RU2433000C1

RU2433000C1 - Hydraulic cyclone-flotator

Info

Publication number: RU2433000C1
Application number: RU2010116330/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Олегович Яблонский (RU); Владимир Олегович Яблонский
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2011-11-10

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to the field of separation of heterogeneous fluid systems under action of centrifugal forces, in particular, to hydraulic cyclones for separation of suspensions with floatation, and may be used in chemical, petrochemical, microbiological, pulp and paper and other industries. The hydraulic cyclone-flotator comprises a cylindrical vessel with a cover, nozzles for supply of initial product, for removal of foam and clarified fluid. The inner surface of the body wall is made in the form of a helical surface of sinusoid profile, threading direction of which coincides with direction of separated suspension flow rotation, the distance between the ledges of which increases, and amplitude decreases in axial direction as it moves away from the nozzle to supply the initial product. In the body wall there is a thermal electric heater, winding turns of which are arranged at the axis of symmetry of each ledge on the helical surface of the body.

EFFECT: increased separation capacity of the hydraulic cyclone-flotator due to increasing thickness of suspension film and time of separated suspension staying in the hydraulic cyclone, and also due to reduction of intensity of attenuation of flow speed circumferential component in direction of hydraulic cyclone axis, increased fullness of speed circumferential component radial distribution curve and increased kinetic coefficient of floatation.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области разделения неоднородных жидких систем под действием центробежных сил, в частности к гидроциклонам для разделения суспензий флотацией, и может быть использовано в химической, нефтехимической, микробиологической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of separation of heterogeneous liquid systems under the action of centrifugal forces, in particular to hydrocyclones for separation of suspensions by flotation, and can be used in chemical, petrochemical, microbiological, pulp and paper and other industries.

Известно устройство для разделения суспензий (А.с. 1316123 СССР, МПК B01D 45/12. Опубл. 15.11.90, БИ №42), содержащее узел формирования потока суспензии, выполненный в виде распределительного конуса, имеющего возможность вращения и имеющего на наружной поверхности однозаходную спиральную ленту и многолопаточный завихритель, устанавливаемый на уровне патрубка подачи газового потока.A device for separating suspensions (A.S. 1316123 USSR, IPC B01D 45/12. Publ. 15.11.90, BI No. 42), containing a node for forming a suspension flow, made in the form of a distribution cone having rotation and having on the outer surface a single-start spiral strip and a multi-blade swirler installed at the level of the gas flow supply pipe.

Недостатком описанного устройства для разделения суспензий является высокое гидравлическое сопротивление, связанное с наличием в аппарате распределительного конуса, имеющего на наружной поверхности спиральную ленту, и многолопаточного завихрителя, что обуславливает дополнительные потери энергии.A disadvantage of the described device for separating suspensions is the high hydraulic resistance associated with the presence in the apparatus of a distribution cone having a spiral tape on the outer surface and a multi-blade swirler, which leads to additional energy losses.

Известен гидроциклон (А.с. 1150041 СССР, МПК В04С 5/08. Опубл. 15.04.85, БИ №14), содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным питающим патрубком и крышкой, разгрузочное устройство, выполненное в виде концентрично установленных перегородок, образующих каналы для прохода продуктов классификации, на выходе из которых установлены регулирующие устройства, в котором питающий патрубок выполнен равным по ширине радиусу корпуса и снабжен вертикальными направляющими перегородками, повторяющими форму патрубка и корпуса и заканчивающимися в первой четверти окружности корпуса. При этом питающий патрубок оснащен спиралевидной крышкой, плавно переходящей в крышку корпуса.Known hydrocyclone (A.S. 1150041 USSR, IPC V04C 5/08. Publ. 15.04.85, BI No. 14) containing a cylindrical body with a tangential feed pipe and a cover, an unloading device made in the form of concentrically installed partitions forming channels for passage of classification products, at the outlet of which control devices are installed, in which the supply pipe is made equal in width to the radius of the body and is equipped with vertical guide walls that repeat the shape of the pipe and body and end in the first erti circumference of the housing. In this case, the supply pipe is equipped with a spiral cover, smoothly passing into the housing cover.

