Центрифугирование

Центрифугирование является процессом разделения твер­дой и жидкой фаз под действием центробежных сил. Исполь­зуется оно в основном на углеобогатительных фабриках для обезвоживания мелких классов углей, флотационных концен­тратов и хвостов обогащения. Высокая интенсивность отделе­ния влаги от твердых частиц при центрифугировании обу­словлена тем, что ускорение центробежных сил в центрифугах в десятки и сотни раз превосходит ускорение силы тяжести в обычных аппаратах. По принципу своего действия центрифу­ги разделяются на фильтрующие и осадительные.

Фильтрующие центрифуги оснащены коническим перфо­рированным ротором, расположенным вертикально или гори­зонтально. В России получили наибольшее распространение вер­тикальные фильтрующие центрифуги с вибрационной (типа ФВВ) и шнековой (типа ФВШ) выгрузкой осадка.

Рис. 9.8. Схема фильтрующих центрифуг с вибрационной (а) и шнековой (б) выгрузкой осадка

В фильтрующих центрифугах с вибрационной выгрузкой осад­ка (рис. 9.8, а) производительностью до 350 т/ч исходный ма­териал подается через загрузочное устройство 4 в нижнюю часть вращающегося фильтрующего ротора 7 диаметром до 1500 мм, установленного на верхних 2 и нижних 1 амортизато­рах, связанных с втулкой 5, вращающейся с частотой 350— 470 мин'¹ вокруг трубчатой стойки 12. Одновременно ротору сообщаются вертикальные вибрации от эксцентрика 11 через шатун 10 и амортизатор 3. Под комбинированным воздейст­вием центробежных сил и осевых вибраций материал распре­деляется равномерным потоком по фильтрующей поверхно­сти ротора и обезвоживается, продвигаясь вверх к его широ­кой части. Фугат проходит через фильтрующие щели стенок ро­тора и удаляется по желобу 9; обезвоженный материал разгру­жается через верхнюю кромку ротора в кольцевое простран­ство между внутренним 6 и наружным 8 кожухами центри­фуги и попадает в приемник, расположенный под аппаратом.

В фильтрующих центрифугах со шнековой выгрузкой осадка (рис. 9.8, б) производительностью до 100 т/ч внутри вращающе­гося с частотой 600 мин^-1 сетчатого ротора 2 диаметром до 1000 мм расположен шнек 3 в виде усеченного конуса с закре­пленной на его поверхности спиралью. Исходная пульпа подает­ся на вращающуюся крышку шнека и отбрасывается центробежными силами к внутренним стенкам ротора. Вода фильтру­ется через слой осадка и сетчатую поверхность ротора, и фугат удаляется из корпуса 1 центрифуги. Обезвоженный осадок перемещается по ротору спиралями шнека, вращающегося с меньшей, чем у ротора, угловой скоростью, и разгружается в приемный бункер 4.

Преимуществом фильтрующих вибрационных центрифуг является меньшая измельчаемость материала при центрифуги­ровании и большая чистота фугата, чем в шнековых фильт­рующих центрифугах, однако последние позволяют получать осадок меньшей (на 1—1, 15 %) влажности, которая зависит от содержания тонких частиц в исходной пульпе и составляет 6—9 %.

Осадителъные центрифуги имеют только шнековую вы­грузку осадка. Наибольшее распространение из них получили центрифуги (рис. 9.9) с ротором диаметром до 1350 мм цилин-дроконической конфигурации и горизонтальной осью вращения (чипа НОГШ) производительностыо до 300 м³/ч. Пульпа в них подается внутрь вращающегося шне­ка 4, а затем через его окна 3 попадает во вращающийся с большой частотой (800 мин^-1) ротор 5 и заполняет его до уровня сливных окон 2.

Рис. 9.9. Схема осадительной центрифуги со шнековой выгрузкой осадка

Под действием центробежных сил частицы прижимаются к внутренней стенке ротора, а жидкая фаза переливается через кромку сливных окон 2 и поступает в сборник фугата. Образовавшийся слой осадка из зоны осажде­ния перемещается шнеком в зону обезвоживания и разгружа­ется через специальные окна 6. Влажность осадка изменя­ется в пределах 10— 25 %. Увеличение частоты вращения ротора и крупности материала повышает чистоту фугата и снижает влажность осадка; уменьшение крупности мате­риала, увеличение нагрузки на центрифугу и скорости враще­ния шнека выше оптимальных оказывают обратное влияние. Подача флокулянтов снижает содержание твердого в фугате.

