RU2161072C1

RU2161072C1 - Installation for hydraulic classification of materials

Info

Publication number: RU2161072C1
Application number: RU99107524A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Кудрявцев; Б.Г. Виничук; А.А. Власов
Original assignee: ЗАО "Центртехнометалл"
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-12-27

Abstract

FIELD: enriching devices. SUBSTANCE: installation has several sections positioned one above another. Every section consists of drain chamber and cylindrical tapered tank, inlet branch pipe for material to be classified, as well as branch pipes for removal of thickened products and overflow of hydraulic mixture from overlaying drain chamber to underlaying cylindrical tapered tank. Two blocks of coaxial concentric tapered surfaces with direct and reverse conicity coupled by radial ribs are positioned in every tank on material inlet branch pipe. Branch pipe for process water delivery is arranged between said blocks tangentially. Perforated tapered plate for delivery of washing water is positioned under lower block of tapered surface. Cross-sectional areas of drain chambers and cylindrical tapered tanks increase from top to bottom in reverse proportion to fall velocity of particles being classified. Vibration bunker-feeder with slits in bottom designed to feed material to upper tank is installed on upper section. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области обогащения, разделения и сгущения зернистых материалов в восходящем потоке жидкости и может быть использовано в горнодобывающей, строительной, химической и других отраслях промышленности при переработке полезных ископаемых и отходов производства. The invention relates to the field of enrichment, separation and thickening of granular materials in an upward fluid flow and can be used in mining, construction, chemical and other industries in the processing of minerals and industrial waste.

Известен обогатительный агрегат, включающий грохот с патрубком подачи гидросмеси, патрубком отвода гравия и сборника песковой фракции, сообщенного сливным патрубком с корпусом в составе классифицирующих камер с наклонными пластинами и распределительных трубок для подачи воды, в котором классифицирующие камеры расположены одна над другой, причем наклонные пластины нижней камеры перпендикулярны пластинам верхней камеры (Патент РФ N 2033270, кл. B 03 B 5/62, опубл. 07.12.1992). A processing unit is known, including a screen with a fluid supply pipe, a gravel discharge pipe and a sand fraction collector communicated by a drain pipe with a housing consisting of classification chambers with inclined plates and distribution pipes for water supply, in which the classification chambers are located one above the other, inclined plates the lower chamber is perpendicular to the plates of the upper chamber (RF Patent N 2033270, CL B 03 B 5/62, publ. 07.12.1992).

Недостатками этого технического решения являются низкая эффективность разделения материала по заданному граничному зерну и сложность исполнения. The disadvantages of this technical solution are the low efficiency of the separation of the material for a given boundary grain and the complexity of execution.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является установка гидроклассификации материалов, содержащая несколько секций, расположенных одна над другой, каждая из которых состоит из сливной камеры и цилиндроконической емкости, патрубка ввода исходного питания, выходного патрубка для разгрузки продуктов классификации и патрубка перелива гидросмеси из вышележащей сливной камеры в нижележащую цилиндроконическую емкость (Клебанов О.Б. и др., Справочник технолога по обогащению руд цветных металлов, М., Недра, 1974, с. 459-460, рис. 104). The closest in technical essence and the achieved result to the present invention is the installation of hydroclassification of materials, containing several sections located one above the other, each of which consists of a drain chamber and a cylinder-conical tank, an input pipe for supplying input, an outlet pipe for unloading classification products and a overflow pipe slurries from an overlying discharge chamber to an underlying cylindrical-conical tank (Klebanov, O. B. et al., Handbook of a colored ore processing technologist metal, M., Nedra, 1974, pp. 459-460, fig. 104).

Недостатками этого технического решения являются низкое качество разделения материалов и значительные потери легкой фракции из-за несоответствия восходящих потоков гидравлической крупности осаждаемых частиц продуктов классификации. The disadvantages of this technical solution are the low quality of separation of materials and significant losses of light fraction due to the mismatch of the ascending flows of the hydraulic size of the deposited particles of the classification products.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей и повышение качества разделяемых продуктов классификации материалов. The problem to which the present invention is directed, is the expansion of technological capabilities and improving the quality of the shared products of the classification of materials.