Оснащение питающего патрубка спиралевидной крышкой позволяет исключить в аппарате нежелательные зоны турбулентного перемешивания суспензии, а также снизить гидравлическое сопротивление гидроциклона, однако в данном гидроциклоне особенности конструкции входного патрубка приводят к снижению скорости ввода разделяемой суспензии в гидроциклон и фактора разделения, что приводит к невысоким значениям разделительной способности.Equipping the supply pipe with a spiral cover eliminates undesirable zones of turbulent mixing of the suspension in the apparatus, as well as reduces the hydraulic resistance of the hydrocyclone, however, in this hydrocyclone, the design features of the inlet pipe lead to a decrease in the rate of introduction of the separated suspension into the hydrocyclone and the separation factor, which leads to low values of separation ability .

Известен гидроциклон (А.с. 1121048 СССР, МПК В04С 5/181, опубл. 30.07.84, БИ №40), содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, сливным и песковым патрубками, снабженный с целью повышения разделительной способности коническим вытеснителем с кольцевыми отражателями, установленным на штоке с возможностью осевого перемещения.Known hydrocyclone (A.S. 1121048 USSR, IPC V04C 5/181, publ. 30.07.84, BI No. 40) containing a cylindrical body with a tangential inlet pipe, drain and sand pipes, equipped with a view to increase the separation ability of a conical displacer with ring reflectors mounted on the rod with the possibility of axial movement.

Однако применение конического вытеснителя с кольцевыми отражателями не устраняет основного недостатка гидроциклонов данной конструкции - затухания окружной составляющей скорости потока в нижней части корпуса гидроциклона, ввиду того, что поверхность контакта конического вытеснителя с вращающейся суспензией существенно увеличивается за счет применения кольцевых отражателей, что приводит к усилению затухания окружной составляющей скорости суспензии в осевом направлении, в результате чего гидроциклоны данной конструкции не могут обеспечить высокой разделительной способности.However, the use of a conical displacer with ring reflectors does not eliminate the main drawback of hydrocyclones of this design - the attenuation of the peripheral component of the flow velocity in the lower part of the hydrocyclone body, since the contact surface of the conical displacer with a rotating suspension increases significantly due to the use of ring reflectors, which leads to increased attenuation axial component of the suspension velocity in the axial direction, as a result of which hydrocyclones of this design cannot espechit high separation capacity.

Известен гидроциклон для отделения газа от жидкости (А.с. 1526836 СССР, МПК В04С 5/02, опубл. 07.12.89, БИ №45), содержащий тангенциальный входной патрубок с конфузором, снабженным статическим завихрителем, выполненный в виде трубы с периодическими расширениями и сужениями сечения. В сужениях входного патрубка из-за резкого понижения давления происходит увеличение размеров микропузырьков и их частичная коагуляция.Known hydrocyclone for separating gas from liquid (A.S. 1526836 USSR, IPC V04C 5/02, publ. 07.12.89, BI No. 45) containing a tangential inlet pipe with a confuser equipped with a static swirler, made in the form of a pipe with periodic extensions and narrowing the section. In the constriction of the inlet pipe due to a sharp decrease in pressure, an increase in the size of micro bubbles and their partial coagulation occurs.

Выполнение входного патрубка гидроциклона в виде трубы с периодическими расширениями и сужениями сечения ведет к резкому возрастанию гидравлического сопротивления аппарата и повышению энергозатрат на проведение процесса. Кроме того, увеличение размеров микропузырьков неблагоприятно воздействует на кинетику процесса флотации мелких частиц.The implementation of the inlet nozzle of the hydrocyclone in the form of a pipe with periodic expansion and narrowing of the section leads to a sharp increase in the hydraulic resistance of the apparatus and increase energy consumption for the process. In addition, an increase in the size of microbubbles adversely affects the kinetics of the flotation process of small particles.

