ГИДРОСЕПАРАТОР

Полезная модель относится к гидросепараторам - аппаратам, применяемым при обогащении полезных ископаемых, а также на металлургических и химических предприятиях.
Гидросепаратор предназначен для периодического или непрерывного проведения процесса классификации, т.е. совмещения двух операций - осаждения твердых и удаления шламистых частиц из пульпы.
Эти функции гидросепаратор выполняет посредством того, что грубозернистая часть пульпы, благодаря большей плотности, чем у жидкой фазы, насыщенной тонкодисперсными взвешенными частицами, оседает на дно сгустителя, вытесняя из нижних слоев жидкую фазу. Для повышения эффективности классификации в стесненных условиях в конус снизу по тангенциальным патрубкам подается вода. В результате, верхний слой жидкости в сгустителе становится свободным от грубозернистой твердой фазы пульпы и переливается через порог (край кольцевого желоба). Происходит периодический или непрерывный слив из гидросепаратора жидкой фазы, насыщенной глинистыми тонкодисперсными взвешенными частицами. Нижний слой грубозернистого осадка уплотняется.
Для перемещения уплотненного грубозернистого осадка по днищу к разгрузочному устройству, находящемуся в центральной части днища, в гидросепараторе имеются радиально расположенные граблины (обычно две длинные и две короткие) с гребками, укрепленными на вертикальном валу, который передает граблинам вращение вокруг оси вала. Граблины изготовляют в виде крестовин (ферм), с закрепленными снизу гребками. Гребки расположены под определенным углом к оси граблин. Каждый гребок перемещает материал на расстояние, достаточное для захвата его установленным ближе к центру гребком другой граблины. Поэтому при движении гребков, уплотненный осадок перемещается к центральной части гидросепаратора и удаляется из аппарата через разгрузочное устройство.
Однако в ряде отраслей промышленности встречаются гетерогенные системы, состоящие из различных по физическим свойствам и химическому составу фаз. Например, шамозит-бемитовые бокситы месторождений Среднего Тимана содержат, кроме твердого грубозернистого высокоглиноземистого продукта и глинистых высоко кремнеземистых тонкодисперсных шламов, закись железа и ферроалюмосиликаты. Последние в процессе гидросепарации переходят в уплотненный осадок и существенно снижают качество высокоглиноземистого продукта. При переработке такого продукта на глинозем происходят значительные потери каустической щелочи и ощутимое увеличение выхода отвального красного шлама.
Известны конструкции гидросепараторов, имеющие цилиндрический чан с коническим днищем и кольцевым сливным желобом наверху, загрузочную воронку, разгрузочный конус с тангенциальными патрубками для воды,
вертикальный вал, с закрепленными на нем двумя длинными и двумя короткими граблинами, с укрепленными снизу гребками. Вал приводится в движение от внешнего двигателя. Эти аппараты разделяют пульпу на осветленный раствор и уплотненный осадок, в зависимости от естественной скорости осаждения твердой фазы в данной жидкости. (Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы, испытания обогатимости, контроль и автоматика. /Под редакцией О.С.Богданова, В.И.Ревнивцева, 2-е изд. перераб. и доп. М., Недра, 1983, с.376.)
К недостаткам известных гидросепараторов относится то, что они являются классифицирующими аппаратами с низкой эффективностью классификации гетерогенных систем, так как не имеют в достатке каких-либо устройств, которые могли бы влиять на состояние структурированных систем, разрушать эти структуры и продуктивно отделять нежелательную фазу системы. Специальных гидросепараторов, рассчитанных на эффективную классификацию гетерогенных систем, в настоящее время нет.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности работы гидросепаратора при классификации гетерогенной системы, а именно, совмещение трех операций в одном аппарате - осаждение твердых грубозернистых частиц, выделение магнитной фракции и удаление шламистых частиц из пульпы.
Задача решается тем, что параллельно оси вала, по месту пересечения плоскости гребка и одной из боковых плоскостей граблины, установлены стержни, выполненные из постоянных магнитов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре 1 показаны вертикальный и горизонтальный разрезы гидросепаратора с центральным приводом, а на фигуре 2 изображена деталь конструкции граблины с гребками, на которых укреплены стержни, выполненные из постоянных магнитов.