Для решения этой задачи в установке гидроклассификации материалов, включающей расположенные одна над другой несколько секций, каждая из которых состоит из сливной камеры и цилиндроконической емкости, патрубка ввода классифицируемого материала, патрубка вывода сгущенных продуктов классификации и патрубка перелива гидросмеси из вышележащей сливной камеры в нижележащую цилиндроконическую емкость, согласно изобретению в каждой цилиндроконической емкости на патрубке ввода выше и ниже выпускных окон размещены два блока коаксиальных соединенных радиальными ребрами концентрических поверхностей со взаимно противоположной конусностью, причем между ними подведен тангенциально патрубок подачи технологической воды, на сливной камере верхней секции установлен вибрационный бункер-питатель с продольными щелями в окне днища, соединенном с патрубком ввода классифицируемого материала в верхнюю цилиндроконическую емкость, а под нижним блоком концентрических конусных поверхностей расположена перфорированная коническая тарелка подачи промывочной воды, при этом площади поперечных сечений сливных камер и цилиндроконических емкостей возрастают сверху вниз обратно пропорционально гидравлической крупности частиц продуктов классификации в каждой из секций. To solve this problem, a unit for the hydroclassification of materials, including several sections located one above the other, each of which consists of a drain chamber and a cylinder-conical tank, a pipe for input of classified material, a pipe for output of condensed classification products and a pipe for overflow of slurry from the overflow drain chamber to the underlying cylinder-conical tank , according to the invention, in each cylinder-conical container, two coaxial blocks are placed on the inlet pipe above and below the outlet windows radial ribs of concentric surfaces with mutually opposite taper, with a tangentially connecting pipe for supplying technological water between them, a vibrating hopper-feeder with longitudinal slots in the bottom window connected to the pipe for introducing classified material into the upper cylindrical container, is installed on the drain chamber of the upper section the lower block of concentric conical surfaces is a perforated conical flushing water supply plate, while the river cross sections of the drain chambers and cylinder-conical tanks increase from top to down inversely with the hydraulic particle size of the classification products in each section.

Наличие признака "на сливной камере верхней секции установлен вибрационный бункер-питатель с продольными щелями в окне днища, соединенном с патрубком ввода классифицируемого материала в верхнюю цилиндроконическую емкость" позволяет расширить технологические возможности установки. Это достигается тем, что если в прототипе в качестве исходного материала используется гидросмесь строго заданного фракционного состава, то в предложенной установке используется обычный рядовой материал, загружаемый в бункер питателя вручную, с помощью конвейера или погрузочной машины. При включении мотора-вибратора, закрепленного на питателе, материал под действием вибрации перемещается по наклонному днищу питателя. При этом частицы материала с требуемой крупностью просыпаются через продольные щели в окне днища питателя и по патрубку ввода попадают в верхнюю цилиндроконическую емкость, а более крупные частицы при дальнейшем их перемещении по днищу питателя выводятся из устройства в качестве отходов производства. Колебательное движение патрубка ввода классифицируемого материала вместе с днищем питателя способствует повышению интенсивности выхода частиц через выпускные окна во внутреннюю полость верхней цилиндроконической емкости. The presence of the sign “a vibrating hopper-feeder with longitudinal slots is installed in the drain chamber of the upper section in the bottom window connected to the pipe for introducing classified material into the upper cylinder-conical tank” allows expanding the technological capabilities of the installation. This is achieved by the fact that if the prototype uses a fluid mixture of strictly specified fractional composition as the starting material, then the proposed installation uses ordinary ordinary material, loaded manually into the feeder hopper using a conveyor or a loading machine. When you turn on the vibrator motor, mounted on the feeder, the material moves under the action of vibration along the inclined bottom of the feeder. In this case, particles of material with the required fineness wake up through the longitudinal slots in the window of the bottom of the feeder and enter the upper cylindrical container through the inlet pipe, and larger particles are removed from the device as production waste when they are further moved along the bottom of the feeder. The oscillatory movement of the input pipe of the classified material together with the bottom of the feeder helps to increase the intensity of the exit of particles through the outlet windows into the inner cavity of the upper cylindrical container.

