способ гидроклассификации зернистых материалов

Формула изобретения

Способ гидроклассификации зернистых материалов путем разделения его на фракции в заданном диапазоне крупности по граничному зерну в последовательно установленных, соединенных каналами секциях гидроклассификатора в нисходящих потоках гидросмеси и восходящих потоках промывочной воды, отличающийся тем, что объем выпуска сгущенного продукта в каждой секции компенсируют объемом промывочной воды, а восходящий поток образуют за счет перепада уровней гидросмеси в предыдущей и последующей секциях до гидравлической крупности граничного зерна, величину которого определяют по формуле:

м,

где Н_n - высота уровня гидросмеси в предыдущей секции, м;

H_n+1 - высота уровня осветленной гидросмеси в последующей секции, м;

q - ускорение силы тяжести, м/с²;

F_n - площадь поперечного сечения секции, м²;

S_n - площадь поперечного сечения входящего канала секции, м ²;

V_n - гидравлическая крупность граничного зерна в секции, м/с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам гидроклассификации зернистых материалов в технологических процессах их добычи, обогащения и переработки и может быть использовано в горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности.

Известен способ гидравлической классификации зернистых материалов (см. Кизевальтер Б.В. Теоретические основы гравитационных процессов обогащения. М., «Недра», 1979, с.106), в соответствии с которым пульпа поступает в ванну, последовательно проходит над верхними сечениями классифицирующих камер, перечищается дополнительными потоками воды с осаждением крупных и выносом мелких частиц в последующую камеру.

Недостатком этого способа является низкое качество сгущенного продукта из-за засоренности фракций материала частицами из смежных классифицирующих камер.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ доизвлечения полезных ископаемых из пульпопровода отходов обогащения минерального сырья и установка доизвлечения полезных компонентов из потока пульпы (см. патент № 2143952, МПК В03В 5/62, 9/00, БИ № 1, 2000 г.), с помощью которого пульпа проходит через последовательно установленные секции гидроклассификатора, соединенные друг с другом каналами, промывается в каждой секции водой, причем сгущенный продукт осаждается и выводится из секции, а осветленная вода возвращается в пульпопровод.

Недостатком этого технического решения является высокая энергоемкость, обусловленная значительным расходом промывочной воды, так как при расположении секции гидроклассификатора на одном уровне гидросмесь приходится поднимать к сливу на высоту со скоростью, равной гидравлической крупности граничного зерна осажденной фракции материала.

Техническая задача предлагаемого изобретения - снижение энергоемкости процесса гидроклассификации зернистых материалов - достигается за счет того, что объем выпуска сгущенного продукта каждой секции компенсируется объемом промывочной воды, а восходящий поток образуются за счет перехода уровней гидросмеси в предыдущей и последующей секциях до гидравлической крупности граничного зерна.

Технический результат по снижению энергоемкости процесса гидроклассификации зернистых материалов достигается в способе гидросклассификации зернистых материалов путем разделения его на фракции в заданном диапазоне крупности по граничному зерну в последовательно установленных соединенных каналами секциях гидроклассификатора в нисходящих потоках гидросмеси и восходящих потоках промывочной воды, отличающемся тем, что объем выпуска сгущенного продукта в каждой секции компенсируют объемом промывочной воды, а восходящий поток образуют за счет перепада уровней гидросмеси в предыдущей и последующей секциях до гидравлической крупности граничного зерна, величину которого определяют по формуле:

м,

где: Н_n - высота уровня гидросмеси в предыдущей секции, м;

H_n+1 - высота уровня осветленной гидросмеси в последующей секции, м;

q - ускорение силы тяжести, м/с²;

F _n - площадь поперечного сечения секции, м²;

S_n - площадь поперечного сечения входного канала секции, м²;

V_n - гидравлическая крупность граничного зерна в секции, м/с.

На чертеже представлена схема для пояснения предлагаемого способа гидроклассификации зернистых материалов.

