Апарати для збагачення у важких суспензіях

Важкосередовищне збагачення використовується для одержання кінцевих продуктів (при переробці вугілля) і для попереднього видалення пустої породи (при переробці руд). Конструкції важкосередовищних апаратів розрізняються за такими основними ознаками: за глибиною і формою ванни; за характером розділення матеріалу апарати; за характером переміщення потоку суспензії; за способом стабілізації суспензії; за числом продуктів збагачення; за способом розвантаження легкого продукту; за способом розвантаження важкого продукту; за способом відділення суспензії від продуктів збагачення.

Найбільше розповсюдження в практиці одержали для збагачення кам’яного вугілля крупністю понад 10 (13) мм і руд крупністю понад 3 - 5 мм сепаратори з гравітаційним полем – колісні, конусні, барабанні, для збагачення вугілля і руд меншої крупності – апарати з відцентровим полем – гідроциклони.

Колісні сепаратори (СКВ, СКВП, СКВД, СКВС)застосовують на вуглезбагачувальних фабриках для розділення крупних класів (13 – 300 мм). Вони можуть також використовуватися при збагаченні руд, особливо при крупному живленні і великій продуктивності збагачувальної фабрики.

Принцип дії колісного сепаратора (рис. 6.2) – розділення вугілля в суспензії проміжної густини.

При можливому виході легкого продукту більше 50 % продуктивність сепаратора:

 , т/год,                            (6.6)

де  – питома продуктивність сепаратора (табл. 6.3), т/год • м; – ширина ванни, м;   – можливий вихід легкого продукту, %.

Якщо в вугіллі міститься більше 50 % породи, необхідно перевірити транспортну здатність елеваторного колеса за формулою:

 

,т/год,                               (6.7)

 

де w – місткість одного ковша, м³; n – частота обертання елеваторного колеса, хв^-1; z – число ковшів елеваторного колеса; k – коефіцієнт заповнення ковшів; δ – насипна густина важкої фракції, кг/м³.

 

 

 

Сепаратор СКВ-32 має декілька модифікацій:

– модифікація СКВД-32 призначена для збагачення двох класів крупності (напр., 6 – 25 і +25 мм) у одному сепараторі, ванна цього сепаратора розділена на дві частини шириною 1,2 і 2 м, в ширшій частині збагачується дрібний клас, у вужчій - крупний;

– модифікація СКВС-32 призначена для збагачення сланців крупністю до 500 мм, тому число ковшів в елеваторному колесі цього сепаратора зменшене до 6 (в інших 8);

– модифікація СКВП-32 з видовженою ванною має підвищену продуктивність при тих же габаритах і енерговитратах, крім того, ці сепаратори обладнані занурювачем, що сприяє підвищенню точності розділення матеріалу в сепараторі.

 

Для збагачення порівняно дрібних руд і неметалічних корисних копалин використовуються конусні і барабанні суспензійні сепаратори.

 

Конусні сепаратори дозволяють одержувати найбільш високу точність розділення. Застосовують конусні сепаратори з внутрішнім і зовнішнім аероліфтом (рис. 6.3). Конусний сепаратор з внутрішнім аероліфтом більш компактний, але менш економічний і зручний в експлуатації, ніж із зовнішнім аероліфтом.

 

Принцип дії конусних сепараторів однаковий: вихідний матеріал разом із суспензією по завантажувальному жолобу надходить у сепаратор, де розділяється за густиною компонентів.

Продуктивність конусного сепаратора визначається за питомим навантаженням і площею дзеркала суспензії:

 

, т/год,                                        (6.8)

 де  – питоме навантаження (табл. 6.5), т/год·м²;  – площа дзеркала суспензії, м²;  – діаметр сепаратора, м.

 

  Барабанні сепаратори (елеваторний СБЕ і спіральний СБС) застосовуються для збагачення неметалічних корисних копалин, руд кольорових і чорних металів.

Сепаратор барабанний елеваторний (рис. 6.4 а) являє собою обертовий барабан 1, установлений на опорних катках 2. На внутрішній поверхні барабана закріплені перфоровані лопаті 3.

Вихідний матеріал разом із суспензією подається усередину барабана через отвір у передній торцевій стінці. Барабан, заповнений суспензією, служить ванною для розділення матеріалу за густиною.

Сепаратор барабанний спіральний (рис. 6.4 б) конструктивно від сепаратора з елеваторним розвантаженням відрізняється наявністю решітчастої двозахідної спіралі 7 на внутрішній поверхні барабана. При обертанні барабана спіраль переміщає важкий продукт до розвантажувального кінця, де він розвантажується із сепаратора лопатевим елеватором 8.

 

 

 

Продуктивність барабанних сепараторів так само, як і конусних визначається за питомим навантаженням на одиницю площі дзеркала суспензії:

 

              , т/год,                                     (6.9)

 

де   – питоме навантаження (т/год • м²), площа дзеркала суспензії (м²), діаметр сепаратора (м).

 

Суспензійні циклони (рис. 6.5) застосовують для збагачення важкозбагачуваного вугілля крупністю 0,5 – 25 мм і перезбагачення промпродуктів, а також для збагачення руд у діапазоні крупності 0,3 – 6 мм.

 

 

Верхня межа крупності вугілля, збагачуваного в циклонах, складає 40 мм, нижня – 0,2 мм. Важкосередовищні гідроциклонні установки дозволяють виконувати розділення на два або три продукти. Принцип дії важкосередовищних гідроциклонів той же, що і класифікаційних (п. 4.4), але вони установлюються не вертикально, а з нахилом вісі 15 – 30º до горизонту.

У двопродуктовий важкосередовищний гідроциклон (рис. 6.5 а) суміш вихідного матеріалу із суспензією під напором надходить по живильному патрубку, розташованому тангенціально до циліндричної завантажувальної камери. Розділення зерен матеріалу гідроциклоні здійснюється в радіальному напрямку залежно від їх густини.

Трипродуктовий важкосередовищний гідроциклон (рис. 6.5 б) дозволяє в єдиному потоці суспензії розділити матеріал на три продукти. Він являє собою апарат, що складається з циліндричної і циліндроконічної секцій, з'єднаних між собою перехідним патрубком.

Безнапірні гідроциклони (рис. 6.6) призначені для збагачення вугілля крупністю 0,25 – 35 мм, але вони можуть бути застосовані й для збагачення руд. Безнапірний гідроциклон являє собою циліндричну ємність 1 з двома тангенціальними 2 і 3 і двома осьовими 4 і 5 патрубками. Вісь циклона нахилена під кутом 15 – 45º до горизонту. Вихідний матеріал і суспензія подаються в апарат окремо

			Рис. 6.6 – Схема безнапірного гідроциклону. 1 – циліндричний корпус; 2 – суспензійний патрубок; 3 – патрубок розвантаження важкого продукту; 4 – патрубок завантаження живлення; 5 – патрубок розвантаження легкого продукту.

 

 

Вихрові гідроциклони (рис. 6.7) призначені для важкосередовищного збагачення руд крупністю до 40 мм.

Вихровий гідроциклон від звичайного відрізняється тим, що його циліндрична частина 2 розташована знизу, а конічна 3 – зверху. Особливістю вихрового гідроциклона являється наявність повітряної трубки 6, в результаті чого тиск в повітряному стовпі залишається постійним і рівним атмосферному (Р_атм = 0,1 МПа).

 

Розміщення піскової насадки у верхній частині дозволяє збільшити її діаметр в 1,5 – 2 рази, а отже збільшити крупність збагачуваного матеріалу.

Продуктивність кожного ступеня суспензійних циклонів по вихідному живленню визначається за формулою (4.13).