриджи 49 могут, в частности, содержать наклонную секцию 50. Каждый ламельный картридж 49 может характеризоваться высотой h, шириной w и толщиной t, предпочтительно сопряженные с размерами и/или геометрией каналов 18 в верхней сепараторной камере 19.
В некоторых вариантах осуществления, некоторые или все каналы 18 могут иметь держатель 16 разъединяемой пластины или установочную площадку для введения одной или более разъединяемых пластин 45, 55. Например, как показано на фиг. 14-17, первая разъединяемая пластина 54 и вторая разъединяемая пластина 55 могут быть, в частности, введены в канал 18. Как и ламельные картриджи 49, каждая разъединяемая пластина 54, 55 также может иметь один или более элемент(-ов) 56 для извлечения или установки, например, отверстие для крюка или троса для опускания разъединяемой пластины 54, 55 в соответствующий канал 18 внутри верхней сепараторной камеры 19 или извлечения ее оттуда.
Каждые разъединяемые пластины 54, 55 могут иметь верхний конец 57 и нижний конец 58. Как показано на иллюстрации частного варианта осуществления, приведенной на чертежах, первая 54 и вторая 55 разъединяемые пластины могут каждая иметь сопрягаемую взаимодополняющую наклонную поверхность(-и) 59 стыка. Одна из разъединяемых пластин (например, вторая разъединяемая пластина 55) может иметь L-образную форму и седловину 60. Форма седловины 60 может быть выбрана так, чтобы седловина могла служить опорой другой разъединяемой пластины (например, опорой первой разъединяемой пластины 54).
Разъединяемые пластины 54, 55 предпочтительно выполнены из полимерного материала (например, полиуретана или полиэтилена, например, полиэтилена низкой плотности ПЭНП, полиэтилена высокой плотности ПЭВП или сверхвысокомолекулярного полиэтилена СВМПЭ) и используются для заполнения пустот, где обычно происходит запесчанивание и накопление твердых частиц. При этом когда извлекаются разъединяемые пластины 54, 55, в канале 18 образуются пустоты, создающие достаточно места для несложного извлечения (или введения) ламельных картриджей с низким трением в этом канале 18.
Снаружи стенки 10 корпуса вблизи к верхней сепараторной камере 19, сбоку от нее, может располагаться внешнее устройство 3 защиты от надситных фракций. Внешнее устройство 3 защиты от надситных фракций может включать короб 12 с набором сит, имеющий верхнее впускное отверстие 13 для приема сырьевого шлама. Как показано на чертежах, сбоку или сверху короба 12 с набором сит могут находиться несколько панелей 37 верхнего доступа, предпочтительно съемных. Панели 37 могут сниматься, в частности, для выполнения планового осмотра, обслуживания и/или очистки.
Шлам поступает во впускное отверстие 13 и попадает в главную камеру 41 короба 12 с набором сит, где он распределяется. Внутри главной камеры 41 могут находиться одна или более горизонтально расположенных пластин или перегородок 28 для отклонения потока и/или снижения скорости подачи во впускное отверстие 13. Ниже главной камеры 41 находится камера 42 для отсортированных фракций. Главная камера 41 отделена от камеры 42 отсортированных фракций одним или более сортировальными ситами 38 и выгрузочным лотком 30 для надситных фракций. Как показано на чертежах, одно или более сортировальных сит 38 могут содержать несколько наклонных сит 38, направляющих материал надситных фракций (например, верхний продукт грохочения) в выгрузочный лоток 30 для надситных фракций и, в итоге, в трубу 33 отведения надситных фракций. Управляемое отведение материала надситных фракций из выгрузочного лотка 30 надситных фракций и трубы 33 отведения надситных фракций может обеспечиваться использованием продувочного клапана 45 (например, ножевой шиберной задвижки или шарового клапана) приводимого в действие приводом 44 продувочного клапана (например, соленоидом, гидравлическим цилиндром и т.п.).
Выгрузочный лоток 30 для надситных фракций может проходить поперек вертикального сечения короба 12 с набором сит, как это показано на чертежах, и может выступать из короба 12 с набором сит. Выгрузочный лоток 30 для надситных фракций может быть образован боковыми панелями 31 лотка, торцевой пластиной 32 лотка, верхней плитой 47 лотка (например, если выступает из короба 12 с набором сит) и наклонным полом 29. В некоторых вариантах осуществления наклонным полом 29 выгрузочного лотка 30 для надситных фракций может быть, в частности, гладкая твердая поверхность, либо это может быть вторичное сито. Сортировальные сита 38 могут быть предназначены для ограничения размера материала, получаемого от впускного отверстия 13 в камеру 42 для отсортированных фракций. Питательная труба(-ы) 11 функционально соединены и сообщаются с возможностью переноса текучей среды с камерой 42 для отсортированных фракций, и поэтому частицы с размером, превосходящим размер ячейки сортировальных сит 38, не смогут проходить в секцию 4 питания. На днище 43 короба 12 с набором сит может находиться отклоняющий элемент 40, например, между питательными трубами, как показано на чертежах, для разделения поровну и/или распределения материала шлама внутри камеры 42 для отсортированных фракций в питательные трубы 11, снабжающие секцию 4 питания. Отклоняющий элемент 40 может, в частности, снизить опасность запесчанивания вокруг впускных отверстий в питательные трубы 11.
