способ разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ В ПУЛЬПЕ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ С РАЗНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КРУПНОСТЬЮ, основанный на разной скорости их осаждения в поле гравитационных сил в восходящем потоке жидкости, образованном в резервуаре, с последующим отбором разделенных частиц, отличающийся тем, что восходящий поток образуют посредством придания вращательного движения пульпе вокруг вертикальной оси резервуара, а границу разделения твердых частиц по гидравлической крупности задают частотой вращения пульпы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области разделения твердых материалов с помощью жидкости и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых.

Известен способ разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью с помощью вращающейся жидкости. Способ осуществления в гидроциклонах и заключается в загрузке исходной пульпы в гидроциклон через тангенциальный патрубок, осаждении твердых частиц в поле центробежных сил, много превышающих гравитационные, выгрузке отделенных частиц через нижнее и верхнее разгрузочные отверстия. Граница разделения твердых частиц по крупности определяется величиной гидравлического сопротивления этих разгрузочных отверстий и соотношением их размеров.

Недостаток известного способа низкая эффективность классификации (35-60% ) из-за высокой интенсивности турбулентности жидкости на боковой поверхности гидроциклона вследствие больших скоростей вращения жидкости, необходимых для создания центробежных сил соответствующей величины, обеспечивающих процесс разделения. Для реализации известного способа в гидроциклоне необходимо обеспечивать постоянство питания, что значительно усложняет проблему управления процессом разделения. При этом необходимо поддерживать постоянство гидравлического сопротивления выходных отверстий, что связано со значительными техническими трудностями по замене быстроизнашивающихся деталей, особенно песковых насадок. Кроме того, известный способ требует значительного расхода энергии (до 0,4 кВт/м³) на поддержание высокой скорости вращения жидкости в гидроциклоне.

Известен наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности способ разделения твердых частиц с разной гидравлической крупностью, используемый в гидравлических гравитационных классификациях, заключающийся в загрузке исходной пульпы в резервуар с одновременной подачей в резервуаре, придании восходящему потоку жидкости некоторого вращательного движения, осаждении твердых частиц в поле гравитационных сил в восходящем потоке, расположенном в осевой части резервуара. Вращательное движение восходящему потоку промывочной воды придают для выравнивания поля скоростей в зоне ее ввода. Пульпа во вращение не вовлекается.

Для уменьшения выноса центробежными силами частиц твердого из осевого восходящего потока скорость его вращательного движения выбирают малой и она быстро затухает по мере подъема промывочной воды и смешения ее с пульпой. С приближением к верху резервуара вращательное движение практически прекращается, ввиду диссипации энергии в пульпе (Барский М.Д. Ревнивцев В.И. Соколкин Ю.В. Гравитационная классификация зернистых материалов. М. Недра, 1974, с. 13-32; Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы, М. Недра, 1982, с. 177-183).

Недостаток известного способа низкая эффективность разделения, составляющая 55-60% Причина этого заключается в неупорядочении движения жидкости из-за колебаний скорости восходящего потока промывочной воды, а также в подаче пульпы и промывочной воды с разными скоростями из-за чего процесс их смешения неупорядочен и происходят значительные произвольные колебания скорости восходящего потока в зоне разделения частиц. Другой недостаток необходимость использования промывочной воды, которая в результате загрязняется, что снижает экологическую чистоту производства и требует дополнительных затрат на ее очистку.

Цель изобретения повышение эффективности разделения твердых частиц по гидравлической крупности и полное исключение расхода промывочной воды.

Техническим результатом является упорядочение гидродинамической обстановки в резервуаре за счет проведения процесса в жидкой фазе пульпы без использования промывочной воды в условиях замкнутого циркуляционного контура пульпы, что позволяет обеспечить строгое соответствие скорости вращения и скорости восходящего потока пульпы разделяемому классу твердых частиц. При этом скорость восходящего потока пульпы стабилизируется на любом заданном уровне.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью, основанном на разной скорости их осаждения в поле гравитационных сил в восходящем потоке жидкости, образованном в резервуаре, с последующим отбором из него разделенных частиц, восходящий поток образуют посредством придания вращательного движения пульпе вокруг вертикальной оси резервуара, а границу разделения твердых частиц по гидравлической крупности задают скоростью вращения пульпы.

