Górnictwo

Wzbogacalniki zawiesinowe hydrocyklonowe (odśrodkowe).
Przeróbka mechaniczna węgla – do art. przeróbka wzbogacalniki zawiesinowe Wzbogacalnik zawiesinowy hydrocyklonowy (rys. 26 a) skła­da się z górnej części cylindrycznej 1 i części dolnej w kształcie stożka 2. Do części cylindrycznej — stycznie do jej obwodu — jest wprowadzony króciec wlotowy 3 o zwężającym się przekroju wew­nętrznym w kierunku wnętrza hydrocyklonu. W osi części cylin­drycznej, zamkniętej od góry, jest umocowana krótka rura przele­wowa 4, łącząca część roboczą hydrocyklonu z komorą przelewową Si która wyposażona jest w króciec przelewowy 6. U dołu części stożkowej znajduje się otwór wylewowy 7 zamknięty dyszą wy­lewową 8.

Jeżeli do wnętrza wzbogacalnika (rys. 26 b) wprowadzi się pod ciśnieniem, przez wlot 1, wodę z materiałem surowym, to otrzyma ona przymusowy ruch wirowy o strudze skierowanej spi­ralnie ku dołowi.

Na ziarna materiału surowego, znajdujące się w wirującym strumieniu wody, działa układ dwu sił:

• odśrodkowej, proporcjonalnej do masy tych ziarn,
• nośnej strumienia cieczy, podporządkowującej ruch ziarn prawom ruchu strumienia.

W zależności od tego, która z tych dwu sił ma wartość większą, ziarna materiału zostają skierowane w kierunku płaszcza hydrocy­klonu lub są unoszone wirującym strumieniem wody. Na ziarna materiału znajdujące się w wirującym strumieniu wody działa siła odśrodkowa, której wielkość jest od 1000 do 2000 razy większa od siły ciężkości, jaka działałaby na te ziarna opadające swobodnie w bardzo wolno płynącym strumieniu wody.

Rys. 26. Wzbogacalniki zawiesinowe hydrocyklonowe

a – hydrocyklon zawiesinowy

b – schemat ruchu strug cieczy zawiesinowej w hydrocyklonie

Badania przeprowadzone nad warunkami wzbogacania w hydrocyklonach zawiesinowych pozwoliły na ustalenie następujących zależności:

– głównym czynnikiem, mającym wpływ na przebieg wzbogacania, jest stosunek średnicy górnej rury przelewowej dla produktu lekkiego do średnicy otworu (dyszy) wylewowego odprowadzającego produkt ciężki; szczególnie duży wpływ na wyniki wzbogacania ma zmiana średnicy otworu (dyszy) wylewowego;

– średnica dolnego otworu wylewowego powinna być 4 do 5 razy większa od średnicy (wymiaru) największego ziarna skierowanego do Wzbogacania;

– w zasadzie należy przyjmować stosunek średnicy górnej rury przelewowej do średnicy dolnego otworu wylewowego w wysokości 5 : 3; ostateczne jednak ustalenie tego stosun­ku musi być sprawdzone laboratoryjnie na wzbogacalniku półprzemysłowym;

– stosunek części stałych do cieczy (wody) powinien się mieś­cić w granicach od 1 : 4 do 1 : 6; zmniejszenie tego stosunku w pewnych granicach zwiększa efektywność wzbogacania, szczególnie przy wzbogacaniu kopalin trudno wzbogacalnych; ponieważ ilość obciążnika dodawanego do wody jest wartością stałą przy założonej gęstości cieczy zawiesinowej, przeto podany poprzednio stosunek części stałych do wody jest regulowany ilością wprowadzanego materiału surowego do wzbogacalnika;

– rura przelewowa dla odbioru produktu lekkiego w hydro-cyklonach o małym kącie wierzchołkowym powinna być za­głębiona o około 15 do 20 mm do części stożkowej;, zagłębie­nie rury przelewowej w części stożkowej musi być ustalone dla każdej kopaliny na aparaturze półprzemysłowej; wzbogacalniki zawiesinowe hydrocyklonowe wyposażone w na~ stawne rury przelewowe mogą być stosowane do wzbogacania dowolnych kopalin;

– efektywność wzbogacania nieco się zmniejsza przy wzroście frakcji o gęstości zbliżonej do gęstości rozdziału.

