Тяжелосредные сепараторы. 

Для обогащения поднятого на конвейерной ленте крупного угля в магнетитовой суспензии применяют сепараторы типа СКВ, СК и СКВП [2], выпускаемые Ворошиловградским машиностроительным заводом им. Пархоменко. Сепараторы CKB2Q. СКВ32, СКВП20, СКВП32 предназначены для обогащения крупного угля и сланца в магнетитовой суспензии плотностью от 1350 до 2200 кг/м3. Нижний предел крупности обогащаемого материала в указанных сепараторах, как правило, составляет 13 мм.

Для удобства компоновки сепараторы выпускают в правом и левом исполнениях. Взамен сепараторов СКВ в настоящее вреня выпускают сепараторы СКВП20 и СКВП32, принцип действия которых одинаков. Разработаны сепараторы СКВП32 двух модификаций: с удлиненной и с короткой ванной. Их производительности по классу +25 мм равны соответственно 500 и 320 т/ч.

Основные узлы сепаратора СКВП32 —корпус, колесо элеваторное, механизм гребковый, выпускное устройство, приводы колеса элеватора и механизма гребкового.

Элеваторное колесо кольцами опирается на катки, имеющие винты для регулирования положения колеса относительно корпуса сепаратора. Колесо элеваторное состоит из боковин с расположенными между ними ковшами. Для загрузки ковшей и выгрузки отходов обогащения из сепаратора предусмотрены откидные лопасти, шарнирно закрепленные к колесу. Лопасти под действием собственного веса поворачиваются на шарнирах, открывая или закрывая разгрузочные и загрузочные окна.

Исходный продукт по загрузочному листу поступает в ванну сепаратора. Через питающий патрубок в ванну подается тяжелая среда, которая разделяется на два потока: транспортный и восходящий.

Исходный уголь разделяется на всплывшую и потонувшую фракции. Всплывшая фракция удаляется гребковым механизмом, потонувшая — элеваторным колесом.

Особенность конструкции сепаратора повышенной производительности— удлиненная рабочая ванна сепаратора, полученная в  результате пристыковки к корпусу загрузочного устройства, снабженного качающимся лотком с поперечными щелями для подачи суспензии. При возвратно-поступательном движении лотка через щели проходит поток магнетитовой суспензии, способствующий разрыхлению обогащаемого материала и перемещению его вдоль лотка. Сепаратор СКВП32 создан на базе сепаратора СКВ32. Диаметр и ширина колеса остались прежними, число ковшей девять (вместо восьми). Ковши изготавливаются съемными и взаимозаменяемыми. Сепараторы типа СКВП более надежны в эксплуатации. Они имеют больший срок службы, чем сепараторы СКВ, благодаря усилению конструкции его отдельных узлов и применению нержавеющих износостойких сталей марки Х19ГД.

Усиление рамы под приводом колеса позволило достичь плавного его хода и точной фиксации в ванне сепаратора.

Суспензия в сепаратор с удлиненной ванной поступает тремя потоками: транспортным, подлотковым (подпорным), восходящим. Регулируют потоками суспензии с помощью насадок, установленных в делительной коробке. На ряде действующих фабрик используют сепараторы типа СК. Их принципиальное отличие заключается в применении наклонного элеваторного колеса для удаления породы. Элеваторное колесо примыкает сбоку к нижней части ванны, имеющей в этом месте подковообразную форму.

В сепараторах типа СК обогащают уголь крупностью 6— 300 мм. Обогащаемый материал по загрузочному желобу подается в сепаратор на поверхность протекающей вдоль ванны суспензии. Всплывший продукт подхватывается гребками разгрузочного механизма и вместе с суспензией выгружается через порог в разгрузочном конце ванны на сито предварительного сброса суспензии, а затем поступает на дренажно-промывочный грохот для концентрата. Куски породы осаждаются и в нижней части ванны попадают в решетчатые ковшы разгрузочного колеса. Колесом они поднимаются вверх и через открытую сторону ковша соскальзывают в приемный желоб для породы.

Суспензия подается в сепаратор в двух точках: через щелевые сопла под зеркало с загрузочной стороны и снизу через патрубок в самой нижней точке днища ванны.

Тяжелосредные гидроциклоны. Для обогащения угля в магнетитовой суспензии применяют гидроциклоны тяжелосредные типа ГТ. Двух- и трехпродуктовые тяжелосредные гидроциклоны предназначены для обогащения мелких и средних классов каменного угля, антрацита и промпродукта крупностью от 0,5 до 40 мм. Плотность магнетитовой суспензии, применяемой для обогащения в гидроциклонах, может изменяться в широком диапазоне от 1300 до 2100 кг/м3.