Наличие признака "патрубки подачи технологической воды в каждую емкость подведены тангенциально" позволяет повысить эффективность процесса образования гидросмеси из "сухого" исходного материала и одновременно начать процесс разделения материала на фракции по крупности и объемной плотности. Это достигается за счет того, что в цилиндроконической емкости образуется вращающийся поток гидросмеси, который увлекает во вращение поступающий из выпускных окон патрубков ввода исходного материала или гидросмеси. В процессе этого вращения более крупные и тяжелые частицы центробежными силами отбрасываются на периферию емкости, сползают вдоль вертикальной стенки и концентрируют в конусной части с последующим перемещением в патрубок вывода фракции готового продукта. При этом мелкие и легкие частицы при вращательном движении преимущественно располагаются в центральной части вращающегося потока в зоне воронки разрежения и под действием восходящего потока промывочной воды перемещаются в сливную камеру для последующего перелива в нижерасположенную цилиндроконическую емкость. The presence of the feature “nozzles for supplying process water to each tank is brought tangentially” allows to increase the efficiency of the process of formation of hydraulic mixtures from the “dry” source material and at the same time to begin the process of separation of material into fractions by size and bulk density. This is achieved due to the fact that a rotating slurry stream is formed in the cylinder-conical tank, which entrains the nozzles of input material or slurry entering from the outlet windows for rotation. During this rotation, larger and heavier particles are centrifuged by force to the periphery of the tank, slide along the vertical wall and concentrate in the conical part with subsequent movement of the finished product fraction into the outlet pipe. In this case, small and light particles during the rotational movement are mainly located in the central part of the rotating stream in the zone of the vacuum funnel and, under the action of the upward flow of washing water, are moved to the drain chamber for subsequent overflow into the downstream cylinder-conical tank.

Наличие признака "под нижним блоком концентрических конусных поверхностей каждой секции расположена перфорированная коническая тарелка промывочной воды" позволяет повысить эффективность разделения частиц материала на фракции по крупности и объемной плотности. Это обеспечивается за счет того, что выбрасываемые через отверстия в конической тарелке струи промывочной воды создают вертикальный восходящий поток, который пронизывает горизонтальный вращающийся поток гидросмеси. При этом мелкие и легкие частицы поднимаются восходящим потоком вверх, проходят через кольцевые конусные щели верхнего и нижнего блоков коаксиальных концентрических поверхностей, выводятся в сливную камеру и в последующем переливаются в нижележащую цилиндроконическую емкость. Скорость восходящего потока в каждой цилиндроконической емкости выбирается таким образом, чтобы она была меньше гидравлической крупности для зерен материала данной фракции сгущаемого материала и больше гидравлической крупности частиц, которые переливаются в сливную камеру нижележащей цилиндроконической емкости. The presence of the sign “under the lower block of concentric conical surfaces of each section there is a perforated conical plate of washing water” allows to increase the efficiency of separation of material particles into fractions by size and bulk density. This is due to the fact that the jet of washing water ejected through the openings in the conical plate creates a vertical upward flow, which permeates the horizontal rotating flow of the slurry. In this case, small and light particles rise upward, pass through the annular conical slots of the upper and lower blocks of the coaxial concentric surfaces, are discharged into the drain chamber and subsequently overflow into the underlying cylinder-conical tank. The velocity of the upward flow in each cylinder-conical tank is selected so that it is less than the hydraulic particle size for the grains of the material of this fraction of the thickened material and greater than the hydraulic particle size of the particles that pour into the drain chamber of the underlying cylinder-conical tank.

