ГИДРОЦИКЛОН СИСТЕМЫ ФРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ РУД ТОНКОГО ПОМОЛА
FINE ORE SUSPENSION SIZE GRADING SYSTEM HYDROCYCLONE

Изобретение относится к технике разделения суспензий руд, а именно к гидроциклонам, используемым в системах фракционного разделения суспензий руд тонкого помола, и может быть использовано в горно-рудной отрасли, в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности.
Известен гидроциклон, который выполнен с цилиндроконическим корпусом с постоянным углом конусности и содержит питающий и разгрузочный патрубки и песковую насадку, а также приемную камеру. Гидроциклон выполнен со спиральным вводом пульпы на половину длины окружности (Ю.Э.Аккерман, Г.Б.Букаты, Б.В.Кщевальтер и др. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы. 2-е изд., перераб. и доп., М.: Недра, 1982, с.188-189).
Известен гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным и сливным патрубками, песковым отверстием. Гидроциклон дополнительно содержит герметично соединенную с гидроциклоном вихревую камеру, включающую цилиндроконический корпус с углом конусности, равным 120°, содержащую тангенциальный питающий патрубок, размещенный в цилиндрической части и соединенный со средством подачи воды, и песковой патрубок, размещенный в конической части. Гидроциклон конической частью опущен в вихревую камеру на глубину 3/4 ее цилиндрической части (RU 2375120 С1, 10.12.2009).
Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, патрубок подачи исходной суспензии и патрубки для отвода осветленной и сгущенной фракций суспензии. Гидроциклон снабжен устройством для отвода сгущенной фракции суспензии, выполненным в виде двух установленных коаксиально корпусу гидроциклона горизонтальных дисков, нижний из которых закреплен на валу и имеет возможность вращения и вертикального перемещения, а верхний имеет форму кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру патрубка для отвода сгущенной фракции суспензии и жестко соединен с корпусом гидроциклона, образующим радиальный канал и включающим емкость для сгущенной фракции суспензии, жестко соединенную с верхним диском и образующую с ним цилиндрическую камеру с патрубками для отвода сгущенной фракции суспензии (RU 2372147 С1, 10.11.2009).
Известен гидроциклон, содержащий корпус с тангенциальными входным, сливным и песковым патрубками, камеру сбора флотопродуктов, цилиндрический стакан и лопастной завихритель, установленный соосно сливному патрубку. В нижней конусообразной части гидроциклона соосно с ним установлена полая вставка каплевидной формы, закрепленная соосно песковому патрубку, на выходе которого установлен отбойник (RU 2385190 С1, 27.03.2010).
Известен гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с постоянным углом конусности, питающий и сливной патрубки, песковую насадку, а также приемную камеру. Гидроциклон выполнен с тангенциальным вводом пульпы касательно к цилиндрической рабочей поверхности приемной камеры, а футеровка проточной части гидроциклона выполнена плитками из каменного литья (С.В.Шинкоренко, Е.П.Белецкий, А.А.Ширяев и др. Справочник по обогащению руд черных металлов. 2-е изд., перераб. и доп. под ред. С.Ф.Шинкоренко, М.: Недра, 1982, с.267).
