Гидравлическая классификация и воздушная сепарация

Г л. XIX. Классификация и сортировка материалов

Гидравлическая классификация осуществляется в горизонтальных, восходящих и вращающихся потоках воды, движущейся в классификаторе с такой скоростью, что зерна меньше определенного размера, не успевая оседать, уносятся с нею в слив, зерна же большего размера оседают в клас­сификаторе. По результату действия к гидравлическим классификаторам следует отнести все аппараты отстойного типа, описанные в главе V. Поэтому ниже рассматриваются только так называемые механические классификаторы •— аппараты, снабженные механическим транспортным устройством для непрерывного удаления осевшего нижнего продукта (песков) и используемые в основном для классификации. В отличие от грохочения классификация применяется для разделения мелкого мате­риала (5—0,05 мм и менее).

Механические классификаторы. Эти аппараты используются главным образом для классификации продукта измельчения, получаемого в мель­ницах, и работают в замкнутом цикле с ними. При этом слив классифика­тора является готовым продуктом, а пески, состоящие из более крупных

1

Рис. Х1Х-6. Схема спирального-классификатора: 1 — корыто; 2 — спираль; 3 —= сливной порог.

частиц, возвращаются в мельницу на доизмельчение. Наибольшее рас' пространение получили спиральные, реечные и чашевые классификаторы.

Спиральный классификатор (рис. ХІХ-6) представляет собой наклонное (под углом 12—18°) корыто 1 полуцилиндрического сечения, внутри которого со скоростью от 1,5 до 20 мин'¹ вращаются одна или несколько спиралей 2, частично погруженных в жидкость и транспортирующих пески в верхнюю часть корыта для выгрузки. Слив удаляется из нижней части классификатора через высокий порог 3. Угол наклона корыта, число оборотов спиралей и концентрация твердого материала в пульпе являются основными факторами, влияющими на эффек­тивность классификации и производительность аппарата.

В реечных классификаторах транспортирование песков в корыте ко­робчатого сечения осуществляется рамами со скребками, совершающими возвратио-посту- пательное движение. Периодически опускаясь на дно короба, рамы перемещаются на не­которое расстояние вверх, сгребая осевшие пески, после чего поднимаются иад дном и при­поднятыми перемещаются в обратном направлении, не задевая осевших песков. Затем гребки опускатся на дно короба и цикл повторяется. По сравнению со спиральными классифика­торами реечные имеют меньшую удельную производительность, более сложны по конструк­ции, труднее сопрягаются с мельницами при замкнутом цикле измельчения. Поэтому спиральные классификаторы, особенно в крупнотоннажных производствах, вытесняют реечные.

Чаше вый классификатор (рис. ХІХ-7), обеспечивающий высокую производительность по сливу, представляет- собой реечный классификатор 1, над нижним концом которого установлена конусная чаша 2 с медленно вращающимися гребками 3. Пульпа, направленная на классификацию, поступает в чашу, где крупные частицы оседают на

дно, сгребаются гребками к центру и через отверстие в дне чаши попадают в корыто реечного классификатора. Мелкие частицы уходят в слив через край корыта в кольцевой желоб 4. В реечном классификаторе мелкая фракция, увлеченная песками, отмывается водой, движущейся противо­током, и направляется в чашу агрегата.

Пульпа

Вода

Пески,

Рис. Х1Х-7. Схема чашевого классификатора:

/ — реечный классификатор: 2 — конусная чаша; 3 — гребки; 4 — кольцевой желоб; 5 — механизм возвратно-поступательного движения рамы с рейками.

Общим недостатком механических классификаторов является низкий к. п. д., поскольку выдаваемые ими на доизмельчение в мельницах пески содержат большое количество тонкого материала (до 20% материала класса — 75 мкм).

Высокая производительность и эффективность классификации дости­гаются в центробежных классификаторах, в качестве

Тонкая 'фракция

Исходный,

материал

I Грубая \фракция

Рис. ХІХ-8. Схема воз­душно-проходного сепа­ратора:

/, 6, 7 — патрубки; 2 — отбойный конус; 3 — кор­пус; 4 — внутренний конус;

4. —- завихрнтель.

