Результат интеллектуальной деятельности: БЛОК ГИДРОЦИКЛОНОВ СИСТЕМЫ ФРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ РУД ТОНКОГО ПОМОЛА

Изобретение относится к технике разделения суспензий руд, а именно к блокам гидроциклонов, используемым в системах фракционного разделения суспензий руд тонкого помола, преимущественно полиметаллических, на обогатительных фабриках и горно-обогатительных металлургических комбинатах, и может быть использовано в горно-рудной отрасли, черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности.

Известен батарейный гидроциклон, в котором единичные циклоны объединены в съемной блок посредством жестко связанных между собой нижней и верхней плит, разделяющих полость, образованную корпусом батарейного гидроциклона, на камеру осветленного продукта, приемную и шламовую камеры, а шламовая камера дополнительно снабжена патрубком для частичного возврата сгущенного продукта в полость системы водоснабжения (RU 2312713 C1, 20.12.2007).

Известен батарейный гидроциклон, в котором отдельные гидроциклоны объединены в батарею, при этом каждый гидроциклон выполнен с цилиндроконическим корпусом с постоянным углом конусности, 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 песковый патрубок, размещенный в конической части. Гидроциклон конической частью опущен в вихревую камеру на глубину 3/4 ее цилиндрической части (RU 2375120 C1, 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 C1, 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 C1, 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 относительно повышенная сложность конструкции указанных известных гидроциклонных блоков, недостаточная отработанность технологических параметров и взаимной увязки геометрии сечений технологических 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 достаточно пролонгированной межремонтной работы указанных гидроциклонов, нерешенность вопросов повышения стойкости защиты от абразивного стирания поверхностей, от которых зависит длительность межремонтной эксплуатации систем. При этом повышенный износ указанных поверхностей снижает срок их службы и приводит к ухудшению в процессе эксплуатации качества разделения фракций мелких частиц, в том числе за счет повышения дисбаланса выходных сечений питательного, сливного и пескового каналов.

Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в разработке блока гидроциклонов, обеспечивающего повышение эффективности и качества разделения руд по фракциям при снижении энергозатрат, а также повышение стабильности и длительности работы блока без остановок на ремонт и замену быстроизнашиваемых деталей, совершенствование конструкций гидроциклонов, системы и параметров гидравлически взаимодействующих питательного и сливного патрубка, а также песковой насадки гидроциклона в разрабатываемом блоке гидроциклонов.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый блок гидроциклонов системы фракционного разделения суспензий руд тонкого помола, преимущественно полиметаллических, согласно изобретению, содержит распределитель суспензии - пульпы и от одного до шести гидроциклонов общей производительностью от 12 до 70 м³/ч разделяемой рудной суспензии, при этом гидроциклоны блока смонтированы на опоре, предпочтительно, рамного типа, а каждый гидроциклон содержит цилиндроконический корпус с приемной камерой в верхней части, соединенной питательным патрубком с распределителем, и снабжен крышкой со сливным патрубком, выступающим внутрь корпуса, по меньшей мере, на большую часть высоты приемной камеры, а также песковой насадкой, объединенной понизу одноименным коллектором с аналогичными насадками других гидроциклонов с возможностью возврата на домол отсепарированных в блоке гидроциклонов негабаритно крупных частиц, кроме того, каждый гидроциклон, предпочтительно, выполнен сборным из набора секций цилиндрической и конической частей его объема и с круглоцилиндрической внешней конфигурацией первых и вторых из указанных секций, а также снабжен внутренней футеровкой из износостойкого материала, например резины или полиуретана, при этом коническая часть с внутренней стороны гидроциклона образована футеровкой, которая на участке от цилиндрической части до песковой насадки решена с возможностью ее выполнения с переменной толщиной и с заполнением материалом футеровки в диапазоне от конической образующей до внешнецилиндрической, общей для всей высоты гидроциклона, причем каждый гидроциклон упомянутого блока гидроциклонов выполнен с производительностью до 20 м³/ч пропуска упомянутой разделяемой по фракциям рудной суспензии, при этом внутренний диаметр цилиндрической части корпуса, 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 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 град.

При этом распределитель может быть выполнен с корпусом в виде цилиндра, футерованного с внутренней стороны стойким к стиранию материалом, например резиной или полиуретаном, и снабжен в нижней части корпуса входным фланцевым патрубком для разъемного соединения с напорным пульпопроводом системы разделения суспензий руд и выходными отверстиями с фланцевыми патрубками для соединения с питательными патрубками, сообщающими его с гидроциклонами, причем выходные отверстия распределителя выполнены, предпочтительно, соосными с входными отверстиями приемных камер гидроциклонов, кроме того, распределитель снабжен крышкой, на которой смонтирован датчик давления пульпы на входе в блок гидроциклонов.

