Материал: Басов, А. И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов учебник

Давление, под которым пульпа подводится в гидроциклон, яйляется одним из важнейших факторов, обусловливающих работу аппарата. От него зависит производительность гидроциклона и

скорость движения пульпы внутри аппарата, которая определяет величину центробежной силы. Обычно это давление колеблется в пределах 5—50 Н/см2 (0,5—5 кгс/см2). Для нормальной устой­

225

чивой работы гидроциклона необходимо подавать пульпу под опре­ деленным постоянным давлением. Так как пульпа подается пульповыми насосами, должна быть обеспечена надежная работа насосов, а также постоянный уровень в приемном зумпфе; необходим резерв насосов. При отсутствии насосов высокого давления устанавливают

так как вес частиц не оказывает заметного влияния на качество разделения. В гидроциклонах низкого давления этот вес имеет существенное значение, поэтому, чтобы уменьшить влияние силы тяжести частиц, устанавливают аппараты горизонтально. В отдель­ ных случаях гидроциклоны устанавливают наклонно.

В некоторых технологических процессах для повышения эффек­ тивности разделения применяют гидроциклоны малых диаметров: Устанавливают их батареями с общим питанием и разгрузкой.

Батареи собирают из гидроциклонов диаметрами 15— 100 мм. Давление поступающей пульпы достигает 90 Н/см2 (9 кгс/см2). На обогатительных фабриках эти гндроциклоны устанавливают для контрольной очистки сливов при сверхтонкой классификации, кото­ рая характеризуется выделением в слив мельчайших частиц разме­ ром 5— 10 мкм. Основная область применения батарейных гидро­ циклонов — химическая промышленность (вместо центрифуг и сгу­ стителей); кроме того, батарейные гндроциклоны применяют для осветления промышленных вод.

В отличие от обычных конструкций гидроциклонов центриклон или турбоциклон имеет внутри корпуса вращающуюся турбинку, которая создает необходимый напор и центробежную силу для про­ цесса классификации пульп. Турбинку устанавливают на вертикаль­ ном валу, вращающемся от двигателя через ременную передачу. Центриклоны не нашли широкого применения, что обусловлено их недостатками: быстрый износ рабочих частей, сравнительно низкий коэффициент использования, большой расход электроэнергии при сравнительно низкой производительности.

Приведенная на рис. 115 схема движения потоков в гидроциклоне дает лишь упрощенное представление о действительном движении пульпы внутри аппарата. Гидродинамические условия в гидро­ циклоне значительно сложнее — одновременно с круговыми пото­ ками возникают радиальные и циркуляционные токи. Точное мате­ матическое описание этих потоков отсутствует, что объясняется сложным их характером.

Скорость движения пульпы в любой точке аппарата можно раз­ ложить на три составляющие: тангенциальную (касательную), радиальную и осевую скорости. Тангенциальная скорость, согласно закону гидродинамики, возрастает с уменьшением радиуса враще­ ния. Теоретически произведение этой скорости на соответствующий радиус вращения считается постоянной величиной: vtr = const.

Однако вследствие трения пульпы о стенки гидроциклона и внутрен­ него трения в самой пульпе эта зависимость не соблюдается.

229

Чтобы получить хорошее разделение пульпы, необходима высо­ кая тангенциальная скорость. Для этого внутренняя поверхность аппарата должна быть гладкой. Лучше всего этому требованию отве­ чает чистая металлическая и обрезиненная поверхности. Металличе­ ские (пефутерованные) поверхности рационально применять только при переработке слабоабразпвных пульп. Износостойкая резина хорошо служит при разделении абразивных материалов с мелкими частицами твердой фракции. Хорошую износостойкость имеет ка­ менная футеровка в виде плиток или цельнолитая. Последняя обес­ печивает более гладкую рабочую поверхность по сравнению с фу­ теровкой из плиток, но при заливке происходит деформация и прого­ рание корпуса (сварного). Использовать корпус можно лишь для двух перезаливок. Каменное литье должно быть с возможно меньшим количеством трещин, являющихся источником завихрений. Находит применение футеровка плитками из карборунда па бакелитовой основе.

Так как тангенциальная скорость движения пульпы увеличи­ вается с уменьшением радиуса вращения, корпус гпдроцпклона для получения оптимальных скоростей делают конической формы, су­ живающимся от входа пульпы к выходу песков. Угол конусности принимают в зависимости от перерабатываемого материала в пре­ делах 10—20°. Для классификации рудных пульп угол берут рав­ ным 20°.

