УСТАНОВКА ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройствам для обогащения и разделения зернистых материалов и может быть использована в горнодобывающей, строительной и других отраслях промышленности по переработке минерального сырья и отходов производства.
Известна установка, предназначенная для обогащения каменного или гравийно-песчаного материала "мокрым" способом и сортировки по фракциям крупных, средних и мелких, в том числе влажных и глинистых разнообразных материалов, на виброгрохотах типа ГИЛ (грохот инерционный легкий) или ГИС (грохот инерционный средний), оборудованных брызгалами для подачи на них промывочной воды. При этом разделение материала происходит при его движении относительно рабочей поверхности грохота, где материал расслаивается на фракции постепенно, с выделением частиц крупнее 5 мм и с получением пульпы из воды и отсевов песчаного материала. Расход воды для промывки зернистых материалов или отсевов дробления на каждом виброгрохоте зависит от количества присутствия глинистых включений в исходном материале, готовая продукция в виде щебня и песка из зернистых материалов или отсевов, полученная на установке мокрого обогащения, ленточными конвейерами транспортируется на склады готовой продукции (Руководство по обогащению отсевов дробления и разнопрочных каменных материалов. Министерство транспортного строительства СССР. Государственный Всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт «СОЮЗДОРНИИ»).
Недостатком этого технического решения является сложность разделения и низкая эффективность рассева "мокрым" способом частиц фракций менее 5 мм, так как одним из важных факторов, влияющих на эффективность мокрого рассева частиц фракций менее 5 мм, на грохотах типа ГИЛ или ГИС, является ситовая характеристика питания. Поскольку частицы меньше размера разделения должны быть проведены в подрешетное пространство - производительность грохота обычно снижается при увеличении доли таких частиц в питании. Другим важным фактором является количество частиц, близких по размеру к классу разделения. Таких частиц в исходном материале может быть до 50-60% от общего количества исходного материала. Близкоразмерный класс, например, большего размера разделения затрудняет проведение частиц в подрешетное пространство и, в отдельных случаях, приводит к забиванию сеток. Близкоразмерный класс меньшего размера разделения, также ухудшает эффективность рассева песчаного материала. Так как при содержании в исходном разделяемом материале частиц подрешетных фракций больше, чем расчетная просеивающая производительность сита, ухудшается качество продукции, полученной в надрешетном пространстве из-за засоренности товарного продукта частицами подрешетных фракций.
Известны гравитационные гидрокласификаторы вертикального типа с возможностью эксплуатации при самотечной (безнапорной) подаче исходной гидросмеси и с восходящим потоком чистой воды, для разделения природных и искусственных песчаных материалов по заданному граничному зерну преимущественно, размером менее 2-3 мм (от 1.25 до 0.16 мм) (М.И.Хрусталев. «Передовой опыт обогащения песков» М.; 1990 год, стр.13-18).
Из всех известных в настоящее время гидроклассификаторов - аппараты вертикального типа обеспечивают самую высокую точность разделения, однако достигнутая точность разделения частиц песчаной смеси в таких гидроклассификаторах ниже той, которую можно достигнуть путем рассева песчаного материала на виброгрохотах. Так как наиболее полное разделение песчаных материалов, преимущественно размером менее 2-3 мм с применением вертикальных гидроклассификаторов, происходит только при свободном движении частиц, при объемном содержании твердой фазы менее 5%. А пульпа, полученная после мокрого рассева, на грохотах типа ГИЛ или ГИС на верхнем ярусе обычно имеет соотношение твердого к жидкому Т:Ж=1:2÷:6, (иногда Т:Ж=1:8÷10). Поэтому пульпа, поступающая для разделения в гидроклассификатор, перерабатывается со снижением эффективности и качества разделения из-за стесненности частиц в процессе разделения.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является установка для гидроклассификации зернистых материалов, содержащая размещенные на опорной раме одна ниже другой несколько классифицирующих секций, каждая из которых состоит из цилиндроконической емкости с патрубками ввода гидросмеси, промывочной воды и вывода сгущенного продукта и сливной камеры с патрубками перелива продуктов классификации из одной секции в другую и снабжена установленными над патрубками ввода гидросмеси в верхнюю секцию щелевым гидрогрохотом с аккумулирующим гидросмесь бункером, причем рабочая поверхность гидрогрохота имеет выпуклую криволинейную форму с двумя просеивающими поверхностями. (RU №2168364, кл. В03В 5/62, В03В 7/00, опубл. 06.10.2001).