Наличие признака «объем выпуска сгущенного продукта в каждой секции компенсируют объемом промывочной воды» позволяет снизить энергоемкость процесса гидроклассификации зернистых материалов. Это достигается за счет того, что исходная гидросмесь, поступающая из пульпообразователя в секции гидроклассификатора, состоит из твердой фазы различных фракций материала О_т, например Q_т1 фракции - 2,5+0,5 мм, Q_т2 фракции - 0,5+0,25 мм, Q_т3 фракции - 0,25+0,1 мм и Q_т4 фракции 0,1 мм, направляемой в слив, и Q_в - технической воды, в которую входят все фракции с различным процентным соотношением в этой гидросмеси, то есть

Поток гидросмеси проходит через все секции гидроклассификатора и по мере его движения последовательно выпадают в осадок в виде сгущенного продукта фракции материала в объеме Q_т1,, Q_т2 Q_т3, а Q _т4 уходит в слив. Но для обеспечения непрерывности потока величины объемов выпадающих в осадок продуктов классификации должны быть компенсированы дополнительными объемами промывной воды, то есть Q_т1=Q_в1, Q_т2=Q _в2, Q_т3=Q_в3. Поэтому формула (1) расхода гидросмеси будет иметь вид:

для 1-й секции

для 2-й секции

для 3-й секции и слива

Таким образом, для поддержания непрерывности и эффективных условий протекания процесса гидроклассификации необходимо и достаточно в каждую секцию дополнительно вводить столько промывочной воды, сколько из каждой секции выпускается сгущенного продукта. Это позволяет обеспечить минимально возможную энергоемкость указанного процесса.

Наличие признака «восходящий поток» образуют за счет перепада уровней гидросмеси в предыдущей и последующей секциях до гидравлической крупности граничного зерна, величину которого определяют по формуле:

где: Н_n - высота уровня гидросмеси в предыдущей секции, м;

H_n+1 - высота уровня осветленной гидросмеси в последующей секции, м;

q - ускорение силы тяжести, м/с²;

F _n - площадь поперечного сечения секции, м²;

S_n - площадь поперечного сечения входного канала секции, м²;

V_n - гидравлическая крупность граничного зерна в секции, м/с, позволяет снизить энергоемкость процесса гидроклассификации зернистых материалов.

Это достигается за счет того, что пульпообразователь и соединенные каналами секции гидроклассификатора (см. фиг.) представляют собой сообщающиеся сосуды, в которых гидросмесь осветляется по мере протекания из одной секции в другую с последующим сливом отходов.

При истечении жидкости под уровень ее расход может быть определен по формуле:

где: µ - коэффициент расхода;

S - поперечное сечение входного канала, м² ;

q- ускорение силы тяжести, м/с²;

H₁ и Н₂ - уровень жидкости в сообщающихся сосудах, м,

(см. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин. М., «Машиностроение», 1979, с.47).

Учитывая это обстоятельство, секции гидроклассификатора могут быть расположены таким образом, чтобы уровни гидросмеси обеспечивали не только непрерывность потока, но и восходящее их движение с переливом из одной секции в другую, то есть

где S₁, S₂, S ₃ - поперечные сечения каналов входы в каждую из секций, м²;

Н₁, Н₂, Н ₃ и Н₄ - высота уровня между входом и выходом гидросмеси в каждой секции, м.

Принимая во внимание, что Q=Q₁=Q₂=Q₃ и обобщая формулы (6-8), можно записать для любого числа «n» секций

Исходя из непрерывности потока гидросмеси в каждой секции образуется восходящий поток, который может быть определен по формуле:

где F₁, F₂, F ₃ - поперечные сечения каждой секции, м²;

V₁, V₂, V₃ - гидравлическая крупность граничного зерна в каждой секции, м/с.

Обобщенная формула из (10-12) имеет вид:

Приравнивая (9) и (13) и производя преобразования, находим в общем виде величину перепада уровней гидросмеси в смежных секциях, обеспечивающих восходящий поток гидросмеси без дополнительных энергетических затрат по граничному зерну в каждой фракции, осаждаемой в данной секции

Формула (14) является основной для расчета параметров установки гидроклассификации зернистых материалов, обеспечивающих реализацию предложенного способа с минимально возможными энергетическими затратами.