We wzbogacalnikach zawiesinowych hydrocyklonowy eh wzbo­gaca się węgiel surowy, uprzednio odmulony, w klasach ziarno­wych o wymiarach od 0,5 do 10 mm i od 0,5 do 20 mm. Powszech­nie stosowanym obciążnikiem cieczy zawiesinowej jest magnetyt, ze względu na jego dużą gęstość oraz łatwość odzysku i nawrotu do procesu wzbogacania. Jako obciążnik stosuje się również wypałki pirytowe, odpady płuczkowe lub flotacyjne odpowiednio uprzednio rozdrobione i odmulone o gęstości od 2,5 do 2,6 g/cm³. Nie należy stosować jako obciążnika skał (minerałów) o charakterze ilastym i o dużej skłonności do rozmywania, ze względu na trudności w od­zysku obciążnika i trudności w późniejszym oczyszczaniu wody roboczej.

W hydrocyklonach zawiesinowych wzbogaca się również rudy metali i inne kopaliny użyteczne. Przy wzbogacaniu rud stosuje się obciążniki o dużej gęstości w celu uzyskania wysokich gęstości rozdziału. Do obciążników tych należą: ferrosilikon i galena. Wzbo­gacanie rud prowadzi się na ogół w wąskich klasach ziarnowych: od 0,2 do 3, od 0,6 do 4,5, od 0,2 do 5>0, od 0,18 do 6,4, od 2 do 12 i od 3 do 15 mm (podane wymiary klas ziarnowych przytoczono na podstawie praktycznie przeprowadzonych procesów wzbogacania),

Wzbogacalnik hydrocyklonowy zawiesinowy dwuproduktowy wysokociśnieniowy (rys. 27). Wzbogacalnik ten jest skonstruo­wany z szeregu elementów (rys. 27 a) skręconych śrubami i od­powiednio na złączach uszczelnionych.

Rys. 27. Wzbogacalnik zawiesinowy hydrocyklonowi dwuproduktowy, wysokociśnieniowy

Wzbogacalnik hydrocyklonowy zawiesinowy dwuproduktowy wysokociśnieniowy typu HP (rys. 28 a).

Rys. 28. Wzbogacalnik hydrocyklonowy zawiesinowy dwuproduktowy typu HP

Wzbogacalnik hydrocyklonowy zawiesinowy dwuproduktowy typu KC (rys. 29). Wzbogacalnik służy do wzbogacania rud wielometalicznych, złota, rud wolframowych, rud zawierających złoto i ołów oraz piasków morskich zawierających tytan i cyrkon. Maksymalny wymiar ziarn nadawanego materiału surowego do wzbogacalnika nie może przekraczać 2 mm. We wzbogacalnikach łych stosowana jest najczęściej ciecz zawiesinowa z obciążnikiem magnetycznym.

Rys. 29. Wzbogacalnik hydrocyklonowy zawiesinowy dwuproduktowy typu KC

Wzbogacalnik hydrocyklonowy zawiesinowy dwuproduktowy nachylony, niskociśnieniowy (rys. 30). W pierwszym okresie stosowania wzbogacalników hydrocyklonowych zawiesinowych pa­nowało przekonanie o konieczności pionowego ustawienia wzbogacalnika i zasilania go nadawą pod ciśnieniem. Późniejsze badania wykazały, że równie dobre wyniki rozdziału materiału surowego można uzyskać w hydrocyklonie zawiesinowym, którego oś jest na­chylona do poziomu pod kątem 5 do 15°; przy takim nachyleniu osi wzbogacalnika można zmniejszyć ciśnienie podawanej nacławy do wysokości od 39 do 64 kPa (od 0,4 do 0,65 at).

