HU198405B - Method and apparatus for hydraulic sizing - Google Patents

Description

A találmány tárgya hidraulikus osztályozó eljárás, amelynek során a folyadék által szállított szemcsés anyag a hengeres, lényegében függőleges osztályozótérben létrehozott centrifugális térben szét lesz választva a finom frakcióra, ami a könnyebb részecskéket tartalmazza és a leválasztás a centrifugális tér közepén megy végbe, valamint a durva frakcióra, ami a nehezebb szemcséket tartalmazza, ezek a centrifugális tér külsőrészén választódnak le és spirális áramlat formájában haladnak lefele a tér széle felé, az osztályozótér alsó végébe.

Á találmány tárgya továbbá berendezés az eljárás foganatosítására,

Á technika állása szerint a mikrorészecskék leválasztására szolgáló legismertebb berendezés a hidrociklon. amely egy hengeres felső részből és egy kúpos alsó részből áll. A hidrociklon a bevitt anyagot finom frakcióra választja le, amely a ciklon tetején kerül eltávolításra, és durva frakcióra, amely a ciklon alsó részén lesz leürítve, azaz az alsó rész kúpjának csúcsánál. A kúposán kiképzett alsó résszel rendelkező hidrociklonok mellett ismerünk sík fenékrésszel kialakított ciklonokat is, ezeknél a finom frakció és a durva frakció leválasztása és eltávolítása lényegében hasonló módon megy végbe. Ismeretesek olyan osztályozó berendezések is, amelyeknél a durva frakciót érintőlegesen vezetik el egy olyan járaton keresztül, amely a kerületénél vagy aberendezés fenékrészénél indul ki,

A technika mai állásához tartozó osztályozó berendezések azzal a hiányossággal rendelkeznek, hogy a durva részecskéket tartalmazó folyadék finoman elosztó anyagot is tartalmaz, amelynek valójában már a finom részecskékkel együtt le kellett volna választódnia. Végezetül ez az anyag leürül a durva termékkel, legalábbis azonos arányban, mint ahogy az osztályozáshoz felhasznált folyadék kerül leürítésre, más szavakkal, minél több ilyen anyag kerül kiürítésre, annál magasabb lesz az arány a durva és a finom frakció mennyisége között. Amennyiben a leválasztás egy nedvesőrlési folyamat részét képezi, ahol az optimális hányad 100 és 300% között ván, az ismert berendezésekkel foganatosított leválasztás leválasztási finomsága, azaz azon részecskék aránya, amelyek kisebb, mint a megadott határérték és amelyek sikeresen le lesznek választva a hordozó folyadékból, ittint finom frakció, tipikusan 50% körül van, sőt esetenként kevesebb, mint 40 %..

A leggyakrabban alkalmazott jtidrociklonok még azzal a hátránnyal is rendelkeznek, hogy amjdnem lehetetlen áz üzemelés során az eíttlített mérethatárt szabályozni; a szabályozásnak más módja aligha ismeretes, mint hogy szabályozzák a ciklonok alsó részén lévő leürítő nyílás nagyságát, a szabályozás a gyakorlatban számtalan nehézséggel jár.

A fentiekben tárgyalt eljárásokat és berendezéseket ismertéinek pl. a következő szabadalmi leírások: DE 2 301 028, US 2 799 208, US 2 927 693 és az EP 0 138 475.

A találmány elé kitűzött cél egy olyan hidraulikus osztályozási eljárás létrehozása, amelynél elkerülhetők az ismert eljárások hátrányai, és mélynek alkalmazásá2 val az előbbiekhez képest jobb elválasztási élesség érhető el, ugyanakkor biztosítva van a folyamat szabályozhatósága.

A találmány szerinti eljárás azzal jellemezhető, hogy a durva terméket a centrifuális térből egy gyűrű alakú nyíláson keresztül távolítjuk el, amely az osztályozó tér alsó végén van kialakítva, erre a célra egy külön folyadékáramot használunk, amelyet a centrifugális térhez képest érintőlegesen vezetünk és ugyanígy, az említett nyíláshoz képest is érintőlegesen halad.