Известен гидроциклон-флотатор (А.с. 1607960 СССР, МПК В04С 9/00, опубл. 23.11.90, БИ №43), включающий аэратор и электроды, присоединенные к источнику постоянного тока, в котором с целью повышения эффективности в работе электроды выполнены в виде установленных соосно с корпусом вертикальных пластин, размещенных с зазором и с углом наклона в направлении, противоположном направлению подачи исходной смеси. Размещение пластин позволяет регулировать общую площадь электродов, что дает возможность оптимизировать условия аэрации и флотации.Known hydrocyclone-flotator (A.S. 1607960 USSR, IPC V04C 9/00, publ. 11/23/90, BI No. 43), including an aerator and electrodes connected to a constant current source, in which to increase the efficiency of the work the electrodes are made in the form of vertical plates mounted coaxially with the housing, placed with a gap and with an angle of inclination in the direction opposite to the feed direction of the initial mixture. The placement of the plates allows you to adjust the total area of the electrodes, which makes it possible to optimize the conditions of aeration and flotation.

В данной конструкции гидроциклона-флотатора установка пластин затрудняет транспорт флотокомплексов к поверхности суспензии и снижает разделительную способность гидроциклона. Кроме того, для проведения процесса электролиза воды требуются дополнительные энергозатраты.In this design of the hydrocyclone-flotator, the installation of plates impedes the transport of flotation complexes to the surface of the suspension and reduces the separation ability of the hydrocyclone. In addition, for the process of electrolysis of water requires additional energy.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является гидроциклонный сепаратор с подачей воздуха (Патент 4997549 США, МПК B03D 1/24; МПК B03D 1/14. Опубл. 5.03.91), в котором разделяемая суспензия вводится в гидроциклон через тангенциальный патрубок и движется по спиральной траектории по внутренней поверхности проницаемой боковой стенки корпуса, снабженного крышкой. Воздух из коллектора подается в гидроциклон через проницаемую боковую стенку корпуса. Образовавшаяся пена, содержащая частицы твердой фазы, очищается в пенопромывателе от гидрофильных частиц и удаляется через верхний отводящий патрубок гидроциклонного сепаратора. Осветленная жидкость отводится из гидроциклонного сепаратора через нижний отводящий патрубок.The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a hydrocyclone separator with air supply (US Patent 4997549, IPC B03D 1/24; IPC B03D 1/14. Publ. 5.03.91), in which the suspension to be separated is introduced into the hydrocyclone through a tangential nozzle and moves along a spiral path along the inner surface of the permeable side wall of the housing provided with a cover. Air from the manifold is fed into the hydrocyclone through the permeable side wall of the housing. The resulting foam containing solid particles is cleaned in the foam washer from hydrophilic particles and is removed through the upper outlet pipe of the hydrocyclone separator. The clarified liquid is discharged from the hydrocyclone separator through the lower outlet pipe.

Недостатком такой конструкции гидроциклонного сепаратора является высокое затухание окружной составляющей скорости суспензии в осевом направлении, в результате чего уменьшаются радиальные составляющие скорости частиц твердой фазы, пузырьков газа и комплексов частица - пузырек в нижней зоне корпуса гидроциклона и снижается значение кинетического коэффициента флотации в этой зоне и количество образовавшихся флотокомплексов, а также уменьшается количество флотокомплексов, достигших поверхности пленки и вышедших в пену, что приводит к снижению разделительной способности гидроциклонного сепаратора.The disadvantage of this design of the hydrocyclone separator is the high attenuation of the peripheral component of the suspension velocity in the axial direction, as a result of which the radial components of the velocity of the particles of the solid phase, gas bubbles and particle-bubble complexes in the lower zone of the hydrocyclone body are reduced and the value of the kinetic coefficient of flotation in this zone and the quantity formed flotation complexes, and the number of flotation complexes reaching the film surface and leaving the foam is reduced, which leads to reduce the separation ability of the hydrocyclone separator.

