ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАССИФИКАТОР КОЛОННОГО ТИПА
HYDRAULIC COLUMN CLASSIFIER

Изобретение относится к разделению твердых веществ на фракции в вертикальном потоке и может быть использовано в практике обогащения полезных ископаемых, при переработке техногенных образований для осуществления противоточных процессов в системе жидкость - твердое тело, таких как гидравлическая классификация, гравитационное обогащение и др.
Известно использование в классификаторах для повышения эффективности разделительного процесса в качестве секционирующих перегородок штока с поперечными иглами и наклонных пересыпных полок. Эффективность классификации в таких устройствах значительно выше, чем в пустотелых несекционированных аппаратах [Барский М.Д. и др. Гравитационная классификация зернистых материалов. - М.: Недра, 1974, с.150].
Известен также гидравлический классификатор колонного типа. Включающий корпус с загрузочным патрубком и горизонтально установленными по его высоте перегородками [Авторское свидетельство СССР № 1106536, кл. В03В 5/62, 1983]. Недостаток известной колонны-классификатора состоит в недостаточно высокой эффективности разделения мелкодисперсных систем.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению гидравлическом классификаторе колонного типа, включающем корпус с загрузочным патрубком и горизонтально установленными по его высоте перегородками, последние выполнены в виде коаксиальных колец, соединенных между собой радиально установленными в межкольцевых зонах наклонными пластинами с образованием секторов, при этом наклонные пластины каждой последующей межкольцевой зоны установлены под углом, противоположным углу наклона пластин предыдущей зоны, а периферийные части радиальных пластин выполнены различной длины и с отверстиями вдоль нижней кромки и установлены с одновременным уменьшением длины и угла наклона в пределах каждого сектора [Патент РФ №2026112, кл. В03В 5/62, 1995].
Последний принят за прототип. К недостаткам прототипа следует отнести его низкую эффективность применительно к фракционированию материалов, сложного фазового состава, таких как хвосты флотации, каменноугольных зол.
Технической задачей заявляемого технического решения является совершенствование конструкции для повышения эффективности фракционирования материалов сложного фазового состава.
Поставленная задача достигается тем, что в гидравлическом классификаторе колонного типа, включающем корпус с загрузочным патрубком и горизонтально установленными по его высоте перегородками, последние выполнены в виде коаксиальных колец, соединенных между собой радиально установленными наклонными пластинами с образованием секторов, при этом наклонные пластины каждой последующей межкольцевой зоны установлены под углом, противоположным углу наклона пластин предыдущей зоны, отличается тем, что в верхней части колонны расположен отстойник, образованный цилиндрической соосной с корпусом наружной обечайкой с наклонным днищем, внутри которой расположен цилиндрический стакан промежуточного диаметра, при этом отстойник имеет один патрубок в нижней точке наклонного днища для вывода сгущенной суспензии и второй патрубок отбора осветленной жидкости, расположенный выше уровня погружения цилиндрического стакана промежуточного диаметра.
Другим отличием является то, что загрузочный патрубок выполнен в виде трубы, проходящей по центру корпуса через интервал, занятый перегородками, используется для их крепления, имеет боковую перфорацию в интервале, занятом перегородками; в нижней части корпуса выполена пульсационная камера, сообщающаяся с пульсатором для обеспечения возвратно-поступательного колебания уровня в колонне.
Кроме того, цилиндрический стакан промежуточного диаметра имеет в верхнем основании отбортованный кольцевой короб, выполненный из фильтровальной ткани.
На чертеже гидравлический классификатор колонного типа представлен в разрезе. Цилиндрическая колонна 1 разделена перегородками 3 равномерно по высоте, загрузочный патрубок 2 выполнен в виде трубы 13, проходящей через весь интервал классификации материала и перфорирован в этом интервале. Отстойник 4 в виде цилиндрической обечайки с наклонным днищем перекрывает верхнюю зону классификации материалов. Между корпусом колонны колонны 1 и отстойником 4 размещен стакан промежуточного диаметра 5, при этом три соосных цилиндра 1, 4, 5 образуют отстойник с кольцевым гидрозатвором. В днище отстойника 4 расположен патрубок 6 для отвода твердой фазы сгущенной суспензии, вынесенной из колонны 1. Патрубок 7, расположенный на боковой стенке отстойника 4, определяет максимальный уровень заполнения, соединен с циркуляционным насосом 12. Пульсационная камера 8 обеспечивает возвратно-поступательное движение столба жидкости в аппарате, связана с пульсатором 10. Патрубок 11 используется для вывода песковой фракции из цикла.
Исходная суспензия золы дозируется через загрузочный патрубок 2 и по трубе 13 через перфорационные отверстия подается в интервал завихряющих перегородок 3 корпуса 1. В восходящем потоке с переменным гидродинамическим режимом, создаваемым циркуляционным насосом 12, в колонне создаются условия, обеспечивающие классификацию твердой фазы по комплексному параметру (плотность, крупность и полная удельная поверхность индивидуальной частицы). Завихряющие перегородки 3 при этом обеспечивают турбулизацию восходящего потока в колонне и разбивают агломерированные частицы. Частицы с более высоким значением комплексного параметра классификации преодолевают сопротивление восходящего потока и движутся к разгрузочному патрубку 11 колонны вниз. Частицы более мелкие, с меньшей плотностью и с более развитой поверхностью выносятся вверх в отстойник 4, где за счет резкого снижения скорости восходящего потока в стакане промежуточного диаметра 5 происходит сепарация частиц по плотности. Частицы с плотностью меньше плотности жидкости всплывают к поверхности раздела, частицы с плотностью больше плотности жидкости осаждаются и выводятся через донный патрубок 6 отстойника 4.
При этом заглубление ввода исходного питания в разделительном интервале перегородок 3 в корпусе колонны 1 через перфорацию трубы 13 призвано повысить эффективность классификации за счет удлинения времени и пути процесса.
Использование пульсационной нагрузки при помощи пульсатора 10 и пульсационной камеры 8, образующей с колонной 1 сообщающиеся сосуды, обеспечивает общую интенсификацию процесса классификации исходной суспензии и одновременно позволяет осуществить вынос плавающих частиц через переливной порог на фильтрующую поверхность кольцевого короба 9.
Использование заявляемого технического решения для фракционирования дисперсных материалов (каменноугольных зол, хвостов флотации) позволяет достичь одновременного выделения трех продуктов с улучшенными потребительскими свойствами. При использовании в технологиях переработки пиритных хвостов флотации такими продуктами являются кварцевый песок с минимальным содержанием сульфидов, тонкий порошок с повышенным содержанием сульфидов и драгметаллов и иловая составляющая на основе глин и включений органики. При использовании в технологиях переработки зол уноса набор продуктов будет представлен хорошо окристаллизованным алюмосиликатным наполнителем бетонных смесей, алюмосиликатной дисперсией, пригодной для использования в цементной промышленности, и микросферами - наполнителя с уникальными потребительскими свойствами.