Наличие признака "площади поперечных сечений сливных камер и цилиндроконических емкостей возрастают сверху вниз обратно пропорционально гидравлической крупности частиц продуктов классификации в каждой из секций" позволяет повысить качество разделяемых продуктов классификации и их чистоту. Это достигается тем, что в каждой секции поддерживается постоянство производительности установки, то есть соблюдается равенство пропускной способности несмотря на то, что гидравлическая крупность, то есть скорость осаждения частиц данной фракции, различна. Так, по данным М.И. Хрусталева (см. Передовой опыт обогащения песков, ВНИИЭСМ, М., 1990, табл. 5.1, с. 70) гидравлическая крупность частиц 2,5 мм составляет 0,21 м/с, частиц 1,0 - 0,10 м/с, частиц 0,1 мм - 0,05 м/с, то есть скорость осаждения частиц в средней и нижней емкости относительно верхней емкости падает соответственно в 2 и в 4 раза. Поскольку производительность установки в целом и пропускная способность каждой цилиндроконической емкости в частности определяется произведением площади поперечного сечения каждой емкости и сливной камеры на скорость осаждения частиц данной фракции, то при условии равенства скоростей восходящего потока для выноса частиц материала последующих фракций площади поперечных сечений емкости и сливной камеры должны соответственно возрастать в 2 и в 4 раза, то есть обратно пропорционально гидравлической крупности продуктов классификации в каждой секции. The presence of the sign "cross-sectional areas of the drain chambers and cylinder-conical tanks increase from top to bottom inversely with the hydraulic particle size of the classification products in each section" allows to improve the quality of the shared classification products and their purity. This is achieved by the fact that in each section the productivity of the installation is maintained constant, that is, the throughput is respected despite the fact that the hydraulic fineness, that is, the deposition rate of particles of this fraction, is different. So, according to M.I. Khrustaleva (see Best practices for sand enrichment, VNIIESM, Moscow, 1990, table 5.1, p. 70), the hydraulic particle size of 2.5 mm particles is 0.21 m / s, particles 1.0 - 0.10 m / s particles of 0.1 mm - 0.05 m / s, that is, the deposition rate of particles in the middle and lower containers relative to the upper tank falls, respectively, 2 and 4 times. Since the performance of the installation as a whole and the throughput of each cylinder-conical tank in particular is determined by the product of the cross-sectional area of each tank and the drain chamber by the deposition rate of particles of a given fraction, provided that the velocities of the upward flow for the removal of material particles of subsequent fractions of the cross-sectional area of the tank and the drain chamber are equal should accordingly increase by 2 and 4 times, that is, inversely proportional to the hydraulic fineness of the classification products in each section.

На чертеже представлен общий вид установки гидроклассификации материалов. The drawing shows a General view of the installation of hydroclassification of materials.