Недостатком этого технического решения является сложность конструкции, снижение качественных показателей гранулометрического состава выделяемых фракций из-за разброса между заданным процентным содержанием в них «плюсовых» и «минусовых» частиц, связанного с тем, что гидроклассификация происходит в стесненном режиме.
Предлагаемая полезная модель решает задачу упрощения конструкции, и обеспечивает оптимальную эффективность мокрого разделения и обогащения песчано-гравийного материала нескольких фракций для частиц размером менее 5 мм на виброгрохотах типа ГИЛ или ГИС, с учетом просеивающей производительности каждого сита.
Указанная задача решается тем, что установка для обогащения и разделения зернистых материалов, содержащая несколько классифицирующих секций, расположенных одна над другой, согласно предлагаемой полезной модели содержит, два виброгрохота с двумя просеивающими поверхностями, расположенные в два яруса и снабженные средством для подачи промывной жидкости на верхнюю просеивающую поверхность и аккумулирующими бункерами для гидросмеси, гравитационный гидроклассификатор вертикального типа, установленный между виброгрохотами, и заборное устройство мелких песчаных фракций (ЗУМПФ), выход аккумулирующего бункера верхнего виброгрохота герметично соединен с входом гидроклассификатора, а выход нижнего аккумулирующего бункера сообщен с зумпфом, гидроклассификатор содержит цилиндроконический корпус, с патрубками ввода гидросмеси и промывной жидкости и патрубками для слива мелких фракций и вывода сгущенного продукта, патрубок ввода гидросмеси выполнен в виде диффузора с углом конусности 15-18° и опущен в полость гидроклассификатора по центральной вертикальной оси до уровня 0,1 высоты цилиндрической части корпуса, патрубок вывода сгущенного продукта выполнен вертикальным, заглушен снизу и соединен со средством для подачи воды и с транспортным трубопроводом для вывода сгущенного продукта на виброгрохот нижнего яруса.
При этом, сливной патрубок может быть расположен в цилиндрической насадке, установленной на входе в гидроклассификатор концентрично корпусу, и соединенной с корпусом конической обечайкой, диаметры насадки и цилиндрической части корпуса соотносятся как 1,0:1,45, высота насадки не превышает 1,2 диаметра сливного патрубка.
Диффузор с внешней стороны на уровне 2/3 высоты цилиндрической части корпуса гидроклассификатора огорожен цилиндрической стенкой, которая соединена с нижним концом диффузора кольцевой пластиной, а сверху они соединены между собой крышкой, в виде усеченного конуса с конусностью не менее 60°.
Длина патрубка для вывода сгущенного продукта из гидроклассификатора равна 0,5÷0,8 высоты цилиндрической части, причем патрубок соединен со средством для подачи воды на уровне 2/3 высоты, а с транспортным трубопроводом для вывода сгущенного продукта на уровне 1/3 высоты.
Транспортный трубопровод для вывода сгущенного продукта из гидроклассификатора имеет П-образную форму, верхняя часть которого расположена на уровне 0,7-0,95 цилиндрической части гидроклассификатора.
Аккумулирующий бункер верхнего виброгрохота снабжен сливным патрубком для избыточной жидкости.
Установка также снабжена транспортными конвейерами для перемещения продуктов рассева с виброгрохотов к местам хранения.
Предложенная конструкция входного патрубка гидроклассификатора позволяет сохранить постоянство сечения цилиндрической части (приемно-разделительной камеры) гидроклассификатора и создать условия для плавного, без вихреобразования выхода гидросмеси в полость приемно-разделительной камеры и более качественной классификации по граничному размеру. При этом угол конусности патрубка 15-18° является наиболее оптимальным для плавного снижения скорости падения частиц в гидравлическом классификаторе (И.Е.Идельчик. "Справочник по гидравлическим сопротивлениям, изд. второе, М; "Машиностроение", 1975 г., раздел 4, стр119).