Rys. 30. Wzbogacalnik hydrocyklonowi zawiesinowy, nachylony, iskociśnieniowy

Przy obniżonym ciśnieniu nada wy tłoczonej do wzbogacalnika zmniejsza się znacznie zużycie przestrzeni roboczej hydrocyklonu przy równoczesnym zmniejszeniu zużycia energii na tłoczenie na­da wy do około 1,9 kW/t wzbogacanej kopaliny. Wzbogacalniki tego typu pracują zazwyczaj z zastosowaniem magnetytowej cieczy zawiesinowej.

Wzbogacalniki zawiesinowe hydrocyklonowe stosuje się do wzbogacania wszystkich kopalin użytecznych, przy czym dobiera się obciążnik w zależności od gęstości wzbogacanej kopaliny. Według danych zaczerpniętych z praktyki, do wzbogacania węgla surowego stosuje się wzbogacalniki hydrocyklonowe o średnicy czę­ści walcowej od 200 do 750 mm, natomiast do wzbogacania rud stosuje się hydrocyklony o średnicy od 200 do 500 mm.

Rys. 31. Wzbogacalnik hydrocyklonowi zawiesinowy, trójproduktowy typu EGC-5K

Wzbogacalnik hydrocyklonowy zawiesinowy trójproduktowy typu EGC-35K. Na rys. 31 podano przykład trójproduktowego wzbogacalnika hydroćyklonowego budowanego o średnicach wew­nętrznych części walcowej 350 i 500 mm.

W celu umożliwienia odbioru trzech produktóww górnej części hydrocyklonu są zabudowane dwie współśrodkowe rury przelewowe 1 oraz 2. Przy wzbogacaniu kopaliny surowej, zawierającej większy udział ziarn produktu przejściowego, tworzą się w hydrocyklonie trzy współśrodkowe wirujące warstwy produktów wzbogacania lub ściślej: w wirującym w zawiesinie ciężkiej materiale surowym ziarna tego materiału układają się warstwami — licząc od osi hydrocyklonu — o stopniowo wzrastającej gęstości. Dobiera­jąc odpowiednio średnice rur przelewowych, można wydzielić trzv produkty wzbogacania.

Ziarna produktu lekkiego odbierane są rurą przelewową 2 i od­prowadzane przewodem wylewowym 3. Produkt przejściowy jest odbierany przewodem pierścieniowym pomiędzy rurami 1 oraz 2 do komory przelewowej 4 i odprowadzany króćcem przelewowym 5 umieszczonym stycznie do zewnętrznego obwodu komory. Na króćcu przelewowym 5 jest nałożony odcinek elastycznej rury gu­mowej 6. Na rurze gumowej jest nałożony zacisk 7, którym można regulować ilość odbieranego produktu przejściowego, zmieniając przekrój przepływu. Hydrocyklony wyposażone są w komplet rur przelewowych o średnicach rury zewnętrznej 1 wynoszących 175, 190 i 200 mm oraz rury wewnętrznej 2, wynoszących 70, 85 i 100 mm. Proces wzbogacania reguluje się również przez wymianę nasadki wylewowej. Do przygotowania cieczy zawiesinowej stoso­wane są zazwyczaj obciążniki o własnościach magnetycznych.

Wzbogacalnik zawiesinowy multihydrocyklonowy typu Turpinson (rys. 32). Wzbogacalnik ten jest przeznaczony do wzbo­gacania węgla surowego o uziarnieniu poniżej 10 mm w cieczy zawiesinowej magnetytowej.

Rys. 32. Wzbogacalnik zawiesinowy multihydrocyklonowy typu Turpinson