Сушка

Сушка основана на испарении влаги в окружающую сре­ду при нагревании, является дорогостоящей операцией и ис­пользуется только в тех случаях, когда необходимо предот­вратить смерзание концентратов, удешевить их перевозку на большие расстояния или когда другие методы обезвоживания не могут обеспечить требуемых кондиций по влажности про­дуктов.

Для сушки продуктов применяют различные типы печей (подовые, шахтные, барабанные, электрические, кипящего слоя и др.) и труб-сушилок, из которых на обогатительных фабриках наибольшее распространение получили барабан­ные сушилки, вертикальные трубы-сушилки и сушилки кипя­щего слоя.

Рис. 9.10. Схема барабанной сушилки (а) и типы насадок (б)

Барабанная сушилка (рис. 9.10, а), широко применяемая для сушки углей, рудных и нерудных материалов широкого ди­апазона крупности, представляет собой сварной барабан 3 ди­аметром 1—3, 5 м и длиной 4 —27 м, установленный бандажами 4 на опорные ролики 7 с углом наклона 1—5° в сторону раз­грузочной камеры 6. Вращение барабана с частотой 1—6 мин^-1 осуществляется от привода 8, находящегося в зацеплении с венцовой шестерней 5. Влажный материал подается в барабан по загрузочному устройству 2; туда же из топки 1 поступает газ-теплоноситель с температурой 600—900 °С. При сопри­косновении его с материалом происходит испарение влаги, которая вместе с газом отводится естественной или прину­дительной тягой. Для перемешивания материала и его ин­тенсивного контактирования с газом-теплоносителем внут­ренняя поверхность барабана оборудована насадками (рис. 9.10, б), форма которых определяется диаметром барабана и характеристикой подвергаемого сушке материала: круп­ностью, влажностью, способностью к слипанию, спеканию и пылеобразованию. При вращении барабана материал посте­пенно перемещается (за 30—40 мин) к разгрузочной каме­ре, из которой выгружается с влажностью от 4—8 до 0, 5— 1, 5%.

Барабанные сушилки производительностью 140—230 т/ч экономичны в работе, имеют высокую производительность по испаряемой влаге, удельный расход топлива в них не превы­шает 0, 25 кг/кг.

Газовые трубы-сушилки производительностью до 250 т/ч применяются главным образом на углеобогатительных фаб­риках для сушки концентратов крупностью до 12—13 мм. Они состоят из топки со смесительной камерой и вертикально установленной трубы диаметром 0, 65—1, 2 м и длиной от 14 до 35 м.

Горячие газы (600—900 °С) засасываются из топки через нижний конец трубы вентилятором-дымососом вместе с за­брасываемым в трубу через питатель исходным материалом влажностью 14—24 %. По мере продвижения в топке вверх по трубе материал высушивается до влажности 4—9 %.

Сушилки кипящего слоя (рис. 9.11) производительностью до 300 т/ч применяются для сушки углей крупностью до 50 мм и мелкозернистых рудных материалов равномерной крупно­сти. Они состоят из топливно-смесительной 1 и сушильной 4 камер, разделенных газораспределительной решеткой 2 с пло­щадью отверстий 5—11 % от общей ее площади. Исходный материал подается через загрузочное устройство 3 питателем и под действием потока горячего воздуха или дымовых газов с температурой 500—800 °С образует на решетке 2 кипящий слой высотой 30—45 см.

Рис. 9.11. Схема сушилки кипя­щего слоя

Взвешенное состояние частиц в потоке горячего газа обе­спечивает эффективное испарение влаги с их поверхности. Вы­сушенный продукт разгружается через патрубок 5, высоту рас­положения которого над решеткой можно регулировать. Дос­тоинствами сушилок кипящего слоя являются высокая интен­сивность сушки (как и в газовых трубах-сушилках) и возмож­ность регулирования времени пребывания материала в сушке с получением материала влажностью 0, 5—8 %.