Важкосередовищні гідроциклони

Істотні особливості важкосередовищних гідроциклонів в порівнянні з гідроциклонами загального призначення — збільшена висоті циліндричної частини, крутіший кут конусності конічної частини, ширший діапазон регулювання перетину вхідного патрубка та піскової насадки. Дво- або трипродуктові важкосередовищні гідроциклони призначені для збагачення вугілля, антрациту та сланцю, а також перезбагачення промпродукту. В трипродуктових важкосередовищних гідроциклонах перший (циліндричний) ступінь призначений для виділення концентрату, а другий (циліндроконічний) — для одержання важкого продукту (відходів) та промпродукту.

Збагачення в важкосередовищних гідроциклонах застосовується при переробці дрібних класів коксівного вугілля і антрацитів дуже важкої і важкої збагачуваності, а при підвищених вимогах до якості концентрату – середньої збагачуваності. Важкосередовищні гідроциклони можуть використовуватися також для перезбагачення промп-родукту і грубозернистого шламу.

Технологічні схеми важкосередовищних гідроциклонних ком-плексів для збагачення дрібного вугілля так само, як і схеми збагачення крупних класів відрізняються за числом стадій розділення, числом продуктів збагачення і за призначенням. Технологічні схеми збагачення в гідроциклонах складніші схем збагачення в сепараторах, тому що вимагають створення напору на вході в апарат кількісно більшого в 3-4 рази витрат суспензії і більш складної системи реґенерації суспензії в зв’язку зі значним шламоутворенням у гідроциклоні.

До машинного класу, що надходить на збагачення в гідроциклони, висувають підвищені вимоги і, насамперед щодо вмісту шламів. Зокрема, щодо крупного класу, знешламлювання здійснюється за класом 13 (25) мм, дрібного звичайно – за класом 0,5 мм.

Двопродуктовий важкосередовищний гідроциклон (рис. а) встановлюють з нахилом 15 – 30^о до горизонту. Суміш вихідного матеріалу із суспензією надходить під напором по живильному патрубку, розташованому тангенціально до циліндричної завантажувальної камери. Принцип дії важкосередовищних гідроциклонів полягає у наступному. У результаті тангенціального уведення суміші вихідного матеріалу з суспензією в гідроциклон утворюється інтенсивний обертальний рух зі швидкістю, що досягає декількох тисяч обертів за хвилину. У таких умовах усередині гідроциклона виникає відцентрова сила, яка значно переважає силу ваги. При вихровому русі пульпи в гідроциклоні утворюються два обертових потоки – зовнішній і внутрішній. Зовнішній потік переміщається уздовж стінок конуса вниз до нижньої насадки 5 і транспортує важку фракцію (породу), яка разом зі згущеною суспензією вивантажується через нижню насадку 5 у приймальну камеру 6. Поблизу геометричної осі апарата відцентрова сила стає настільки великою, що відбувається розрив суцільності потоку і утворення повітряного стовпа, який обертається у протилежному напря-мку і створює внутрішній потік. Внутрішній циліндричний потік, спрямований уверх уздовж осі до верхнього патрубка 3, транспортує легку фракцію (концентрат), яка разом з основною масою проясненої суспензії виводиться через зливну камеру 4.

Технічні характеристики двопродуктових циклонів

Трипродуктовий важкосередовищний гідроциклон (рис. 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 7.

Суміш вихідного матеріалу із суспензією по тангенціальному патрубку надходить під напором у першу (циліндричну) секцію гідроциклона. Легкий продукт (концентрат) із потоком проясненої суспензії виводиться через верхній патрубок першої секції. Суміш важких фракцій з потоком згущеної суспензії надходить у другу секцію гідроциклона. Таким чином, у другій секції розділення важких фракцій відбувається за більшою густиною. Важкий продукт (порода) видаляється через нижню насадку, промпродукт – через верхню насадку другої секції.

Безнапірні гідроциклони (рис.) 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 ку-том 15 – 45º до горизонту.

