Гидравлическая классификация и воздушная

Сепарация

Гидравлической классификацией называется про­цесс разделения неоднородного по крупности твердого материала на классы в зависимости от скорости осаждения зерен разного размера в жидкой (водной) или газовой (воздушной) средах. Каждый класс зерен, выделяемых при классификации, является совокупностью зерен, облада­ющих близкими значениями скорости осаждения.

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. 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 частиц, возвращаются в мельницу на доизмельчение. Наибольшее рас­пространение получили спиральные, реечные и чашевые классификаторы. Спиральный классификатор (рис. IX-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 возвратно-посту­пательное движение. Периодически опускаясь на дно короба, рамы перемещаются на не­которое расстояние вверх, сгребая осевшие пески, после чего поднимаются над дном и при­поднятыми перемещаются в обратном направлении, не задевая осевших песков. Затем гребки опускаются 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.

Чашевый классификатор (рис. IX-7), обеспечивающий высокую производительность по сливу, представляет собой реечный классификатор 1, над нижним концом которого установлена конусная чаша 2 с медленно вращающимися гребками 5. 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.

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 которых используют гидроциклоны и отстойные центрифуги со шнековой выгрузкой.

Воздушные сепараторы. В воздушных сепараторах, работающих в замкнутом или открытом циклах с мельницами сухого помола, класси­фикация твердого материала происходит вследствие различных скоростей осаждения частиц разного размера в воздушной среде в поле действия центробежных сил и сил тяжести.

Сепараторы делятся на воздушно-проходные и воздушно-циркуляцион­ные.

Поток воздуха с измельченным материалом поступает в воздушно-проходной сепаратор (рис. IX-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 завихрителем.

Воздушно-циркуляционные сепараторы (рис. IX-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. IX-9 стрелками. Циркулирующий пылевоздушный лоток, 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 вентиля­ торное колесо 6.

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