Производительность гидроциклона зависит от многих факторов: диаметра цилиндрической части, давления поступающей пульпы, ее плотности и размера частиц, а также от конструктивных размеров аппарата: верхней разгрузочной части, питающего патрубка, диа­ метра верхнего и нижнего (пескового) выводного отверстий, угла конусности.

При уменьшении размера верхнего н нижнего отводных отвер­ стий повышается сопротивление потоку пульпы п снижается произ­ водительность аппарата. С увеличением диаметра верхнего отводного отверстия производительность повышается, но одновременно сни­ жается качество разделения пульпы, так как уменьшается время пребывания материала в гидроциклоне.

Изменение размера нижнего отводного отверстия в оптимальных пределах практически не влияет на производительность аппарата, но изменяет эффективность разделения пульпы. Учитывая это, а также возможность быстрой и легкой замены песковой насадки, работу гидроциклона регулируют изменением ее диаметра. Насадка имеет коническую форму, выпускное отверстие может быть различ­ ным; известны насадки в виде резиновых (из эластичной износостой­

с остановкой аппарата. Насадки, вставленные в передвижные обоймы 2

230

автоматического регулирования гидроциклонов насадку делают в виде резинового манжета (рис. 117, г). Манжета 5 сжимается сжатым

воздухом давлением 40—60 Н/см2 (4—6 кгс/см2), поступающим через трубку 6.

Рис. 117. Песковые насадки гндроциклона:

а — жестко закрепленная; б — закрепленная в передвижной обойме; в —

резиновая с винтовым регулированием; г —резиновая манжета с пневма­ тическим регулированием; д — каменный быстрозаменяемый

Быстро сменяемая насадка, футерованная вкладышами из ка­ менного литья (рис. 117,3) 12 и 15, имеет верхний карман 7, за­ крепленный на аппарате, и нижний И, закрепленный на шарнир­ ном рычаге 9. В рабочем положении нижний карман плотно зажи-

231

Г п а в а V!

МАШИНЫ ДЛЯ ОБОГАЩ ЕНИЯ РУД

§39. Общие сведения

Врудах, из которых получают цветные металлы, содержание послед­ них составляет всего от 0,1 до 3—4%. Для рациональной, экономич­ ной металлургической переработки требуется, чтобы в рудном сырье медного производства содержалось 20—40% металлов, цинкового 45—50%, свинцового 45—60%. Поэтому добываемые руды необ­ ходимо обогащать, т. е. искусственно повышать в них содержание того или иного металла.

Если в руде имеется один металл, то его содержание повышают отделением от руды пустой породы. Если же в руде имеется не­ сколько металлов, то, кроме удаления пустой породы, в процессе обогащения приходится отделять один металл от другого (например, свинец — от цинка и меди; медь — от цинка и никеля и др.).

В результате обогащения руды получают: концентрат, проме­ жуточный продукт (промпродукт) и отходы. Рудным концентратом принято называть раздробленный (измельченный) продукт, содер­ жащий большое (достаточное для последующей переработки) коли­ чество металла по сравнению с количеством в исходной руде. Отходы (хвосты) содержат пустую породу и незначительное количество металлов, не выделенных (не извлеченных) в концентрат. Степень извлечения металла является основным показателем процесса обо­ гащения. Она характеризует, насколько полно переведен (извлечен) металл в концентрат. Промпродукт по содержанию металла занимает промежуточное положение между концентратом и хвостами, его подвергают дополнительному обогащению или другой технологиче­ ской переработке.

Процесс обогащения руд основан на использовании различий физических, минералогических и физико-химических свойств мине­ ралов (крупности, плотности, формы, коэффициентов трения, сма­ чиваемости, магнитной проницаемости, электропроводности и др.).

Применяют несколько методов обогащения руд: ручное или рудоразборка, по крупности и по форме минералов, гравитационные способы, флотацию, а также магнитные и электрические методы обогащения. При выборе рационального способа обогащения перво­ степенное значение имеет характер вкрапленности минералов в руд­ ной массе. Очень крупные включения минералов (размером свыше 20 мм) хорошо отделяются от пустых пород рудоразборкой, промывкой или магнитным обогащением. Включения минералов размером 2— 20 мм отделяют методами гравитации и магнитной сепарации. Руды с включениями минералов крупностью от 0,2 до 2 мм обогащают обычно методами гравитации, магнитной и электрической сепарации. Руды с тонким включением минералов (размером 74—200 мкм)

233