Задачей изобретения является создание конструкции гидроциклона-флотатора для разделения суспензий, обеспечивающей высокую разделительную способность.The objective of the invention is the creation of the design of a hydrocyclone-flotator for the separation of suspensions, providing high separation capacity.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является повышение разделительной способности гидроциклона-флотатора за счет увеличения толщины пленки суспензии и времени пребывания разделяемой суспензии в гидроциклоне, а также за счет снижения интенсивности затухания окружной составляющей скорости потока в направлении оси гидроциклона, увеличения наполненности профиля радиального распределения окружной составляющей скорости и повышения кинетического коэффициента флотации.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the separation ability of the hydrocyclone-flotator by increasing the film thickness of the suspension and the residence time of the shared suspension in the hydrocyclone, as well as by reducing the attenuation rate of the peripheral component of the flow velocity in the direction of the axis of the hydrocyclone, increasing the filling the profile of the radial distribution of the peripheral velocity component and the increase in the kinetic coefficient of flotation.

Указанный технический результат достигается тем, что гидроциклон-флотатор, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, патрубки для подачи исходного продукта, для отвода пены и осветленной жидкости, имеет внутреннюю поверхность стенки корпуса, выполненную в виде винтовой поверхности синусоидального профиля, направление нарезки которой совпадает с направлением вращения потока разделяемой суспензии, расстояние между выступами которой возрастает, а амплитуда уменьшается в осевом направлении по мере удаления от патрубка для подачи исходного продукта, причем в стенке корпуса установлен теплоэлектронагреватель, витки обмотки которого расположены на оси симметрии каждого выступа винтовой поверхности корпуса.The specified technical result is achieved in that the hydrocyclone-flotator containing a cylindrical body with a cover, nozzles for supplying the initial product, for the removal of foam and clarified liquid, has an inner surface of the body wall made in the form of a helical surface of a sinusoidal profile, the cutting direction of which coincides with the direction rotation of the flow of the shared suspension, the distance between the protrusions of which increases, and the amplitude decreases in the axial direction with distance from the nozzle for supply Product-stand, wherein in the housing wall is mounted teploelektronagrevatel, windings which are located on the axis of symmetry of each spiral protrusion of the housing.

Предложено выполнить в гидроциклоне внутреннюю поверхность стенки корпуса в виде винтовой поверхности синусоидального профиля, направление нарезки которой совпадает с направлением вращения потока разделяемой суспензии, расстояние между выступами которой возрастает, а амплитуда уменьшается в осевом направлении по мере удаления от патрубка для подачи исходного продукта.It is proposed to perform the inner surface of the body wall in a hydrocyclone in the form of a helical surface of a sinusoidal profile, the cutting direction of which coincides with the direction of rotation of the flow of the shared suspension, the distance between the protrusions of which increases, and the amplitude decreases in the axial direction as you move away from the pipe for supplying the initial product.