Ezen érintőlegesen vezetett folyadékárammal azt étjük el, hogy a durva termékkel egyáltalán nem vagy ha igen, sokkal kevesebb olyan részecske ürül ki, amelyek a határméret alatt vannak. A folyadékáram úgy állítható be, hogy az a folyadékmennyiség, amelyet az osztályozandó anyaggal együtt beviszünk, nem vesz rézt egyáltalán a durva frakció eltávolításában, hanem teljes egészében leürül a finom részecskékkel. Fennáll annak a lehetősége, hogy ezt a folyadékáramot tovább növeljük oly módon, hogy beállítjuk a határméretet a finom termék és a durva termék között. Amennyiben a szükség úgy kívánja, a centrifugális térbe úgy vihető be a folyadékáram, hogy a durva frakció akkor is kellő mértékben le legyen választva, amikor a finom frakció és a durva frakció közötti határméret kicsi.

A találmányunk szerinti megoldásnál beiktattunk egy szekunder osztályozási szakaszt éspedig a gyűrű alakú nyílás környezetében, ennek működése azon a felismerésen alapszik, hogy a centrifugális térhez képest érintőlegesen bevezetett folyadékáram sebessége és iránya határozza meg azt a részecske nagyságot az említett résbben, amelynek - mint durva frakciónak — eltávolítása a centrifugális tér hatására lehetségessé válik. Tekintettel arra, hogy a durva termék az osztályozó térben végbemenő első osztályozó fázisból ebben az eljárási lépcsőben még nem lépett ki véglegesen, a szekunder osztályozás oly módon befolyásolja a leválasztási határt, hogy a magával ragadott részecskék, amelyek kisebbek, mint a határérték, visszakerülnek a leválasztó tétbe és ezen az úton csatlakoznak a finom frakcióhoz. Abban az esetben,ha a durva terméket érintkezésbe hoznánk a külön folyadékárammal, és csak akkor távolítanánk el, miután elhagyta az osztályozó teret, az eredmény csupán az lenne, hogy a durva frakciót hordozó áram felhígulna.

A találmány egyik előnyös megvalósítási módja azzal jellemezhető, hogy a durva terméket a folyadékáramból egy hidrociklonban választjuk le, majd a folyadékot visszavezetjük az osztályozó folyamatba, ahol folyadékközegként szolgál a centrifugális térben végbemenő leválasztási folyamatban. Ezzel ahhoz az előnyhöz jutunk, hogy az osztályozó térben a folyadék-egyensúly nem változik meg, mint ahogy az a klasszikus hidrociklonos leválasztásnál bekövetkezik. Ennek különösen akkor van jelentősége, amikor szilárd anyagokat nedves őrléssel dolgoznak el, és a keletkező iszapban lévő szilárdanyagot erősen behatárolja a következő feldolgozási szakasz.

A találmányunk szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezés ugyancsak találmányunk tárgyát képezi, amely alkalmas a mikroszemcsés anyagok hidraulikus

198 405 leválasztására. A berendezés - önmagában imsert módon - tartalmaz egy hengeres, lényegében függőleges osztályozó teret, amelyben a centrifugális erő létrehozható. A berendezéshez tartozik egy beadagoló járat, amin keresztül az osztályozandó anyagot és a folyadékot, mint hordozóközeget vezetünk be az osztályozó térbe, megfelelő nyílások vannak a finom frakció eltávolítására, ez a finom frakció a könnyebb részecskéket tartalmazza és az osztályozó tér közepén választódik le, valamint a durva frakció leürítésére, amely a nehezebb részecskéket tartalmazza, ezek az osztályozó tér külső szélén választódnak le és spirál alakú lefelé irányuló áram formájában haladnak az osztályozó tér alsó része felé.

A találmány szerinti berendezés, azzal jellemezhető, hogy a durva termék eltávolítására szolgáló nyílást egy, az osztályozó tér alsó végében kialakított gyűrű alakú nyílás képezi, amely összeköti a berendezést egy, a centrifugális térhez képest érintőlegesen elrendezett járattal, így a durva részecskék eltávolítása ezen a járaton keresztül történhet.

A találmányt részleteiben előnyös kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzmellékletben ismertetjük, ahol az

1. ábra a találmány szerinti hidraulikus osztályozó berendezést mutatja, a

2. ábra az 1. ábra szerinti berendezés alsó része, az

1. ábra II—II vonala mentén vett metszet, a

3. ábra a találmány egy másik lehetséges kiviteli alakja, a

4. ábra egy őrlési körfolyamatba beépített osztályozó berendezést mutat.

Az 1. ábra és a 2. ábra ábrázolja a találmány szerinti hidraulikus osztályozó berendezést, amely a különböző nagyságú szemcsés anyagból álló anyagot szétválasztja.