Установка включает в свой состав бункер-питатель 1 с мотором-вибратором 2, в днище бункера имеется окно 3 с продольными щелями в виде шпальтового сита. Днище бункера-питателя посредством пружин 4 установлено на верхней сливной камере 5, а щелевое окно с помощью воронки 6 связано с патрубком 7 ввода исходного материала в верхнюю цилиндроконическую емкость 8 с патрубком 9 вывода крупной фракции классифицируемого материала. Патрубок ввода исходного материала имеет выпускные окна 10, выше уровня которых на нем закреплен верхний блок коаксиальных концентрических соединенных друг с другом радиальными ребрами поверхностей 11 в виде усеченных конусов прямой конусности, а ниже уровня выпускных окон закреплены аналогичные поверхности 12, но обратной конусности. В верхнюю цилиндроконическую емкость между верхним и нижним блоками конусных поверхностей тангенциально подведен патрубок 13 подачи технологической воды из магистрального трубопровода 14. Ниже уровня блока концентрических конусных поверхностей обратной конусности расположена перфорированная коническая тарелка 15 с патрубком 16 подачи промывочной воды. Верхняя сливная камера снабжена патрубком 17 перелива гидросмеси в нижележащую емкость. Совокупность позиций 5-17 образуют верхнюю секцию установки гидроклассификации материалов, которая с помощью опор 18 установлена на средней сливной камере 19. Средняя секция включает в свой состав патрубок ввода гидросмеси 20 с выпускными окнами 21, цилиндроконическую емкость 22, концентрические конусные поверхности 23 и 24, коническую перфорированную тарелку 25, патрубок вывода фракции средней крупности 26 (готового продукта), тангенциальный патрубок 27 подвода технологической воды и патрубок 28 промывочной воды, а также патрубок 29 перелива гидросмеси в нижележащую емкость. Совокупность позиций 19-29 образуют среднюю секцию гидроклассификации материалов, которая с помощью опор 18 установлена на нижней сливной камере 30. Нижняя секция включает в свой состав патрубок ввода гидросмеси 31 с выпускными окнами 32, цилиндроконическую емкость 33, блоки конусных поверхностей 34 и 35, коническую перфорированную тарелку 36, патрубок вывода мелкой фракции 37, тангенциальный патрубок 38, патрубок промывочной воды 39, а также патрубок 40 вывода отработанной воды. Нижняя секция с помощью опор 18 установлена на почве или фундаменте. The installation includes a hopper-feeder 1 with a motor-vibrator 2, in the bottom of the hopper there is a window 3 with longitudinal slots in the form of a split sheet sieve. The bottom of the hopper-feeder by means of springs 4 is mounted on the upper drain chamber 5, and the slot window is connected via a funnel 6 to a nozzle 7 for inputting the starting material into the upper cylindrical container 8 with a nozzle 9 for outputting a large fraction of classified material. The input material inlet pipe has outlet windows 10, above the level of which the upper block of coaxial concentric radial ribs connected to each other by surfaces 11 is fixed in the form of truncated cones of direct taper, and similar surfaces 12 but of reverse taper are fixed below the level of the outlet windows. A pipe 13 for supplying process water from the main pipeline 14 is tangentially brought into the upper cylindrical conical container between the upper and lower blocks of conical surfaces 14. A perforated conical plate 15 with a pipe 16 for supplying washing water is located below the level of the block of concentric conical surfaces of the inverse taper. The upper drain chamber is equipped with a nozzle 17 overflow slurry in the underlying tank. The combination of positions 5-17 form the upper section of the installation of hydroclassification of materials, which with the help of supports 18 is installed on the middle drain chamber 19. The middle section includes a nozzle for entering the hydraulic mixture 20 with outlet windows 21, cylinder-conical tank 22, concentric conical surfaces 23 and 24, conical perforated plate 25, outlet pipe for medium-sized fraction 26 (finished product), tangential pipe 27 for supplying process water and pipe 28 for washing water, and also pipe 29 for overflow impurity into the underlying container. The combination of positions 19-29 form the middle section of the hydroclassification of materials, which is mounted on the lower drain chamber 30 with the help of supports 18. The lower section includes a nozzle for introducing hydraulic mixture 31 with outlet windows 32, cylinder-conical tank 33, conical surface blocks 34 and 35, conical a perforated plate 36, a small fraction outlet pipe 37, a tangential pipe 38, a wash water pipe 39, and a waste water pipe 40. The lower section with the help of supports 18 is installed on the soil or foundation.

Работа установки гидроклассификации материалов осуществляется следующим образом. The operation of the hydroclassification of materials is as follows.