Выполнение внутренней поверхности стенки корпуса гидроциклона в виде винтовой поверхности синусоидального профиля, направление нарезки которой совпадает с направлением вращения потока разделяемой суспензии, с установленным в стенке теплоэлектронагревателем позволяет увеличить толщину пленки и время пребывания разделяемой суспензии в гидроциклоне, поверхность теплообмена разделяемой суспензии со стенкой корпуса гидроциклона, вследствие чего температура нагрева пленки суспензии возрастает и становится вблизи стенки корпуса гидроциклона выше критической температуры пленочного кипения перенасыщенной газом дисперсионной среды. В результате этого количество выделившихся из перенасыщенного растворенным газом раствора пузырьков газа вблизи стенки корпуса увеличивается, что приводит к образованию и удержанию на винтовой поверхности стенки корпуса гидроциклона вследствие развитой поверхности контакта пристеночного газового слоя с малой вязкостью, в результате чего радиальный профиль окружной составляющей скорости разделяемой суспензии становится более наполненным и снижается затухание окружной составляющей скорости в осевом направлении, увеличиваются радиальные составляющие скоростей движения частиц твердой фазы, пузырьков газа и флотокомплексов в нижней зоне корпуса гидроциклона, повышается кинетический коэффициент флотации и увеличивается число образовавшихся флотокомплексов и флотокомплексов, достигших поверхности пленки и вышедших в пену, и повышается разделительная способность гидроциклона-флотатора. Совпадение направления нарезки внутренней винтовой поверхности стенки корпуса гидроциклона с направлением вращения потока разделяемой суспензии обеспечивает движение потока разделяемой суспензии по спиральной траектории винтовой поверхности стенки, в результате чего происходит увеличение толщины пленки и времени пребывания разделяемой суспензии в гидроциклоне при выделении значительного количества газовых пузырьков из перенасыщенного растворенным газом раствора вблизи стенки корпуса, что приводит к возрастанию пути, проходимого пузырьками газа и частицами твердой фазы в жидкости, и количества столкновений частиц твердой фазы с пузырьками газа и увеличению количества образовавшихся флотокомплексов, что также ведет к повышению разделительной способности гидроциклона-флотатора.The execution of the inner surface of the wall of the body of the hydrocyclone in the form of a helical surface of a sinusoidal profile, the cutting direction of which coincides with the direction of rotation of the flow of the shared suspension, with the heat heater installed in the wall allows you to increase the thickness of the film and the residence time of the shared suspension in the hydrocyclone, the heat exchange surface of the shared suspension with the wall of the body of the hydrocyclone, as a result, the heating temperature of the suspension film increases and becomes near the wall of the hydra casing ocyclone above the critical temperature of the film boiling of a gas-saturated dispersion medium. As a result, the number of gas bubbles released from the solution gas supersaturated with the solution near the body wall increases, which leads to the formation and retention of a hydrocyclone on the screw surface of the wall wall of the body of the hydrocyclone due to the developed contact surface of the wall gas layer with low viscosity, as a result of which the radial profile of the peripheral component of the velocity of the separated suspension becomes more full and the attenuation of the peripheral velocity component in the axial direction is reduced, rad the other components of the velocities of the movement of particles of the solid phase, gas bubbles and flotation complexes in the lower zone of the hydrocyclone body, the kinetic flotation coefficient increases and the number of formed flotation complexes and flotation complexes reaching the film surface and entering the foam increases, and the separation ability of the flotation cyclone increases. The coincidence of the direction of cutting the internal helical surface of the wall of the hydrocyclone body with the direction of rotation of the flow of the shared suspension provides the flow of the shared suspension along the spiral path of the helical wall surface, resulting in an increase in the film thickness and the residence time of the shared suspension in the hydrocyclone when a significant amount of gas bubbles from the supersaturated dissolved solution gas near the wall of the housing, which leads to an increase in the path, passable gas bubbles and solid phase particles in the liquid, and the number of collisions of solid phase particles with gas bubbles and an increase in the number of flotation complexes formed, which also leads to an increase in the separation ability of the flotation hydrocyclone.

Возрастание расстояния между выступами внутренней винтовой поверхности стенки корпуса синусоидального профиля и уменьшение ее амплитуды в осевом направлении по мере удаления от патрубка для подачи исходного продукта позволяет в наибольшей степени увеличить время пребывания разделяемой суспензии и ее температуру нагрева за счет интенсификации теплообмена на более развитой поверхности теплообмена стенки в зоне наиболее интенсивного выделения пузырьков газа и образования флотокомплексов вблизи от патрубка для подачи исходного продукта, что приводит к повышению разделительной способности гидроциклона-флотатора.An increase in the distance between the protrusions of the inner screw surface of the wall of the casing of the sinusoidal profile and a decrease in its amplitude in the axial direction with distance from the nozzle for supplying the initial product allows to maximize the residence time of the shared suspension and its heating temperature due to the intensification of heat transfer on a more developed wall heat transfer surface in the zone of the most intense release of gas bubbles and the formation of flotation complexes near the nozzle for supplying the initial product Ucta, which leads to an increase in the separation ability of the hydrocyclone-flotator.