Заданные параметры цилиндрической насадки гидроклассификатора, вертикального патрубка и транспортного трубопровода для вывода сгущенного продукта из гидроклассификатора обеспечивают оптимальный гидродинамический режим работы гидроклассификатора.
На фиг.1 представлен общий вид установки для обогащения и разделения зернистых материалов, на фиг.2 - гидроклассификатор, на фиг.3 то же вид А.
Предлагаемая установка для обогащения и разделения зернистых материалов содержит узел подачи исходного материала 1 включающий бункер 2 снабженный вибратором 3, для регулирования подачи исходного материала и отсечной заслонкой 4; два узла «мокрого» грохочения, расположенные в два яруса и состоящие из виброгрохотов типа ГИЛ или ГИС с двумя просеивающими поверхностями. Верхний вибророгрохот содержит два расположенных друг над другом вибросита 5 и 6, систему транспортировки в виде конвейеров 7 и 8, для складирования продукта с верхнего яруса грохочения в конуса-хранилища 9 и 10. Над верхним виброгрохотом расположена система орошения, включающая гидравлический насос 11 с отсечной арматурой 12, для перекачки оборотной воды из водоема - хранилища, по водоводу 13 в патрубок 14, на котором установлены брызгала 15 (либо форсунки, либо выполнены поперечные щелевые прорези). Водовод снабжен регулирующим клапаном 16, расходомером 17 для контроля и регулирования подачи оборотной воды и запорной арматурой 18.
Под ситами 5 и 6 расположена аккумулирующая емкость в виде пирамидального бункера 19, где формируется песчаная пульпа (гидросмесь) 21 из частиц, прошедших через нижнее сито 6 и воды, поступающей из системы орошения. Бункер 19 снабжен сливным патрубком 20, соединенным с линией перелива избыточной жидкости в ЗУМПФ.
Бункер 19 через вертикальный канал 22, герметично соединен с входным патрубком 24 гравитационного гидроклассификатора 23 вертикального типа. Гидроклассификатор 23 содержит цилиндроконический корпус, с цилиндрической насадкой 25, установленной концентрично цилиндрической части 27 корпуса, которые соединены между собой конической обечайкой 26. Диаметры насадки и цилиндрической части корпуса соотносятся как 1,0:1,45, а высота насадки не превышает 1,2 диаметра сливного патрубка. В цилиндрической насадке 25 установлен сливной патрубок, соединенный с трубопроводом 39 для слива заданной мелкой фракции песчаных частиц в ЗУМПФ.
Входной патрубок 24 имеет форму диффузора с углом конусности 15÷18° и опущен в полость гидроклассификатора по центральной вертикальной оси до уровня 0,1 высоты цилиндрической части 27. Диффузор с внешней стороны на уровне 2/3 высоты цилиндрической части 27 корпуса гидроклассификатора огорожен цилиндрической стенкой 28, которая соединена с нижним концом диффузора кольцевой пластиной 29, а сверху они соединены между собой крышкой 30 в виде усеченного конуса с конусностью не менее 60°, преимущественно 120-150°. Верхняя кромка насадки 25 с внутренней стороны и входной патрубок 24 с внешней стороны герметично соединены между собой кольцевой пластиной 31.
На выходе конической части 32 гидроклассификатора 23, установлен вертикальный патрубок 33 для вывода сгущенного продукта из гидроклассификатора, выполняющий функцию ресивера, благодаря особенностям конструкции. Длина патрубка 33 равна 0,5÷0,8 высоты цилиндрической части гидроклассификатора, на уровне 2/3 его высоты установлен соединенный с водоводом 13 входной патрубок 34 с регулирующим клапаном 35, расходомером 36, для контроля и регулирования подачи оборотной воды, и запорной арматурой 37. Сам вертикальный патрубок 33 снизу заглушен фланцевой заглушкой 38, а на уровне 1/3 его высоты подключен транспортный трубопровод 40 для вывода сгущенного продукта на виброгрохот нижнего яруса. Трубопровод 40 имеет П-образную форму, верхняя часть которого расположена на уровне 0,7-0,95 цилиндрической части гидроклассификатора, и заканчивается наконечником 41, размещенным над верхним ситом нижнего виброгрохота. Наконечник 41 образован двумя наклонными пластинами - нижней 42 и верхней 43, имеющих разный уклон к горизонтали для образования отверстия Г между ними.