Рис. Х1Х-9. Схема воздушно­циркуляционного сепаратора:

1, 4, 10 — патрубки; 2 — вращаю­щийся диск; 3, 8 — внутренние конусы; 5 — вал; 6 — вентиля­торное колесо; 7 — завихритель; 9 — корпус.

которйх используют гидроциклоны и отстойные центрифуги со шнековой выгрузкой (см. главу V).

Воздушные сепараторы. В воздушных сепараторах, работающих г замкнутом или открытом циклах с мельницами сухого помола, класси- ск^лция твердого материала происходит вследствие различных скоростей осуждения частиц '^зного размера в воздушной среде в поле действия центробежных сил сил тяжести.

Сепаратор :^т на воздушно-проходные и воздушно-циркуляцион­ные.

Гл. XIX. Классификация и сортировка материалов

Поток воздуха с измельченным материалом поступает в воздушно- п р о х о дной сепаратор (рис. Х1Х-8) по патрубку 1 со ско­ростью 15—20 м/сек, омывает отбойный конус 2, проходит по кольцевому пространству между корпусом 3 и внутренним конусом 4 и затем через тангенциально установленные лопатки завихрителя 5-

Выделение крупных твердых частиц (грубой фракции) из смеси про­исходит сначала в кольцевом пространстве между конусами 3 и 4 под дей­ствием силы тяжести вследствие резкого снижения скорости воздушного потока в этом пространстве (до 4—6 м/сек). Крупные частицы, выпадая из потока, через патрубок 6 возвращаются на доизмельчение в мельницу. Дальнейшая -сепарация грубой фракции осуществляется под действием центробежных сил инерции, возникающих при закручивании потока в лопатках завихрителя 5. При этом крупные частицы отбрасываются на внутреннюю стенку конуса 4, падают на отбойный конус и удаляются через патрубок 6, предварительно подвергаясь дополнительной класси­фикации в воздушном потоке кольцевого пространства. Тонкая фракция вместе с воздухом отводится через патрубок 7 с помощью вентилятора (на рисунке не показан) и подается в аппарат очистки воздуха (например, циклон), где твердые частицы улавливаются, а воздух возвращается в мель­ницу (при работе в замкнутом цикле) или удаляется наружу.

Описанные сепараторы с неподвижными лопатками завихрителя позво­ляют разделять материал по границе 150—200 мкм. Эффективность клас­сификации можно регулировать изменением скорости воздуха и положе­ния лопаток завихрителя. Более тонкое разделение (по границе 60— 30 мкм) достигается в сепараторах с принудительно вращающимся зави- хрителем.

Воздушно-циркуляционные сепараторы (рис.

Х1Х-9) отличаются от воздушно-проходных тем, что воздушный поток циркулирует внутри аппарата и не выводится наружу.

Разделяемый материал по патрубку 1 поступает на вращающийся диск (тарелку) 2. Центробежной силой крупные, более тяжелые, частицы отбрасываются к стенке конуса 3, опускаются по ней и удаляются через патрубок 4. На валу 5 тарелки укреплено вентиляторное колесо 6, созда­ющее поток воздуха, циркуляция которого показана на рис. Х1Х-9 стрелками. Циркулирующий пылевоздушный поток, проходя между лопатками завихрителя 7, под действием инерционных сил дополнительно освобождается от крупных частиц, которые по внутренней поверхности конуса 8 отводятся к патрубку 4. В корпусе 9 аппарата улавливаются частицы мелкой фракции, которые удаляются через патрубок 10. Процесс выделения мелкой фракции в корпусе 9 аналогичен выделению пыли в цик­лонах. Центробежное ускорение потоку в корпусе 9 сообщает вентиля­торное колесо 6.

Выполняя одновременно функции классификатора, вентилятора и циклона, воздушно-циркуляционные сепараторы по сравнению с воздуш­но-проходными более компактны и требуют меньших затрат энергии.