Питательный патрубок гидроциклона может быть выполнен с переменными параметрами формы, переходящей от криволинейной в поперечном сечении на участке выхода из распределителя до прямоугольной на подходе к гидроциклону с возможностью ориентированного вдоль оси последнего щелевого ввода в приемную камеру гидроциклона.

Сборные цилиндрические и конические секции гидроциклонов, входящих в блок, могут быть снабжены торцевыми фланцами для разъемного соединения со смежными секциями, при этом, по меньшей мере, одна секция по высоте гидроциклона снабжена с внешней стороны опорными элементами, предпочтительно, в виде кронштейнов, опорная поверхность которых согласована по высоте с плоскостью опирания, равной опоре блока.

Питательный патрубок на выходе из распределителя может быть смонтирован соосно с радиусом последнего и тангенциально сообщен с приемной камерой гидроциклона, предпочтительно, сопряженным наиболее удаленной стенкой с внешней стенкой приемной камеры гидроциклона.

Гидроциклон может быть выполнен с внутренним диаметром цилиндрической части, составляющим 150÷250 мм.

Питательный патрубок гидроциклона может быть выполнен с отверстием, эквивалентный диаметр которого составляет 25÷115 мм.

Сливной патрубок гидроциклона может быть выполнен диаметром 25÷115 мм.

Песковая насадка гидроциклона может быть выполнена диаметром 8÷40 мм.

Блок гидроциклонов системы фракционного разделения суспензий руд может быть разработан для систем фракционного разделения суспензий полиметаллических, преимущественно золотоносных руд, в том числе с включениями платины, серебра и редкоземельных металлов.

Блок гидроциклонов системы фракционного разделения суспензий руд может быть разработан с возможностью переработки и разделения магнетитовых руд железорудных месторождений, например, типа Курской магнитной аномалии.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в разработке блока гидроциклонов, обеспечивающего повышенные эффективность и качество разделения суспензий руд за счет разработанных в изобретении взаимосвязанных конструктивно-технологических параметров, объединенных в блок гидроциклонов 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 разделяемой двухфазной среды - водно-рудной суспензии, составляющей 1,1÷1,5 т/м³. При указанных в изобретении соотношениях сечений питательного и сливного патрубков и давлении суспензии на входе в гидроциклоны блока 0,010÷0,0016 МПа в гидроциклонах 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 комбинатах, под параметры которых разработан блок гидроциклонов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен блок гидроциклонов с распределителем, частичный вертикальный разрез;

на фиг.2 - технологическая компоновка гидроциклонов в блоке, вариант с шестью гидроциклонами, закоммутированными с распределителем питательными патрубками, вид сверху;

на фиг.3 - гидроциклон, вид спереди.

Блок гидроциклонов 1 системы фракционного разделения суспензий тонкого помола, преимущественно полиметаллических, содержит распределитель 2 суспензии - пульпы и от одного до шести гидроциклонов 1 общей производительностью от 12 до 70 м³/ч разделяемой рудной суспензии.

Гидроциклоны 1 блока смонтированы на опоре 3, предпочтительно, рамного типа. Каждый гидроциклон 1 содержит цилиндроконический корпус 4 с приемной камерой 5 в верхней части, соединенной питательным патрубком 6 с распределителем 2, и снабжен крышкой со сливным патрубком 7, выступающим внутрь корпуса, по меньшей мере, на большую часть высоты приемной камеры 5, а также песковой насадкой 8, объединенной понизу одноименным коллектором с аналогичными насадками других гидроциклонов 1 с возможностью возврата на домол отсепарированных в блоке гидроциклонов негабаритно крупных частиц. Каждый гидроциклон 1, предпочтительно, выполнен сборным из набора секций 9 и 10 соответственно цилиндрической и конической частей его объема и с круглоцилиндрической внешней конфигурацией первых и вторых из указанных секций, а также снабжен внутренней футеровкой 11 из износостойкого материала, например резины или полиуретана. Коническая часть с внутренней стороны гидроциклона 1 образована футеровкой 11, которая на участке от цилиндрической части до песковой насадки 8 решена с возможностью ее выполнения с переменной толщиной и с заполнением материалом футеровки 11 в диапазоне от конической образующей до внешнецилиндрической, общей для всей высоты гидроциклона 1.