Виброгрохот нижнего яруса содержит верхнее сито 44 с транспортным конвейером 45, для перемещения и складирования продукта с сита 44 в конуса-хранилища 46, и нижнее сито 47 с транспортным конвейером 48, для перемещения продукта с сита 47 в бункер 49 и последующей фасовки в мягкие контейнеры 50.
Под нижним виброгрохотом установлен аккумулирующий бункер 51 для сбора частиц мелких фракций (<0.8 мм), прошедших через нижнее сито 47 вместе с водой, и их перемещения в ЗУМПФ.
Виброгрохот нижнего яруса, так же снабжен системой орошения, включающей патрубок 52, соединенный с водоводом 13, на котором расположены брызгала 53. На патрубке 52 также установлены: регулирующий клапан 54, расходомер 55 для контроля подачи оборотной воды и запорная арматура 56.
Предлагаемая установка для обогащения и разделения зернистых материалов работает следующим образом:
Перед включением установки в работу первоначально производится анализ исходного материала, предназначенного для обогащения и разделения, определяется гранулометрический и химический состав, содержание загрязняющих примесей и меньших по твердости разновидностей типа слюды и других включений, прочность, влажность, насыпная плотность исходного материала.
Предварительно определяют необходимый перечень фракций для выделения из гранулометрического состава исходного материала.
Определяют просеивающую производительность каждого сита, установленного на виброгрохотах обоих ярусов грохочения.
Исходя, из гранулометрического состава исходного песчаного материала определяют производительность его подачи для обогащения и разделения. С учетом просеивающей производительности сит, также устанавливают режим дозирования материала из бункера 2 включением одного из положений регулятора частоты на вибраторе 3.
В исходном состоянии установки отсечная заслонка 4 на бункере 2 и запорная арматура - вентили 12, 18, 37 и 56 закрыты. Установку включают в работу в следующей последовательности:
- открывают вентиль 12, затем включают насос 11 для подачи оборотной воды в систему 13;
- открывают вентиль 37 и регулируют подачу оборотной воды через гидроклассификатор 23 до появления стабильного потока оборотной воды через транспортный трубопровод 40;
- после появления стабильного потока воды из трубопровода 40 вентилем 37 добавляют подачу воды через патрубок 34 до появления стабильного потока на выходе из трубопровода 39 в ЗУМПФ;
- вентилем 37, через расходомер 36 вручную устанавливают подачу объема оборотной воды до расчетного значения для гидроклассификатора 23, фиксируют и переводят подачу воды на пульте управления (на схеме не показан) на автоматический режим управления;
- после установки режима подачи чистой воды на гидроклассификаторе 23 открывают вентили 18 и 56, через расходомеры 17 и 55 вручную устанавливают подачу объема оборотной воды в соответствии с заданными нормами и переводят подачу воды на пульте управления на автоматический режим управления;
- включают верхний и нижний виброгрохоты, затем открывают заслонку 4 и включают вибратор 3.
Установка для обогащения и разделения зернистых материалов включена в работу. Исходная смесь поступает на верхний ярус грохочения.
По гранулометрическому анализу исходного материала определяются фракции, которые необходимо выделить, например, частицы фракций 5,0-2,0 мм, 2,0-1,2 мм, 1,2-0,8 мм и остальные фракции <0,8 мм отправить в ЗУМПФ.