В предлагаемом способе разделение твердых частиц осуществляют следующим образом. В резервуаре жидкость (пульпу) раскручивают механическим путем или тангенциальным вводом исходного питания до образования воронки, вследствие чего создаются два вертикальных контура циркуляции в верхней и нижней частях резервуара. Благодаря этим циркуляционным контурам происходит интенсивное перемешивание поступающих в исходном питании частиц по всему объему резервуара. Верхний циркуляционный контур в верхних слоях жидкости перемещает частицы твердого от стенки резервуара к центру и вниз. Нижний циркуляционный контур перемещает частицы твердого от стенки по дну резервуара к центру и вверх. В зоне встречи нисходящего и восходящего потоков по центру резервуара потоки частично перемешиваются и изменяют свое направление от центра к стенкам резервуара, а у стенок вновь разделяются на восходящий и нисходящий потоки. В зоне между нижним и верхним контурами, вследствие действия гравитационных сил, частицы с большей гидравлической крупностью в соответствии с заданной скоростью вращения перемещаются преимущественно из верхнего контура в нижний, в котором их концентрация повышается, а частицы с меньшей гидравлической крупностью витают, не оседая в обоих контурах. Оседающие на дно частицы горизонтальной частью нижнего циркуляционного потока перемещаются к центру аппарата.

Если скорость движения восходящего потока нижнего циркуляционного контура больше скорости оседания частиц твердого, эти частицы находятся во взвешенном состоянии и перемещаются по контуру циркуляции. Если эта скорость меньше скорости осаждения частиц, то частицы скапливаются на дне резервуара по его центру.

Меняя интенсивность циркуляции нижнего циркуляционного контура путем изменения интенсивности вращения всей пульпы в резервуаре, можно создать условия, при которых в центре резервуара на его дне будут собираться частицы твердого, имеющие гидравлическую крупность выше заданной гидравлической крупности. Таким образом, производится классификация частиц по гидравлической крупности. Отбор осевших частиц из зоны их скопления в центре днища может быть произведен известными способами. Удаление не осевших частиц осуществляется вместе с жидкостью из верхней части циркуляционного контура.

Предложенный способ позволяет повысить эффективность разделения твердых частиц по гидравлической крупности, исключить необходимость подачи промывочной воды и снизить энергозатраты.

На чертеже показан резервуар с вертикальными контурами циркуляции жидкости, обеспечивающими разделение частиц, вертикальный разрез.

В верхнюю часть резервуара 1 подают исходное питание, представляющее собой пульпу 2, содержащую жидкость и твердые частицы различной гидравлической крупности. Закручивание пульпы 2 осуществляют вокруг вертикальной оси резервуара 1 при помощи мешалки 3, закрепленной на полом вертикальном валу 4, до образования воронки 5, не доходящей до дна резервуара 1. При закручивании пульпы 2 образуются верхний и нижний замкнутые циркуляционные контуры 6 и 7, которые перемешивают пульпу 2 с частицами твердого по объему резервуара 1. Нижний замкнутый циркуляционный контур 7 образует по оси резервуара 1 восходящий поток 8 пульпы 2, а верхний циркуляционный замкнутый контур 6 образует по оси резервуара 1 нисходящий поток 9 пульпы 2. Заданная мешалкой 3 интенсивность вращения пульпы 2 в резервуаре 1 определяет соответствующую величину скорости и нисходящего потока 9, и восходящего потока 8. Частицы твердого, скорость осаждения которых меньше скорости восходящего потока 8, уносятся в общий объем резервуара 1. Частицы твердого, скорость осаждения которых больше скорости восходящего потока 8, оседают на днище резервуара 1 в центральной его зоне 10. Осевшие твердые частицы из зоны 10 загружаются вместе с жидкостью через отверстие 11. Витающие частицы твердого разгружаются вместе с жидкостью из верхнего циркуляционного контура 6 через патрубок 12.

Благодаря организации замкнутого циркуляционного контура 7 с образованием неразрывно связанного с ним восходящего потока 8 пульпы 2, расположенного в нижней осевой части резервуара 1, обеспечено пропорциональное соотношение скорости, вращения мешалки 3 и скорости восходящего потока 8 пульпы 2. Указанное соответствие скоростей позволяет с большой точностью регулировать скорость восходящего потока 8 пульпы 2 и, следовательно, позволяет задавать необходимую стабильную скорость восходящего потока 8 пульпы 2, обеспечивающую осаждение твердых частиц заданной гидравлической крупности.