A hidraulikus osztályozó berendezés az 1 osztályozó térből, és ehhez 7b járattal csatlakozó hidrociklonból áll. Az 1. osztályozó tér be és kivezetése, a 4 adagolójárat és a 7a és 7b járatok érintőlegesen csatlakoznak az osztályozóhoz. Az 1 osztályozó tér alján egy gyűrű alakú 3 nyílás köti össze az 1 osztályozó teret az alatta lévő térrel. A gyűrű alakú 3 nyílás nagysága változtatható.

A berendezés működtetéséhez hordozó folyadékként pl. víz szolgál. A leválasztási folyamat finom frakcióra, ami a könnyebb részecskéket tartalmazza és a durva frakcióra a nehezebb részecskékkel a függőleges henger alakú 1 osztályozó térben megy végbe, a centrifugális térben, amelyet oly módon hozunk létre, hogy az osztályozandó anyagot és a folyékony közeget érintőlegesen vezetjük be. A centrifugális tér az I osztályozó tér belsejében alakul ki. A centrifugális térben a finom termék az 1 osztályozó tér közepén ülepedik le, míg a durva termék a külső térrész felé halad. Az osztályozandó anyag és a folyadék spirális forgómozgást végeznek az 1 osztályozó térben, ez a mozgás felemeli a finom terméket a berendezés közepén a 2 nyílás felé, amely az 1 osztályozó felső Végének környezetében van kialakítva, ugyanakkor a külső szélrészen a nehézségi erő a durva frakciót a 3 nyílás felé kényszeríti, amely az 1 osztályozó tér alsó részén van és a durva frakció eltávolítására szolgál.

A berendezés — mint igen lényeges komponenst — az 1 osztályozó tér oldalán egy 4 adagolójáratot tartalmaz, ezen keresztül vezetjük be az osztályoznadó anyagot és a folyékony közeget, és amely érintőlegesen kapcsolódik az 1 osztályozó tér felső részéhez; az 5 járat szolgál a finom frakció és az azt hordozó folyadék eltávolítására, ez a 2 nyílástól indul ki. Az 1 osztályozó tér alsó részén egy keret 6 zárólap zárja le a durva frakció eltávolítására szolgáló nyílást, amelynek állításával kialakítható a gyűrű alakú 3 nyílás az említtt 6 zárólap és az 1 osztályozótér hengeres fala között; a 3 nyílást vízszintes 7a, 7b járatok kötik össze tangenciálisan az 1 osztályozó tér alsó részével, itt távozik el az anyag, ami áthaladt a gyűrű alakú 3 nyíláson a 3 nyíláshoz képest érintőlegesen bevezetett folyadékáram segítségével. A 7a járaton átáramló folyadéka 9a nyíláson át jut el az 1 osztályozó tér alsó végébe, ahol ugyanolyan spirális mozgásba kerül, mint ami a tér külső szélén végbemegy és amely közvetlen folytatása a feljebb végbemenő spirálási mozgásnak, majd pedig a folyadék a 9b nyíláson át a 7b járatba kerül. Ahogy az az 1. ábrán látható, a 7a járatban egy 8 szabályozó szelep van elhelyezve. A 7b járaton át távozó folyadékáram elszállítja a durva frakciót a 10 hdrociklonba, ahol a durva részecskék leválasztódnak és eljutnak a 10 hidrociklon alsó végében lévő 11 leürítőnyíláshoz, a folyadék pedig a 12 függőleges járatba jut, ami a 10 hidrociklon felső végéből indul ki.

A 3. ábrán látható kiviteli alak annyiban különbözik az 1. ábra szerinti megoldástól, hogy a hengeres 1 osztályozó tér alsó részét megnagyobbítottuk és a tér szélesebb alsó része és a felette lévő 14 keskenyebb rész közötti 15 határvonalon egy kúpos, függőleges irányban elmozdítható 16 zárótagot helyeztünk el. Ilyen módon a 3 nyílás a 16 zárótag és az 1 osztályozó tér között nyílásméretében szabályozható a 16 zárótag megfelelő helyzetbe való beállításával.