Для решения поставленной задачи на грохотах установлены следующие сетки:
- на верхнем сите верхнего виброгрохота установлена сетка с отверстиями 5,0 мм
- на нижнем сите верхнего виброгрохота установлена сетка с отверстиями 2,0 мм
- на верхнем сите нижнего яруса установлена сетка с отверстиями 1,2 мм
- на нижнем сите нижнего яруса установлена сетка с отверстиями 0,8 мм Просеивающая производительность сит:
- с отверстиями 5,0 мм - 54,45 т/ч.
- с отверстиями 2,0 мм - 28,26 т/ч.
- с отверстиями 1,2 мм - 7,45 т/ч.
- с отверстиями 0,8 мм - 4,41 т/ч.
В первой секции классификации (верхнее сито гидрогрохота верхнего яруса) осуществляют предварительное обогащение песчаной смеси. Исходная песчаная смесь, поступающая на верхнее сито 5, промывается водой, подаваемой из водовода 13 через патрубок 14 на брызгала 15. Весь надрешетный продукт - крупный каменный и песчано-гравийный материал с размером частиц более 5 мм, а также сучья, глиняные агломераты и ракушечник, снимается с сита 5, перемещается на конвейер 7 и транспортируется в конус-хранилище 9. При накоплении достаточного объема крупного каменного и песчано-гравийного материала с размером частиц более 5 мм он используется как бутовый строительный материал.
Песчаный материал с частицами от 5 мм и ниже попадает через сито 5 во вторую секцию классификации (нижнее сито гидрогрохота верхнего яруса).
Во второй секции классификации, в процессе грохочения получают песчаную фракцию - подрешетный продукт, просеянный через верхнее сито 5, и оставшийся на сите 6 в виде песчаного материала с размером частиц 2-5 мм, который перемещается на конвейер 8, и далее в конус-хранилище 10, как строительный материал.
Весь песчаный материал, просеянный через сито 6, поступает вместе с водой в бункер 19, где в виде пульпы 21 скапливается в выходном канале 22. Количество воды в бункере 19 контролируется и в случае превышения заданного уровня через линию 20 отводится в ЗУМПФ.
Оставшаяся в бункере 19 пульпа 21 через канал 22 поступает в третью секцию классификации - на входной патрубок 24 гидроклассификатора 23. Нижняя часть патрубка 24 в виде диффузора снижает скорость падения песчаных частиц, и на стыке цилиндрической и конической частей гидроклассификатора 23 связный поток частиц разбивается на мелкие группы и единичные частицы, которые медленно опускаются в коническую часть. Встречный поток чистой воды, поданный через патрубок 34 с заданной скоростью для частиц граничного размера твердой фазы пульпы 21, подхватывает частицы меньше граничного размера и выносит их через сливной трубопровод 39 в ЗУМП. Частицы равные граничному размеру и более крупные опускаются в вертикальный патрубок 33 и через транспортный трубопровод 40 с наконечником 41 направляются в четвертую секцию классификации (выкладываются на верхнее сито 44 виброгрохота нижнего яруса). На сите 44 получают надрешетный продукт - песчаную фракцию 1,2-2,0 мм. Причем, масса песчаного материала, поступающего на сито 44, соответствует просеивающей производительности этого сита и количеству надрешетного продукта, определенного путем анализа гранулометрического состава исходного материала, так как основная масса излишних частиц была предварительно просчитана при определении производительности подачи исходного материала на установку и удалена через гидроклассификатор. Песчаный материал, оставшийся на сите 44, фракция 1,2-2,0 мм, как надрешетный продукт перемещается на конвейер 45 и далее в конус-хранилище 46.
Песчаный материал, прошедший через сито 44 поступает в пятую секцию классификации (на нижнее сито 47 виброгрохота нижнего яруса). На сите 47 получают, как надрешетный продукт, песчаный материал фракции 0,8-1,2 мм, который перемещается с сита 47 на конвейер 48 и затем в бункер 49 для фасовки продукта в мягкие контейнеры 50.
Мелкие частицы, фракции менее 0,8 мм, прошедшие через сито 47 вместе с водой попадают в бункер 51 и далее в ЗУМПФ.
Предложенная установка позволяет эффективно обогатить и разделить гравийно-песчаный материал "мокрым" способом и повысить качественные показатели диапазона фракций получаемого материала.