+7 (4872) 23-18-55

+7 (906) 533-14-02

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ

Области применения гидроциклонирования

ООО НПФ «ГеоПром» проектирует и выпускает гидроциклоны всех типоразмеров как в одиночном, так и в блочном исполнении.

Гидроциклонирование является важной составляющей в разработках комплексов оборудования для горнообогатительных предприятий. Эффективность применения гидроциклонов на предварительном этапе переработки материала перед основными операциями обогащения особенно высока для необходимого освобождения исходной пульпы от шламов, а также от излишков воды. Такая подготовительная операция актуальна в технологии обогащения как природных золотоносных песков, так и техногенных отложений. Иловые шламы, состоящие в основном из микрочастиц глины и мельчайших минеральных взвесей, не содержат значимых количеств полезных компонентов, но составляют обычно достаточно большую часть первичного материала. Таким образом, в результате применения предварительного гидроциклонирования, на основные обогатительные операции поступает значительно сокращённый объём песковой фракции большей плотности, что существенно увеличивает производительность промышленного комплекса и качество обогащения исходного материала. Дополнительное преимущество гидроциклонирования особенно заметно в технологических циклах с использованием оборотной воды,  применяемых на большинстве горнообогатительных производств.

Если не учитывать сложность и точность расчета параметров при проектировании, гидроциклон несложен по конструкции и прост в эксплуатации. Это стационарно закреплённый аппарат с цилиндрической верхней частью корпуса и конической нижней, без собственного привода и движущихся механических узлов, не требующий дополнительного расхода электроэнергии. Рабочее давление в магистрали при подаче пульпового материала в гидроциклон - от 0,5 кгс/см2 до 4,5 кгс/см2 в соответствие с техническими характеристиками. В отличие от ряда выпускаемых серийно отечественной промышленностью гидроциклонов с тангенциальной подачей пульпы в цилиндрическую часть, в аппаратах нашей конструкции предусмотрен спиральный ввод для обеспечения дополнительного предварительного ускорения подаваемого материала. Материал поступает по спиральной траектории относительно внутренней поверхности цилиндра и разделяется внутри аппарата на две фракции по плотности и крупности под действием центробежного ускорения.

Однако при внешней простоте процесса вихревое движение частиц в потоке имеет сложные гидродинамические характеристики. Во время работы значения центробежных ускорений внутри гидроциклона могут превышать силу земного притяжения на несколько порядков при частоте потока несколько тысяч оборотов в минуту. Частота потока увеличивается прямо пропорционально уменьшению диаметра гидроциклона в сторону песковой насадки. Соответственно, в гидроциклонах меньшего типоразмера частота выше, чем в аппаратах с большим диаметром цилиндра.

Центробежные классификаторы в практике обогащения появились совсем недавно, в нашей стране впервые в 1939 году. В последние годы они получили весьма широкое распространение, заменив многие механические классификаторы, особенно в операциях классификации мелких материалов.

Если сравнительно рассматривать эффективность классификации исходного продукта, то очевидно, что при использовании центробежного поля с очень высокими значениями ускорения (до нескольких сотен g) достигается значительно более тщательное разделение фракций по крупности, чем при обычном гравитационном методе.

Основными расчетными параметрами, определяющими оптимальную эффективность использования центробежного поля для классификации, являются радиус, число оборотов и значения трёх составляющих скорости потока, разнонаправленных относительно радиуса его вращения в гидроциклоне. При правильном расчете разделение частиц внутри гидроциклона происходит по крупности и легкости. Наименее плотные и наиболее мелкие из частиц выносятся центробежной силой в осевой восходящий поток, поднимаются с ним вверх и выводятся из аппарата через сливную насадку  (3). Частицы большей крупности и плотности занимают место в потоке вдоль внутренних стенок гидроциклона, опускаются вниз и выводятся через песковую насадку (7).

Схема гидроциклона 1.  Отвод легкой фракции
2.  Крышка
3.  Насадка сливная
4.  Камера питательная со спиральным вводом
5.  Большой конус
6.  Малый конус
7.  Насадка песковая
8.  Переходник
9.  Футеровка полиуретановая

Для правильного расчета технологических характеристик гидроциклонов в каждом конкретном случае  их использования в промышленных комплексах нужно исходить из некоторых важных параметров. Наиболее значимые из них – это производительность самих гидроциклонов; определение их габаритов, нужного количества и способа применения (единичного или блочного) для обеспечения  производительности всего комплекса; гранулометрическая характеристика исходного продукта и заданная крупность конечного продукта. В зависимости от поставленных заказчиком задач выбирается и угол конической части гидроциклонов: обесшламливающие и сгустительные – 10о; классифицирующие – 20о; обогатительные короткоконусные – более 90о.   В последние годы для более полного извлечения полезного компонента всё чаще применяются технологические решения, сочетающие возможности гидроциклонирования по классификации и предварительному обогащению исходной пульпы. Примером успешного внедрения таких решений может служить применение установки из гидроциклонов  разной конусности в работе  промышленного комплекса монгольского прииска «Заамар». Блочная конструкция объединила в себе три короткоконусных гидроциклона ГЦК-360 и три длинноконусных гидроциклона ГЦД-360. Аппараты, подключенные параллельно, обеспечивали в общем выходе песков для дальнейшего обогащения на концентраторах КЦА-1,0 наиболее подходящую для этой операции плотность и грансостав материала. С учетом особенностей исходных руд, песков или техногенных отложений, может быть выбран один из типов гидроциклонов (по углу конусности), либо их совместное использование в установках по типу описанной.

Совместное использование гидроциклонов

1.  ГЦД-360, 2.  ГЦК-360, 3.  Пульподелитель

Некоторые различия по характеристикам получаемого продукта в результате работы короткоконусных и длинноконусных гидроциклонов могут быть проанализированы с помощью сравнительной таблицы слива.

 Классы крупности, ммИзвлечение золота, %
Определение
IIIIIIСредневзвешенное
 -2+1  100,0  100,0   100,0 100,0  
 -1+0,5  100,0  100,0 
 -0,5+0,25  100,0 100,0
 
 -0,25-0,1 87,2  99,4 97,5 93,2  92,8
 -0,1  92,3
 Итого:  98,0 98,5 99,1 98,5
 Классы крупности, мм
  
Извлечение золота, %
   
в сливе ГЦК-360
 
в сливе ГЦД-360
 
каждого классасуммарно по плюсукаждого классасуммарно по плюсу
+0,25  0,6  0,6 - -
 0,25+0,1  6,6  7,2  0,5  0,5
 -0,1  92,8 100,0  99,5  100,0
 Итого:  100,0    100,0  

Помимо эффективного использования гидроциклонирования в горно-обогатительной промышленности данный технологический метод успешно внедряется и в других направлениях: на предприятиях, выпускающих строительные материалы; в химическом, металлургическом производстве; в лабораторных и испытательных исследованиях различных материалов; для очистки канализационных стоков, городских водоёмов, а также технологических вод в производственных резервуарах от твердых тяжелых примесей и продуктов нефтепереработки.