На відміну від розглянутих конструкцій вихідний матеріал і суспензія по-даються в апарат окремо: 90 % суспензії вводиться через тангенціальний патру-бок 2 біля нижнього кінця апарата, а 10 % разом з вихідним матеріалом через осьовий патрубок 4. Робочий тиск в циклоні становить 0,1 – 0,2 МПа (в напірних 0,4 – 0,6 МПа). Тангенціальне введення суспензії формує поле відцентрових сил, в якому й здійснюється розділення матеріалу за густиною.

Важкі частинки (порода) під дією відцентрових сил досягають внутрішніх стінок апарата і видаляються разом зі згущеною суспензією через тангенціальний патрубок 3. Легкі частинки (концентрат) залишаються в центрі апарата і видаляються разом з розрідженою суспензією через патрубок 5.

У трипродуктовому безнапірному циклоні розділення матеріалу відбувається послідовно: у першій камері в суспензії більшої густини виділяється порода, у другій камері в суспензії меншої густини відбувається розділення концентрату і промпродукту. Перевагою безнапірних гідроциклонів є їх менший знос внаслідок меншого робочого тиску.

Гідроциклони випускають в комплекті з допоміжним обладнанням, необхідним для роботи важкосередовищних гідроциклонних установок. В комплект крім гідроциклонів входять: бак регулюючий, змішувач, дугові грохоти, роздільник суспензії, резервуари для суспензії.

На показники роботи гідроциклонів впливають конструктивні і технологічні фактори. До конструктивних факторів відносяться: форма і геометричні розміри гідроциклона, піскової насадки, живильного і зливного патрубків, спосіб установки гідроциклона; до технологічних факторів відносяться: тиск на вході і властивості оброблюваної пульпи (вміст твердого, його гранулометричний і речовинний склади).

Зарубіжні двопродуктові циліндроконічні важкосередовищні гідроциклони розроблені голландською фірмою ДСМ. Гідроциклони ДСМ застосовують на збагачувальних фабриках багатьох країн і випускають як самою фірмою, так і за ліцензією ДСМ машинобудівельними фірмами різних країн (напр., фірмами «Польмаг» у Польщі, ВЖКГ у Чехії, «Ведаг» у Німеччині та ін.). Особливістю гідроциклонів ДСМ є відсутність на корпусі стаціонарних з’єднувальних фланців. Зливна камера і змінна насадки прикріплюються до корпусу за допомогою знімних фланців і закріплювальних кілець.

Двопродуктовий циліндроконічний важкосередовищний гідроциклон «Циклоїд» випускає фірма «Мак-Неллі» (США). Він відрізняється від гідроциклона ДСМ підводом живлення за допомогою спірального, а не тангенціального патрубка.

Важкосередовищний вихровий гідроциклон фірми «Осака Шипбілдінг» (Японія) відрізняється розташуванням конуса вершиною догори, що зумовило створення приймальної лійки спеціальної форми для важкого продукту. Конструктивними особливостями апарата є більший розмір насадки поблизу вершини конуса і наявність спеціальної трубки для здійснення контакту повітряного стовпа гідроциклона з атмосферою. Збільшення діаметра насадки при вершині конуса забезпечує підвищення продуктивності апарата і крупності збагачуваного матеріалу.

У Великій Британії випускають і експлуатують циліндричну модифікацію двопродуктового важкосередовищного гідроциклона «Ворсил» (діаметр 760 мм, продуктивність 100 т/год). Живлення у циліндричний корпус подається по тангенціальному патрубку у верхній частині. Зливний стакан, передбачений для виведення легкої фракції, проходить через дно циліндра, але не доходить до рівня завантажувального патрубка. Важкий продукт видаляється у нижній частині циліндра через тангенціальний патрубок, до якого приєднана спеціальна камера протитиску.

• Збагачення корисних копалин у важких середовищах
• Важкосередовищні сепаратори
• Важкі середовища
• Змішувачі важке середовище - вугілля

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• Смирнов В. О., Сергєєв П.В., Білецький В.С. Технологія збагачення вугілля. Навчальний посібник. — Донецьк: Східний видавничий дім, — 2011. — 476 с.
• Смирнов В. О., Білецький В. С. Гравітаційні процеси збагачення корисних копалин. Навчальний посібник. — Донецьк: Східний видавничий дім, — 2005. — 300 с.