Основные узлы тяжелосредного гидроциклона — корпус, приемная камера концентрата, сливной стакан, сменная песковая насадка, рама, загрузочный патрубок.

Обогащаемый уголь в смеси с тяжелой суспензией вводится по касательной в верхнюю цилиндрическую часть гидроциклона. Под действием центробежных сил более тяжелые частицы отбрасываются к стенке корпуса гидроциклона, по спирали опускаются и разгружаются через песковую насадку, а более легкие смещаются к оси гидроциклона и вместе с образующимся восходящим потоком выносятся со сливом. Переход суспензии из нисходящей в восходящую ветвь винтового потока сопровождается радиальными и циркуляционными токами. Циркуляционные токи характерны в основном для верхней цилиндрической части гидроциклона между внутренней стенкой аппарата и внешней стенкой сливного стакана. При вихревом движении пульпы происходит засасывание воздуха, который вместе с растворенным воздухом, выделяющимся из жидкой фазы суспензии, образует внутри гидроциклона воздушный столб, ограничивающий свободную поверхность восходящей ветви винтового потока. Распределение потока по ветвям и размер воздушного столба зависят от диаметров гидроциклона, входного патрубка, сливного стакана и нижнего разгрузочного насадка.

В тяжелосредном гидроциклоне наряду с разделением угля по плотности происходит сгущение суспензии. Плотность разделения угля зависит от степени сгущения суспензии. В цилиндроконических гидроциклонах плотность разделения всегда выше плотности исходной суспензии. В цилиндрических гидроциклонах плотность разделения может быть равной, больше или меньше плотности исходной суспензии.

Для разделения поднятого транспортерной лентой угля на три продукта вместо применяемого двухстадиального обогащения в суспензиях с различными плотностями был разработан способ трехпродуктовой сепарации мелкого угля в каскадном гидроциклоне, позволяющий сократить капитальные и эксплуатационные затраты на обогащение в 1,5 раза. В этом случае в качестве сепаратора используют трехпродуктовый гидроциклон —двухступенчатый аппарат с двумя гидроциклонами. Цилиндрическая 9 (первая секция) и коническая 12 (вторая секция) части корпуса сообщаются между собой через соединнтельный патрубок. В первом гидроциклоне выделяется концентрат, выходящий через сливной стакан 2 и камеру 3, а промпродукт с отходами по соединительному патрубку подается в конический гидроциклон. Продукт, содержащий отходы, разгружается через песковую насадку 13, а слив с промпродуктовыми фракциями — через сливной патрубок.

При прохождении пульпы через гидроциклон под действием центробежных сил суспензия уплотняется у стенок в результате осаждения магнетита. Одновременно с уплотнением суспензии происходит классификация магнетита по крупности. Наиболее тонкие фракции утяжелителя уходят со сливом первого гидроциклона, а более крупный магнетит концентрируется у стенок аппарата и по соединительному патрубку поступает во второй гидроциклон. В сгущенный продукт второго гидроциклона выделяются наиболее крупные частицы. Благодаря классификации магнетита плотность суспензии в направлении от воздушного столба к стенкам гидроциклонов возрастает. Таким образом, плотность суспензии, уходящей со сливом первого гидроциклона, меньше плотности исходной суспензии, а плотность сгущенной суспензии, поступающей по соединительному патрубку во второй гидроциклон, значительно превышает плотность исходной суспензии. Аналогичная картина расслоения суспензии по плотности вдоль радиуса наблюдается и во втором гидроциклоне. Плотность сгущенного продукта (1800— 2600 кг/м3) приближается к максимально возможной для магнетитовой суспензии, а плотность слива второго гидроциклона обычно близка к плотности исходной суспензии первого гидроциклона.

Разделение по более высокой плотности во втором гидроциклоне возможно в результате того, что на него подается суспензия повышенной плотности. Поэтому частицы промпродукта во втором гидроциклоне всплывают и выносятся в слив, а в сгущенном продукте остаются наиболее тяжелые фракции.

Таким образом, трехпродуктовый гидроциклон является аппаратом, в котором можно осуществить наряду со сгущением и классификацией суспензии разделение угля по различным плотностям.

Первые промышленные образцы гидроциклонов были изготовлены Ворошиловградским машиностроительным заводом им. Пархоменко. В настоящее время производство гидроциклонов, футерованных монолитным поликристаллическим карбидом кремния (МПК), освоено на экспериментальной базе УкрНИИуглеобогаще-ния (г. Ворошиловград). Износостойкость МПК более чем в 10 раз превышает износостойкость таких наиболее стойких к абразивным воздействиям материалов, как шлакоситалл и хромоникелевые сплавы Х14Г2Н в широком диапазоне рабочих параметров.