Предложено расположить витки обмотки теплоэлектронагревателя на оси симметрии каждого выступа винтовой поверхности корпуса.It is proposed to arrange the turns of the windings of the heater on the axis of symmetry of each protrusion of the helical surface of the housing.

Расположение витков обмотки теплоэлектронагревателя на оси симметрии каждого выступа винтовой поверхности корпуса синусоидального профиля позволяет увеличить температуру нагрева разделяемой суспензии в зоне наиболее интенсивного выделения пузырьков газа и образования флотокомплексов вблизи от патрубка для подачи исходного продукта и приводит к повышению разделительной способности гидроциклона-флотатора.The location of the turns of the coil of the heater on the axis of symmetry of each protrusion of the helical surface of the sinusoidal profile allows to increase the heating temperature of the shared suspension in the zone of the most intense release of gas bubbles and the formation of flotation complexes near the nozzle for supplying the initial product and leads to an increase in the separation ability of the flotator hydrocyclone.

На фиг.1 изображен гидроциклон-флотатор предлагаемой конструкции, общий вид; на фиг.2 - разрез по А-А.Figure 1 shows the hydrocyclone-flotator of the proposed design, General view; figure 2 is a section along aa.

Гидроциклон-флотатор содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 2, установленный тангенциально патрубок для подачи исходного продукта 3, патрубки для отвода пены, насыщенной частицами отделяемого продукта, 4 и осветленного продукта 5. Внутренняя поверхность корпуса гидроциклона-флотатора выполнена в виде винтовой поверхности 6 синусоидального профиля, направление нарезки которой совпадает с направлением вращения потока разделяемой суспензии, расстояние h между выступами которой возрастает, а амплитуда а уменьшается в осевом направлении по мере удаления от патрубка для подачи исходного продукта 3. В стенке корпуса установлен теплоэлектронагреватель, витки 7 обмотки которого расположены на оси симметрии каждого выступа винтовой поверхности 6 корпуса.The hydrocyclone-flotator contains a cylindrical body 1 with a cover 2, a tangentially mounted nozzle for supplying the initial product 3, nozzles for removing foam saturated with particles of the separated product, 4 and clarified product 5. The inner surface of the hydrocyclone-flotator body is made in the form of a helical surface 6 of a sinusoidal profile , the cutting direction of which coincides with the direction of rotation of the flow of the shared suspension, the distance h between the protrusions of which increases, and the amplitude a decreases in the axial direction and as you move away from the nozzle to supply the starting product 3. A heat heater is installed in the wall of the housing, the windings 7 of which are located on the symmetry axis of each protrusion of the screw surface 6 of the housing.

Гидроциклон-флотатор работает следующим образом. Разделяемая суспензия, содержащая растворенный газ, подается в корпус 1 через патрубок 3 и движется в режиме пленочного течения по спиральной траектории по внутренней поверхности стенки корпуса, выполненной в виде винтовой поверхности 6 синусоидального профиля, направление нарезки которой совпадает с направлением вращения потока разделяемой суспензии, расстояние h между выступами которой увеличивается, а амплитуда а уменьшается в осевом направлении, что позволяет увеличить толщину пленки и время пребывания разделяемой суспензии в гидроциклоне, особенно в зоне наиболее интенсивного выделения пузырьков газа и образования флотокомплексов вблизи входного патрубка.Hydrocyclone-flotator works as follows. The separated suspension containing dissolved gas is fed into the housing 1 through the nozzle 3 and moves in a film flow mode along a spiral path along the inner surface of the housing wall made in the form of a helical surface 6 of a sinusoidal profile, the cutting direction of which coincides with the direction of rotation of the flow of the divided suspension, the distance h between the protrusions of which increases, and the amplitude a decreases in the axial direction, which allows to increase the film thickness and the residence time of the shared suspension in the guide otsiklone, especially in the area of the most intensive evolution of gas bubbles and the formation flotokompleksov near the inlet.