Каждый гидроциклон 1 упомянутого блока гидроциклонов выполнен с производительностью до 20 м³/ч пропуска упомянутой разделяемой по фракциям рудной суспензии. Внутренний диаметр цилиндрической части корпуса 4, определяющий наибольший центробежный разбег объемной спиральной закрутки потока суспензии, выполнен превышающим в 3,5÷5,0 раз выходной диаметр сливного патрубка 7, а площадь поперечного сечения последнего составляет 0,6÷1,0 площади поперечного сечения питательного патрубка 6 и в 6÷25 раз превышает площадь поперечного сечения выходного канала песковой насадки 8 при угле внутренней конусности нижней части корпуса 4 гидроциклона 1, составляющем 14÷18 град.

Распределитель 2 выполнен с корпусом 12 в виде цилиндра, футерованного с внутренней стороны стойким к стиранию материалом 13, например резиной или полиуретаном, и снабжен в нижней части корпуса 12 входным фланцевым патрубком 14 для разъемного соединения с напорным пульпопроводом системы разделения суспензий руд и выходными отверстиями с фланцевыми патрубками 15 для соединения с питательными патрубками 6, сообщающими его с гидроциклонами 1. Выходные отверстия распределителя 2 выполнены, предпочтительно, соосными с входными отверстиями приемных камер 5 гидроциклонов 1. Распределитель 2 снабжен крышкой 16, на которой смонтирован датчик 17 давления пульпы на входе в блок гидроциклонов.

Питательный патрубок 6 гидроциклона 1 выполнен с переменными параметрами формы, переходящей от криволинейной в поперечном сечении на участке выхода из распределителя 2 до прямоугольной на подходе к гидроциклону 1 с возможностью ориентированного вдоль оси последнего щелевого ввода в приемную камеру 5 гидроциклона 1.

Сборные цилиндрические и конические секции 9 и 10 гидроциклонов 1, входящих в блок, снабжены торцевыми фланцами 18 для разъемного соединения со смежными секциями. По меньшей мере, одна секция по высоте гидроциклона 1 снабжена с внешней стороны опорными элементами, предпочтительно в виде кронштейнов, опорная поверхность которых согласована по высоте с плоскостью опирания, равной опоре 3 блока.

Питательный патрубок 6 на выходе из распределителя 2 смонтирован соосно с радиусом последнего и тангенциально сообщен с приемной камерой 5 гидроциклона 1, предпочтительно сопряженным наиболее удаленной стенкой с внешней стенкой приемной камеры 5 гидроциклона 1.

Гидроциклон 1 выполнен с внутренним диаметром цилиндрической части, составляющим 150÷250 мм.

Питательный патрубок 6 гидроциклона 1 выполнен с отверстием, эквивалентный диаметр которого составляет 25÷115 мм.

Сливной патрубок 7 гидроциклона 1 выполнен диаметром 25÷115 мм.

Песковая насадка 8 гидроциклона 1 выполнена диаметром 8÷40 мм.

Блок гидроциклонов системы фракционного разделения суспензий руд разработан для систем фракционного разделения суспензий полиметаллических, преимущественно золотоносных, руд, в том числе с включениями платины, серебра и редкоземельных металлов.

Блок гидроциклонов системы фракционного разделения суспензий руд разработан с возможностью переработки и разделения магнетитовых руд железорудных месторождений, например типа Курской магнитной аномалии.

Работает предложенный блок гидроциклонов следующим образом.

При работе системы разделения суспензию руды - пульпу по напорному пульпопроводу подают в блок гидроциклонов 1. Пульпа поступает в гидроциклоны 1 через распределитель 2. Поток пульпы ускоряется в питательном патрубке 6 гидроциклона 1 и подводится тангенциально в его цилиндрическую часть. Далее пульпа с центробежным ускорением спирально скользит вниз по внутренней конической части корпуса 4 гидроциклона 1 к песковой насадке 8, где возникает подпор. Основная часть извлекаемой мелкодисперсной фракции в виде суспензии поднимается вверх и через сливной патрубок 7 направляется в другие технологические системы. Более крупные фракции, прижимаясь к конической части корпуса 4, образуют спиралеобразный шламовый поток, который через песковую насадку 8 уходит вниз на домол.

Таким образом, за счет разработанных в изобретении взаимосвязанных конструктивно-технологических параметров, объединенных в блок гидроциклонов 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 разделяемой двухфазной среды, повышается эффективность и качество разделения суспензий руд, 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 комбинатах, под параметры которых разработан блок гидроциклонов.