Основи гідравлічної класифікації

Гідравлічною класифікацією називають процес поділу суміші дрібних часток на окремі класи по швидкості їхній падіння в потоку води.

Гідравлічну класифікацію застосовують для відділення шламу від дрібного вугілля і визначення гранулометричного складу дрібного вугілля (седіментаційний аналіз).

Крупність матеріалу, що піддається гідравлічної класифікації, не перевищує 13 мм.

Гідравлічну класифікацію здійснюють в апаратах, називаних гідравлічними класифікаторами, у горизонтальному, вертикальному або криволінійному потоку.

У класифікаторах із горизонтальним потоком поділ матеріалу по висоті відбувається в неоднакових умовах. У верхній частині класифікатора пульпа більш рідкіша, у нижній частині відбувається масове осадження зерен.

Швидкість поділу матеріалу не є постійною і змінюється від максимального значення при вільному падінні на початку процесу до значення, близького до нуля, наприкінці.

Експериментально встановлено, що класифікація матеріалу відбувається тим швидше, чим рідкіша пульпа і чим більше різниця в крупності часток, що розділяються.

Граничною крупністю класифікації називають розмір d_ч часток вугілля, можливість улучення яких у продукти поділу однакова.

Коефіцієнтом шкалие гідравлічної класифікації називають відношення послідовних швидкостей потоків води в класифікаторі:

де – швидкість потоку води в класифікаторі, м/с.

Гідравлічні класифікатори

По засобі розвантаження грубозернистої частини матеріалу розрізняють класифікатори з розвантаженням самопливом (пірамідальні, конічні, гідроциклони, дугові грохоти) і з механічним розвантаженням (елеваторні, скребкові).

За принципом дії гідравлічні класифікатори поділяють на відстійні, поділ у який відбувається під дією гравітаційних сил (пірамідальні, конічні, елеваторні, скребкові), і відцентрові з використанням дії відцентрових сил (гідроциклони, дугові грохоти).

Пірамідальні класифікатори, застосовуються для класифікації шламів, являють собою залізобетонні (рідше металеві) ємнісні-осередки з пірамідальними днищами, що мають кут нахилу 67-75⁰. Днища постачені патрубками з кранами для випуску осілого зернистого матеріалу в збірний жолоб. Осередки класифікатора розташовуються в один або два ряди. Випуск шламу з пірамідальних класифікаторів з одним випускним отвором у кожному осередку провадиться звичайно безупинно, а з двома або чотирма, як правило, - періодично і по черзі.

Елеваторний класифікатор застосовують для попереднього збезводнювання дрібного концентрату і класифікації його по граничної крупності 0,5 мм.

Принцип роботи елеваторного класифікатора заснований на осадженні часток під дією сил ваги. Шлам осаджується разом із щодо значними зернами концентрату.

Рис. 14‑5 – Схема елеваторного класифікатора:

1 – залізобетонний зумпф, 2 – багер-елеватор, 3 – перегородка.

Переваги елеваторних класифікаторів - порівняно висока ефективність, можливість підйому матеріалу на необхідну висоту. Недолік - громіздкість.

Класифікатор відстійний скребковий типу ДО призначений для класифікації і збезводнювання дрібного концентрату й знешламлювання вугілля.

Рис. 14‑6 – Схема скребкового класифікатора:

1 – ванна, 2 – бризкала, 3 – шиберні пристрої, 4 – ланцюг, 5 – скребок, 6 – сито, 7 – бокові жолоба.

Вихідна пульпа подається у ванну. Внаслідок безупинного надходження пульпи у ванній створюється висхідний потік. Частки крупністю менше d_ч віддаляться зі зливом через шиберні пристрої в бічні жолоба. Частки крупністю більш d_ч осідають на дно ванної. Шкребки, насаджені на ланцюг, транспортують їх по дну і видаляють по жолобі. При проходженні над щілинним ситом матеріал збезводнюється й обполіскується водою з порскав.

Відстійні класифікатори застосовують при утриманні твердого в живленні не більш 120 г/л. При більш високому утриманні твердого показники роботи класифікатора погіршуються.

Відцентрові класифікатори (гідроциклони) застосовують для класифікації шламів і їхній сгущення. Використовуються гідроциклони малих діаметрів (350 мм) із високим тиском і великих діаметрів (1000 мм) із малим тиском.

Рис. 14‑7 – Гідроциклон (а) і схема руху в ньому пульпи (б):

1 – живильний патрубок, 2 – перегородка, 3 – зливний патрубок, 4 – циліндрична частина корпусу, 5 – конічна частина корпусу, 6 – злив для згущеного продукту.

Вихідна пульпа надходить у гідроциклон під тиском через живлячий патрубок. Тому що живлячий патрубок розташований по дотичній до циліндричної частини корпуса, пульпа одержує обертальне прямування. Пульпа в гідроциклоні рухається по спіралі униз, потім, дійшовши до вершини конічної частини апарата, рідина, що знаходиться ближче до осі гідроциклону, зберігаючи обертальне прямування, змінює напрямок і надходить нагору до зливального патрубка. Потік пульпи, що знаходиться в безпосередній близькості до стінки гідроциклону, не змінює напрямки і виходить з апарата через нижній отвір.