Внешнее устройство 3 защиты от надситных фракций может содержать одну или более боковых опор 48 для его крепления. К опорам 48 может быть прикреплена поддерживающая или несущая конструкция (не показана), удерживающая внешнее устройство 3 защиты от надситных фракций. Это устройство также может включать один или более трубопроводов 14 сапуна в виде труб, отходящих от верхних частей короба 12 с набором сит. Один или более трубопроводов 14 сапуна могут сообщаться с возможностью переноса текучей среды с накопительной чашей 21 для обеспечения выхода воздуха из системы и снижения неуправляемого количества воздуха внутри сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем при нормальных условиях работы. Трубопроводы 14 сапуна могут служить предохранительным устройством для предотвращения чрезмерного повышения давления в частях сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем, и могут также служить забивной головкой для внешнего устройства 3 защиты от надситных фракций, которое заполнено материалом в процессе работы.
Периодическое, без остановки работы, очищение/удаление песка из внешнего устройства 3 защиты от надситных фракций может выполняться активизацией привода 44 продувочного клапана, открывающего продувочный клапан 45. Продувочная текучая среда может подаваться в первое впускное отверстие 34 для продувочной текучей среды и/или второе впускное отверстие 46 для продувочной текучей среды в выгрузочный лоток 30 для надситных фракций или трубу 33 отведения надситных фракций, или вокруг них.
Следует понимать, что показанные и подробно описанные здесь конкретные признаки, функции шаги способа и возможные преимущества являются по существу исключительно иллюстративными и не ограничивают существа и/или области притязаний изобретения.
Например, хотя это и не показано для ясности представления, следует понимать, что верхняя сепараторная камера 19 может иметь крышку, верхнюю накладку или заглушку для обеспечения замкнутой среды системы сепаратора 1 с псевдоожиженным слоем.
Более того, несмотря на то, что изобретение было описано применительно к частным вариантам осуществления и применения, специалист, ознакомившийся с эти раскрытием, может сформировать другие варианты осуществления и модификации, не выходящие за пределы существа заявленного изобретения.
Соответственно, следует понимать, что приведенные чертежи и описание представлены в качестве примера, способствующего пониманию изобретения, и не должны восприниматься как ограничивающие его область притязаний.
Перечень ссылочных обозначений
1 Сепаратор с псевдоожиженным слоем (например, сортировщик частиц по размеру и/или плотности или флотатор крупных частиц)
2 Верхний конец
3 Внешнее устройство защиты от надситных фракций
4 Секция питания
5 Коническая секция корпуса
6 Главная сепараторная камера (например, камера сепарации автогенной плотной среды)
7 Секция псевдоожиженного слоя (например, сепараторная секция с псевдоожиженным слоем)
8 Опорная рама
9 Впускное отверстие(-я) ожижающей текучей среды
10 Стенка корпуса
11 Питательная труба(-ы)
12 Короб с набором сит
13 Впускное отверстие
14 Трубопровод(-ы) сапуна (например, воздуховыпускная труба)
15 Переливной желоб(-а)
16 Держатель разъединяемой пластины
17 Наклонная пластина(-ы)
18 Канал(-ы)
19 Верхняя сепараторная камера (например, ламельный сепаратор)
20 Нижний конец
21 Накопительная емкость/чаша
22 Ступенчатое сужение(-я)
23 Выпускное отверстие(-я) (например, может быть расположено в основном горизонтально, вертикально вверх, или под углом от 30 градусов вниз от горизонтали до вертикально вверх/90 градусов над горизонталью)
24 Вертикально ориентированный заходный лепесток(-и) для потока
25 Камера распределения ожижающей текучей среды
26 Выпускное отверстие(-я) ожижающей текучей среды
27 Нижняя сливная труба (например, для отведения материала надситных фракций)
28 Горизонтально расположенная пластина(-ы) или перегородка(-и)
29 Наклонный пол (например, сито твердых частиц или вторичное сито)
30 Выгрузочный лоток для надситных фракций
31 Боковая панель(-и) лотка
32 Торцевая пластина лотка
33 Труба отведения надситных фракций
34 Первое впускное отверстие для продувочной текучей среды
35 Выпускное отверстие накопительной чаши/емкости
36 Заглушка(-и) питательной трубы
37 Панель верхнего доступа (например, съемная)
38 Одно или более сортировальные сита (например, наклонные сита)
39 Поперечная планка(-)
40 Отклоняющий элемент(-ы)
41 Главная камера
42 Камера для отсортированных фракций
43 Днище короба с набором сит
44 Привод продувочного клапана (например, соленоид, гидравлический цилиндр)
45 Продувочный клапан (например, ножевая шиберная задвижка)
46 Второе впускное отверстие для продувочной текучей среды
47 Верхняя плита лотка
48 Боковая опора(-ы)
49 Ламельный картридж(-и)
50 Наклонная секция
51 Ламель
52 Сварной участок (например, одна или более сварок)
53 Элемент для извлечения или установки
54 Первая разъединяемая пластина
55 Вторая разъединяемая пластина
56 Элемент(-ы) для извлечения/установки
57 Верхний конец разъединяемой пластины(-ин)
58 Нижний конец разъединяемой пластины(-ин)
59 Наклонная поверхность(-и) стыка
60 Седловина
h высота ламельного картриджа
w ширина ламельного картриджа
t толщина ламельного картриджа.