Недостатками известных технических решений являются недостаточная отработанность взаимной увязки геометрии технологических параметров 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 гидроциклонов, недостаточная защита абразивно истираемых поверхностей и длительность межремонтной эксплуатации. 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 разработке гидроциклона, обеспечивающего повышение эффективности и качества разделения суспензий руд по фракциям при снижении энергозатрат, а также повышение стабильности и длительности работы гидроциклона без остановок на ремонт и замену быстроизнашиваемых деталей, совершенствовании конструкций гидроциклонов, системы и параметров гидравлически взаимодействующих питательного и сливного патрубка, а также песковой насадки гидроциклона.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый гидроциклон системы фракционного разделения суспензий руд тонкого помола, согласно изобретению, содержит цилиндроконический корпус с приемной камерой в верхней части, выполненной с возможностью соединения питательным патрубком с распределителем суспензии указанной системы через примыкающий к цилиндрическому корпусу указанной камеры, тангенциально сопряженный внешней стороной с корпусом камеры ввод для подачи в нее суспензии, имеющий высоту, превышающую его ширину и составляющую, по меньшей мере, большую часть высоты указанной камеры, и снабжен крышкой со сливным патрубком, заведенным внутрь корпуса, по меньшей мере, на большую часть высоты приемной камеры, а также песковой насадкой, выполненной с возможностью объединения понизу коллектором с аналогичными насадками других гидроциклонов и/или с возможностью возврата на домол отсепарированных в гидроциклоне негабаритно крупных частиц, кроме того, гидроциклон, предпочтительно, выполнен сборным из набора совместимых по соединению секций цилиндрической и конической частей корпуса с круглоцилиндрической внешней конфигурацией первых и вторых из указанных секций, а также снабжен внутренней футеровкой из износостойкого материала, например, резины или полиуретана, при этом конический внутренний профиль гидроциклона образован футеровкой, которая на участке от цилиндрической части до песковой насадки решена с возможностью ее выполнения с переменной толщиной и с заполнением, в первую очередь, материалом футеровки в радиальном диапазоне от конической образующей внутреннего профиля до внешней цилиндрической, общей для всего внешнего контура гидроциклона, причем внутренний диаметр цилиндрической части корпуса гидроциклона, 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 ввода питательного патрубка и в 6÷25 раз превышает площадь поперечного сечения выходного канала песковой насадки при угле внутренней конусности нижней части корпуса гидроциклона, составляющем 14÷18 градусов.
3
Гидроциклон может быть выполнен с возможностью разделения по рудным фракциям до 20 м/ч упомянутой рудной суспензии.
Гидроциклон может быть выполнен с возможностью объединения в блоки гидроциклонов через питательный патрубок упомянутой системы и песковую насадку для совместной работы по разделению суспензий руд, для чего снабжен внешними опорными элементами, выполненными, например, в виде кронштейна с опиранием нижней частью с возможностью прикрепления большим торцом, преимущественно, в верхней зоне цилиндрической части гидроциклона.
Гидроциклон может быть предназначен для систем фракционного разделения полиметаллических, в том числе медноцинковых руд с включениями золота, платины; серебра, редкоземельных металлов для технологического комплекса обогатительной фабрики горнообогатительного комбината.
Сборные секции, цилиндрические и конические, могут быть снабжены торцевыми фланцами для разъемного соединения со смежными секциями, при этом внутренний диаметр цилиндрической секции принят составляющим 150÷250 мм, сливной патрубок гидроциклона выполнен диаметром 25÷75 мм, а песковая насадка выполнена диаметром 30÷70 мм.
3
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в разработке гидроциклона, обеспечивающего повышенные эффективность и качество разделения суспензий руд за счет разработанных в изобретении взаимосвязанных конструктивно-технологических параметров и найденных в изобретении размеров и соотношений площадей поперечных сечений питательного и сливного патрубков, а также песковой насадки, оптимальных для принятого сочетания объема, конфигурации и угла конусности гидроциклона под заданные объемы и плотность 1,1÷1,6 т/мразделяемой двухфазной водно-рудной суспензии. При указанных в изобретении соотношениях сечений питательного и сливного патрубков и давлении суспензии на входе в гидроциклоны блока 0,010÷0,0016 МПа в гидроциклоне устанавливается режим движения потока пульпы, при котором происходит полное отделение кондиционных фракций руды тонкого помола, а принятый в гидроциклоне интервал значений диаметра песковой насадки соответствует необходимому и достаточному для вывода из него через песковую насадку некондиционно крупных частиц при их процентном содержании в пульпе, характерном для технологии тонкого помола руды на горно-обогатительных и металлургических комбинатах, под параметры которых разработан гидроциклон.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен гидроциклон, вид спереди;
на фиг.2 изображен гидроциклон, вертикальный разрез.