При падении давления в корпусе 1 гидроциклона до атмосферного перенасыщенная газом дисперсионная среда разделяемой суспензии вскипает и из нее начинают выделяться пузырьки газа, часть из которых выделяется непосредственно на частицах твердой фазы, служащих центрами образования газовых пузырьков, образуя флотокомплексы. Флотокомплексы образуются также в процессе столкновений движущихся к поверхности пленки пузырьков газа с частицами твердой фазы, движущимися к стенке корпуса гидроциклона. Образовавшиеся флотокомплексы движутся к поверхности пленки и выносят частицы твердой фазы в пену. Пена, содержащая частицы твердой фазы, удаляется через верхний отводящий патрубок 4, а осветленная жидкость через нижний отводящий патрубок 5.When the pressure in the housing 1 of the hydrocyclone drops to atmospheric, the gas-dispersed dispersion medium of the separated suspension boils and gas bubbles begin to stand out, some of which are released directly on the particles of the solid phase, which serve as centers of gas bubble formation, forming flotation complexes. Flotation complexes are also formed in the process of collisions of gas bubbles moving to the film surface with solid particles moving towards the wall of the hydrocyclone body. The resulting flotation complexes move to the surface of the film and carry solid particles into the foam. Foam containing particles of the solid phase is removed through the upper outlet pipe 4, and the clarified liquid through the lower outlet pipe 5.

При течении пленки разделяемой суспензии по внутренней винтовой поверхности 6 стенки корпуса 1, в которой установлен теплоэлектронагреватель, витки 7 обмотки которого расположены на оси симметрии каждого выступа винтовой поверхности, температура пленки суспензии возрастает и увеличивается количество выделившихся из нее пузырьков газа, особенно в верхней зоне рабочего пространства, где наиболее интенсивно выделяются пузырьки газа и образуются флотокомплексы, за счет меньшего расстояния между витками обмотки теплоэлектронагревателя и интенсификации теплообмена на более развитой поверхности теплообмена стенки. Вблизи стенки корпуса гидроциклона температура становится выше критической температуры пленочного кипения перенасыщенной газом дисперсионной среды, при этом происходит увеличение количества выделившихся из перенасыщенного растворенным газом раствора пузырьков газа вблизи стенки корпуса и образование пристеночного газового слоя с малой вязкостью на стенке корпуса, имеющей форму винтовой поверхности, что способствует удержанию газового слоя на стенке вследствие развитой поверхности контакта. Образование газового слоя с малой вязкостью на внутренней поверхности стенки корпуса гидроциклона делает радиальный профиль окружной составляющей скорости суспензии более наполненным и снижает затухание окружной составляющей скорости в осевом направлении, что способствует увеличению радиальных составляющих скоростей движения частиц твердой фазы, пузырьков газа и флотокомплексов в нижней зоне корпуса гидроциклона, возрастанию кинетического коэффициента флотации и увеличению числа образовавшихся флотокомплексов и флотокомплексов, достигших поверхности пленки и вышедших в пену, и приводит к повышению разделительной способности гидроциклона-флотатора.When the film of the shared suspension flows along the inner screw surface 6 of the wall of the housing 1, in which the heat heater is installed, the windings 7 of which are located on the symmetry axis of each protrusion of the screw surface, the temperature of the suspension film increases and the number of gas bubbles released from it increases, especially in the upper working zone spaces where gas bubbles are most intensely emitted and flotation complexes are formed, due to the smaller distance between the turns of the coil of the heater intensification of heat transfer in a heat-developed surface of the wall. Near the wall of the hydrocyclone body, the temperature becomes higher than the critical film boiling temperature of a gas-saturated dispersion medium, with an increase in the number of gas bubbles emitted from the solution-saturated gas by the gas near the body wall and the formation of a near-wall gas layer with a low viscosity on the body wall, which has the shape of a helical surface, which contributes to the retention of the gas layer on the wall due to the developed contact surface. The formation of a low-viscosity gas layer on the inner surface of the wall of the hydrocyclone body makes the radial profile of the peripheral component of the suspension velocity more complete and reduces the attenuation of the peripheral component of the velocity in the axial direction, which contributes to an increase in the radial components of the velocities of particles of the solid phase, gas bubbles and flotation complexes in the lower zone of the body hydrocyclone, an increase in the kinetic coefficient of flotation and an increase in the number of formed flotation complexes and flotation complexes in, reaching the surface of the film and released into the foam, and leads to an increase in the separation ability of the hydrocyclone-flotator.