Гидросепаратор включает в себя чан 1, сливной желоб 2, загрузочную воронку 3, разгрузочный конус 4, центральный вал 5, граблины с гребками и стержнями, выполненными из постоянных магнитов, 6, ферму 7, привод 8, механизм для подъема вала с граблинами 9, указатель перегрузки гидросепаратора 10.
Деталь конструкции состоит из граблины 1, гребков 2 и стержней 3, выполненных из постоянных магнитов.
Устройство работает следующим образом. К граблинам 1 в фиксированном положении закреплены гребки 2. Стержни 3, выполненные из постоянных магнитов, установлены вертикально, т.е. параллельно оси вала, по месту пересечения одной из боковых плоскостей граблины и плоскости гребка. Стержни 3 периодически локально разрушают («разрезают») структуру гетерогенной системы. По месту «разреза» в течение непродолжительного отрезка времени глинистая тонкодисперсная жидкость интенсивно вытесняется в верхние слои пульпы грубозернистым материалом, из которого под действием магнитного поля стержней 3 закись железа и
шамозит выделяются на поверхности стержней, а грубозернистый продукт при этом, соответственно, оседает в нижний слои пульпы и уплотняется. Периодическое разрушение структуры стержнями (без интенсивного перемешивания пульпы) ускоряет осаждение структурированного грубозернистого материала, вывод из него и глинистой тонкодисперсной жидкости части закиси железа и шамозита, а также позволяет эффективно вытеснять к кольцевому порогу и далее в желоб жидкую фазу, насыщенную глинистыми тонкодисперсными взвешенными частицами. Процесс подачи воды в конус снизу по тангенциальным патрубкам позволяет промыть грубозернистый материал, выдавить глинистые тонкодисперсные частицы из гетерогенной системы на поверхность к порогу (край кольцевого желоба) и удалить их по кольцевому сливному желобу. Все это увеличивает производительность и повышает эффективность работы гидросепаратора по сравнению с известными аппаратами. При работе гидросепаратора более плотная грубозернистая часть оседает в нижние слои сырой пульпы. В нижних слоях уплотненная часть осевшего продукта гребками 2 перемещается к центральной части днища гидросепаратора и удаляется из аппарата через разгрузочное устройство. В процессе прохождения от загрузочного до разгрузочного устройств грубозернистая часть пульпы периодически локально подвергается магнитной сепарации и разрушается стержнями 3, выполненными из постоянных магнитов, и, вращающихся совместно с граблинами. Разрушение гетерогенной системы способствует интенсификации вытеснения взвешенной глинистой жидкой тонкодисперсной фазы в верхние слои и удаления ее из гидросепаратора через кольцевой сливной желоб.
Пример.
Экспериментальная проверка заявляемого устройства проводилась на гидросепараторе, изготовленном в лабораторных условиях. Его техническая характеристика.
1. Максимально допустимая крупность кусков сепарируемого материала, мм: -2,5+0,074;
2. Стержни выполнены из постоянных магнитов, изготовленных из неодимжелезобора.
3. Напряженность магнитного поля на поверхности стержня - 2500 Э.
4. Скорость прохождения стержня по окружности в гидросепараторе - 2 об./мин.
Испытания работы лабораторного гидросепаратора проводили с шамозит-бемитовыми бокситами месторождения Среднего Тиммана.
Результаты гидросепарации 10 кг боксита крупностью -2,5+0 мм приведены в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика исходной руды и продуктов обогащения гидросепарации
Продукт
Выход, %
Содержание, %
FeO
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Исходная руда
100,0
2,40
51,20
Магнитный
16,24
8,10
40,06
Немагнитный
83,08
1,30
53,40
Шламовый (тонкодисперсный, глинистый)
0,68
0,70
48,52
При имитации в лаборатории работы гидросепаратора, принятого за прототип, магнитная фракция остается практически вся в руде, т.е. вредные для производства глинозема примеси, закись железа и минерал шамозит остаются в бокситовом концентрате.
Предлагаемая конструкция гидросепаратора обеспечивает эффективность классификации гетерогенных систем, т.е. способствует интенсивному разделению крупнозернистой фракции, магнитной фракции и взвешенной глинистой жидкой тонкодисперсной фазы. Использование такого гидросепаратора позволит существенно поднять коэффициент использования низкокачественного сырья.