Гидроциклон системы фракционного разделения суспензий руд тонкого помола содержит цилиндроконический корпус 1 с приемной камерой 2 в верхней части, выполненной с возможностью соединения питательным патрубком 3 с распределителем суспензии указанной системы через примыкающий к цилиндрическому корпусу указанной камеры 2 тангенциально сопряженный внешней стороной с корпусом камеры 2 ввод для подачи в нее суспензии, имеющий высоту, превышающую его ширину и составляющую, по меньшей мере, большую часть высоты указанной камеры, и снабжен крышкой 4 со сливным патрубком 5, заведенным внутрь корпуса 1, по меньшей мере, на большую часть высоты приемной камеры 2, а также песковой насадкой 6, выполненной с возможностью объединения понизу коллектором с аналогичными насадками других гидроциклонов и/или с возможностью возврата на домол отсепарированных в гидроциклоне негабаритно крупных частиц. Гидроциклон выполнен, предпочтительно, сборным из набора совместимых по соединению секций 7 и 8 соответственно цилиндрической и конической частей корпуса 1 с круглоцилиндрической внешней конфигурацией первых и вторых из указанных секций 7 и 8, а также снабжен внутренней футеровкой 9 из износостойкого материала, например резины или полиуретана. Конический внутренний профиль гидроциклона образован футеровкой 9, которая на участке от цилиндрической части до песковой насадки 6 решена с возможностью ее выполнения с переменной толщиной и с заполнением, в первую очередь, материалом футеровки 9 в радиальном диапазоне от конической образующей внутреннего профиля до внешней цилиндрической, общей для всего внешнего контура гидроциклона. Внутренний диаметр цилиндрической части корпуса 1 гидроциклона, определяющий наибольший центробежный разбег объемной спиральной закрутки потока суспензии, выполнен превышающим в 3,5÷5,0 раз выходной диаметр сливного патрубка 5, а площадь поперечного сечения последнего составляет 0,6÷1,0 площади поперечного сечения ввода 4 питательного патрубка 3 и в 6÷25 раз превышает площадь поперечного сечения выходного канала песковой насадки 6 при угле внутренней конусности нижней части корпуса 1 гидроциклона, составляющем 14÷18 град.
3
Гидроциклон выполнен с возможностью разделения по рудным фракциям до 20 м/ч упомянутой рудной суспензии.
Гидроциклон выполнен с возможностью объединения в блоки гидроциклонов через питательный патрубок 3 упомянутой системы и песковую 6 насадку для совместной работы по разделению суспензий руд, для чего снабжен внешними опорными элементами, выполненными, например, в виде кронштейна с опиранием нижней частью с возможностью прикрепления большим торцом, преимущественно, в верхней зоне цилиндрической части гидроциклона.
Гидроциклон предназначен для систем фракционного разделения полиметаллических, в том числе медноцинковых руд с включениями золота, платины, серебра, редкоземельных металлов для технологического комплекса обогатительной фабрики горнообогатительного комбината.
Сборные секции 7 и 8, цилиндрические и конические, снабжены торцевыми фланцами 10 для разъемного соединения со смежными секциями. Внутренний диаметр цилиндрической секции принят составляющим 150÷250 мм. Сливной патрубок 5 гидроциклона выполнен диаметром 25÷75 мм, а песковая насадка 6 выполнена диаметром 30÷70 мм.
Работа предложенного гидроциклона осуществляется следующим образом.
При работе системы разделения суспензий руд пульпа поступает в гидроциклоны 1 через распределитель указанной системы. Поток пульпы ускоряется в питательном патрубке 3 гидроциклона и подводится тангенциально в его цилиндрическую часть. Далее пульпа с центробежным ускорением спирально скользит вниз по внутренней конической части корпуса 1 гидроциклона к песковой насадке 6, где возникает подпор. Основная часть извлекаемой мелкодисперсной фракции в виде суспензии поднимается вверх и через сливной патрубок 5 направляется в другие технологические системы. Более крупные фракции, прижимаясь к конической части корпуса 1, образуют спиралеобразный шламовый поток, который через песковую насадку 6 уходит вниз на домол.
Для повышения эффективности гидроциклона применяют удлинение его цилиндрической части.
Таким образом, за счет разработанных в изобретении взаимосвязанных конструктивно-технологических параметров и найденных в изобретении размеров и соотношений площадей поперечных сечений питательного и сливного патрубков, а также песковой насадки, достигается повышение эффективности и качества разделения суспензий руд по фракциям.