Совпадение направления нарезки внутренней винтовой поверхности стенки корпуса гидроциклона с направлением вращения потока разделяемой суспензии обеспечивает движение потока разделяемой суспензии по спиральной траектории винтовой поверхности стенки, в результате чего происходит увеличение толщины пленки и времени пребывания разделяемой суспензии в гидроциклоне при выделении значительного количества газовых пузырьков из перенасыщенного растворенным газом раствора вблизи стенки корпуса, что приводит к возрастанию пути, проходимого пузырьками газа и частицами твердой фазы в жидкости, и к увеличению количества столкновений частиц твердой фазы с пузырьками газа и количества образовавшихся флотокомплексов, что обеспечивает повышение разделительной способности гидроциклона-флотатора.The coincidence of the direction of cutting the inner screw surface of the wall of the hydrocyclone body with the direction of rotation of the flow of the shared suspension provides the flow of the shared suspension along the spiral path of the screw surface of the wall, resulting in an increase in the film thickness and the residence time of the shared suspension in the hydrocyclone when a significant amount of gas bubbles from the supersaturated dissolved solution gas near the wall of the housing, which leads to an increase in the path, passable gas bubbles and solid particles in the liquid, and to increase the number of collisions of solid particles with gas bubbles and the number of flotation complexes formed, which provides an increase in the separation ability of the hydrocyclone-flotator.

Таким образом, предлагаемая конструкция гидроциклона-флотатора позволяет снизить затухание окружной составляющей скорости разделяемой суспензии в направлении оси гидроциклона и увеличить наполненность профиля радиального распределения окружной составляющей скорости за счет создания пристеночного газового слоя с малой вязкостью, повысить кинетический коэффициент флотации и скорость транспортировки флотокомплексов к поверхности пленки суспензии, а также увеличить количество образовавшихся флотокомплексов за счет увеличения толщины пленки и времени пребывания разделяемой суспензии в гидроциклоне, в результате чего повышается разделительная способность.Thus, the proposed design of the hydrocyclone-flotator allows to reduce the attenuation of the peripheral component of the velocity of the separated suspension in the direction of the axis of the hydrocyclone and to increase the profile of the radial distribution of the peripheral component of the velocity by creating a wall gas layer with low viscosity, to increase the kinetic coefficient of flotation and the speed of transportation of flotation complexes to the film surface suspension, as well as increase the number of flotation complexes formed by increasing the thickness of film and the residence time of the shared suspension in the hydrocyclone, resulting in increased separation capacity.

Claims

A hydrocyclone-flotator containing a cylindrical body with a cover, nozzles for supplying the initial product, for the removal of foam and clarified liquid, characterized in that the inner surface of the wall of the body is made in the form of a helical surface of a sinusoidal profile, the cutting direction of which coincides with the direction of rotation of the flow of the divided suspension, the distance between the protrusions of which increases, and the amplitude decreases in the axial direction with distance from the nozzle for supplying the initial product, moreover, in the wall of the housing It becomes teploelektronagrevatel, windings which are located on the axis of symmetry of each spiral protrusion of the housing.