При включении мотора-вибратора 2 бункер-питатель 1 приходит в колебательное движение на пружинах 4, вследствие чего исходный материал начинает двигаться по наклонному днищу, причем крупные куски выбрасываются по лотку в отходы, а кондиционные частицы проваливаются сквозь продольные щели окна в воронку 6 и поступают в верхний патрубок 7 ввода исходного материала. Система секций гидроклассификатора заполняется технологической водой из магистрального трубопровода 14 по тангенциальным патрубкам 13, 27 и 38, а также по патрубкам промывочной воды 16, 28 и 39. Исходный материал в виде запирающего слоя под действием вибрации патрубка 7 выдавливается через выпускные окна 10 в цилиндроконическую емкость 8, размывается потоком технологической воды из тангенциального патрубка 13 и образует вращающееся поле гидросмеси. Струи промывочной воды из конической перфорированной тарелки 15 с патрубком 16 размывают гидросмесь в вертикальном направлении, образуя восходящий поток. Крупные частицы материала отбрасываются центробежными силами вращающегося потока, сползают по стенкам и конусам цилиндроконической емкости 8 и аккумулируются в патрубке 9 вывода крупной фракции классифицируемого материала. Скорость восходящего потока несколько меньше скорости осаждения крупных частиц, поэтому частицы средней крупности и мелкие проходят вверх через конические щели нижнего и верхнего блока коаксиальных концентрических поверхностей, исключающих возможность вывода крупных частиц, и свободно изливаются в верхнюю сливную камеру 5, откуда самотеком по наклонному днищу этой камеры поступают в сливной патрубок 17, который обеспечивает подачу гидросмеси в патрубок 20 с выпускными окнами 21, откуда материал поступает в нижележащую цилиндроконическую емкость. When you turn on the motor-vibrator 2, the hopper-feeder 1 comes into oscillatory motion on the springs 4, as a result of which the source material begins to move along the inclined bottom, and large pieces are thrown out of the tray into the waste, and the conditioned particles fall through the longitudinal slots of the window into the funnel 6 and enter in the upper pipe 7 input material. The system of sections of the hydroclassifier is filled with process water from the main pipeline 14 through the tangential nozzles 13, 27 and 38, as well as through the nozzles of the washing water 16, 28 and 39. The source material in the form of a locking layer under the influence of vibration of the nozzle 7 is squeezed through the outlet windows 10 into a cylindrical container 8, is washed away by the flow of process water from the tangential pipe 13 and forms a rotating hydraulic mixture field. The jets of washing water from a conical perforated plate 15 with a nozzle 16 erode the hydraulic mixture in the vertical direction, forming an upward flow. Large particles of material are discarded by centrifugal forces of a rotating stream, slide along the walls and cones of the cylinder-conical tank 8 and accumulate in the pipe 9 of the output of a large fraction of the classified material. The velocity of the upward flow is slightly lower than the sedimentation rate of large particles, therefore, medium-sized and small particles pass upward through the conical slots of the lower and upper block of coaxial concentric surfaces, which exclude the possibility of large particles being removed, and freely pour into the upper drain chamber 5, from which by gravity along this inclined bottom the chambers enter the drain pipe 17, which provides a fluid mixture in the pipe 20 with outlet ports 21, from where the material enters the underlying cylindrical th container.

Аналогичным образом осуществляется процесс гидроклассификации в средней и нижней секциях с выделением частиц средней крупности и мелких, которые аккумулируются соответственно в патрубках 26 и 37. Отработанная вода с примесью мельчайших частиц глинистой фракции изливается в сливную камеру 30 и по патрубку 40 направляется в водосборник для осветления и последующего использования в системе оборотного водоснабжения. Similarly, the hydroclassification process is carried out in the middle and lower sections with the separation of medium-sized and fine particles, which accumulate in the nozzles 26 and 37, respectively. The wastewater with an admixture of the smallest clay fraction particles is poured into the drain chamber 30 and sent through the nozzle 40 to the sump for clarification and subsequent use in the water recycling system.

Количество устанавливаемых секций гидроклассификатора определяется потребностями производства и чистотой полученного продукта. The number of installed sections of the hydroclassifier is determined by the needs of production and the purity of the resulting product.

Устройство позволяет повысить эффективность процесса разделения и чистоту получаемых продуктов классификации. The device allows to increase the efficiency of the separation process and the purity of the resulting classification products.

Claims

Installation of hydroclassification of materials, including several sections located one above the other, each of which consists of a drain chamber and a cylinder-conical tank, a nozzle for introducing classified material, a nozzle for withdrawing condensed classification products and a nozzle for overflowing the hydraulic mixture from the overlying drain chamber into the underlying cylinder-conical tank, characterized in that in each cylinder-conical tank on the material inlet pipe above and below its outlet windows there are two blocks of coaxial connected p diametrical ribs of concentric surfaces with mutually opposite taper, and the technological water supply pipe is tangentially connected between them, and under the lower block of concentric conical surfaces there is a perforated conical washing water supply plate, a vibrating hopper-feeder with longitudinal slots in the bottom window is installed on the drain chamber of the upper section connected to the input pipe of the classified material into the upper cylindrical container, while the cross-sectional area The drainage chambers and cylinder-conical tanks increase from top to bottom inversely with the hydraulic particle size of the classification products in each section.