Igen lényeges jellemzője a találmány szerinti berendezésének, hogy a durva termék a 7b járaton keresztül, az 1 osztályozó térhez képest érintőlegesen vezetett folyadékárammal lesz elvezetve, és így nem vesz részt az osztályozási folyamatban. Ezzel megakadályozható, hogy a finoman elosztó anyagot, amely a finom frakcióhoz tartozik, a durva frakció magával sodoija. A folyadékáram a 7a járatban lévő 8 szabályozószeleppel állítható be, és pl. a folyadékáram úgy is beállítható, hogy önmagában elvégzi a durva frakció eltávolítását, ugyanakkor az a folyadékmennyiség, ami az 1 osztályozó térbe az osztályozandó anyaggal együtt kerül be, teljes egészében eltávozik a finom anyaggal együtt, így tehát a durva rész eltávolítására szolgáló 3 nyílásnál közegáram nem folyik serr az egyik, sem a másik irányban. Arra is van lehetőség, hogy a 7a járaton át az 1 osztályozó térbe érkező áramot úgy állítsuk be, hogy a bejövő áram nagyobb legyen, mint a durva frakcóval eltávozó folyadékáram, ekkor a folyadék egy része a finom frakcióval ürítődik ki. Ezzel a szabályozással csökkenteni vagy növelni tudjuk a finom, illetve durva szemcsék határméretét.

A 4. ábrán egy őrlő-körfolyamatot láthatunk, amely magában foglalja az 1 osztályozó teret és a lOhidrocik3

-3198 405 lont, ezek lehetnek az 1. ábrán ábrázolt megoldással azonos kivitelűek. Az anyag, ami részbei előzőleg fel nem dolgozott 17 anyagból és részben a 10 hidrociklonban leválasztott durva 20 termékből áll, a 18 malomban lesz megőrölve, majd az őrlést követően a 17 anyagot összekeverik a 10 hidrociklonból nyert vízzel és a 19 szivattyúval tangenciálisan vezetik be az 1 osztályozó tér centrifugális terébe. Az osztályozás során leválasztott finom termék kilép a folyamatba, míg az ugyancsak akkor eltávozó vizet a 7 járaton keresztül bevezetett vízzel pótolják, ez a vízáram viszi a durva frakciót a 10 hidrociklonba, majd innen visszatérve folyékony közegként használható fel az 1 osztályozó térben végbemenő leválasztás] folyamathoz. Az egyes szilárdanyag tartalmakat a 4. ábrában tömegszázalékos mennyiségben tüntettük fel.

A bemutatott kiviteli példák nem bírnak korlátozó jelleggel, bármely szakember módosíthat a találmányi gondolaton, illetve az igénypontokon belül.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Hidraulikus osztályozó eljárás, melynek során a folyadék által szállított szemcsés anyagot a hengeres, lényegében függőleges osztályozó térben létrehozott centrifugális térben szétválasztjuk a finom frakcióra, ami a könnyebb részecskéket tartalmazza, valamint a durva frakcióra, ami a nehezebb részecskéket tartalmazza, ezeket spirális áramlat formájában haladva lefelé a tér széle felé, az osztályozó tér alsó végébe juttatjuk, majd a durva frakciót a centrifugális térből az osztályozó tér alsó végén lévő gyűrű alakú nyíláson át külön folyadékáram segítségével vezetjük el, a centrifugális térhez és a nyíláshoz képest is érintőlegesen áramoltatjuk, azzal jellemezve, hogy a finom és durva szemcsék közötti megkívánt határméretet az osztályozó térből (1) elvett finom frakciót tartalmazó folyadék és durva frakciót eltávolító, a járaton (7a) beömlő folyadék arányának változtatásával, továbbá az osztályozó tér (1) alján lévő nyílás (3) nagyságának beállításával szabályozzuk, végül az osztályozó térből (1) elvezetett durva frakciót a hidrociklonba (10) vezetjük és a folyadéktól ismert módon elválasztjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hidrociklonban (10) elválasztott folyadékot viszszavezetjük az osztályozó folyamatba.
3. 3. Berendezés az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás megvalósítására, amely érintőleges adagoló járattal és ugyancsk érintőlegesen elrendezett folyadékáram be és kivezető járattal ellátott osztályozó térből, és ehhez járattal hozzákapcsolt hidrociklonból áll, az osztályozó tér alsó és felső részét gyűrű alakú nyílás köti össze, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú nyílás (3) változtatható keresztmetszettel van kialakítva.
4. 4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hidrociklon (10) folyadékkivezető függőleges járata (12) szivattyú (19) közvetítésével az osztályozó tér (1) adagolójáratához (4) csatlakozik.