Файл: Басов, А. И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов учебник.pdf

дается через жесткую пространственную раму прямоугольного се­ чения 16. Рама с двумя гребковыми фермами треугольного сечения жестко прикреплена к ушам 19 опорного кольца 13. Фермы соединены с рамой через два шарнира 14 и упор 15. Шарнирное закрепление

позволяет фермам поворачиваться и несколько приподниматься в слу­ чае подпрессовывания осевшего материала. Подъем происходит при­ мерно под углом 45°, т. е. под углом, равным углу наклона оси шар­ ниров. Гребки, как п в других конструкциях сгустителей, имеют слегка криволинейную форму и расположены с таким расчетом, чтобы перекрыть всю площадь осаждения — каждый гребок захватывает и подгребает к центру осадок, сгруженный соседним гребком.

Привод состоит из двигателя, клиноременной передачи, червяч­ ного редуктора и зубчатой передачи с внутренним зацеплением. Ведущая шестерня закреплена на валу червячного колеса и опи­ рается на два конических роликоподшипника, воспринимающих радиальную и осевую нагрузки. Зубчатый венец отлит и обработан заодно с поворотным опорным кольцом 13. Подпятник состоит из

сплошного кольца свободно уложенных стальных шариков в кольце­ вой проточке основания головки — стойки 17. Неуравновешенные

горизонтальные усилия от гребковых ферм воспринимаются шари­ ками и передаются стойке через имеющийся кольцевой выступ. Со­ пряжение опорного кольца и стойки снабжено уплотнением, защи­ щающим зону подпятника от проникновения грязи и пыли.

По сравнению со сгустителями легкого типа этот сгуститель от­ личается более сложной конструкций (головка, подпятник), имеет большую массу и сравнительно высокую стоимость. Наиболее доро­ гой и сложной в изготовлении и эксплуатации деталью является поворотное опорное кольцо с внутренним зацеплением. Вместе с тем, эта конструкция находит широкое применение в цветной металлургии за рубежом. На никелевом заводе республики Куба устойчиво ра­ ботают несколько сгустителей диаметром 114 м с двумя длинными перегребными фермами и двумя коротким^. Для уравновешивания горизонтальных усилий от гребков фермы расположены по одной оси — диаметру. Таким образом, горизонтальные усилия взаимно уничтожаются, подпятник теоретически разгружается от боковых нагрузок.

Привод этих уникальных сгустителей состоит из одного электро­ двигателя мощностью 10 кВт, клиноременной передачи, трех ци­ линдрических зубчатых передач и четырех червячных передач, при­ водящих в движение четыре ведущих шестерни, одновременно сцеп­ ляющихся с венцом внутреннего зацепления диаметром свыше 3 м.

К достоинствам этих сгустителей относят: прочность конструк­ ции, допускающую их применение для тяжелых материалов, с большой плотностью и концентрацией твердых частиц пульпы; возмож­ ность работать в зимних условиях под открытым небом, так как низкая ферма может вращаться под ледяной коркой — в сгусти­ телях же с боковым приводом ферма выступает над зеркалом оса­ ждения; низкую ферму, обеспечивающую более спокойное осажде­ ние и осветление пульпы, что способствует повышению эффектив­

283

ности процесса; приводной механизм, имеющий тяговую силу, не­ зависимую от веса и сопротивления движению гребковых ферм, и дающий возможность длительно и устойчиво работать с заданной скоростьюг вращения ферм.

Отечественной промышленностью начат выпуск сгустителей тя­ желого типа с центральным приводом диаметром 50 м (рис. 150) для работы в зимних условиях под открытым небом. Зубчатая передача с внешним зацеплением более надежна в работе и проще в изготовле­ нии. Разрабатывается проект такого сгустителя диаметром 100 м.

Рис. 150. Привод сгустителя диаметром 50 м:

Общие недостатки, свойственные конструкции и принципу дей­ ствия сгустителей с центральным и боковым приводом, сводятся к следующему: малая производительность с 1 м2 площади установки, непригодность работы на пульпах с твердой фракцией свыше 0,3 мм, недостаточно надежная защита от перегрузок аппарата.

Для повышения производительности сгустителей большое зна­ чение имеет способ загрузки его исходным материалом. Сейчас вне­ дряется глубокий ввод пульпы в загрузочную часть с равномерным распределением ее по всей глубине чана. Наряду с этим продол­ жаются работы по созданию конструкции канально-струйного сгу­ стителя, характеризующегося сравнительно высокой удельной про­ изводительностью.

Техническая характеристика сгустителей, работающих на пред­ приятиях тяжелых цветных металлов, приведена в табл. 22.

Во время эксплуатации следят за равномерностью загрузки сгу­ стителя пульпой заданной характеристики и равномерностью раз­

284

Глава VIII

ФИЛЬТРЫ

§51. Общие сведения

Фильтрованием называется технологический процесс, в результате которого происходит разделение суспензий (пульп) при помощи пористой поверхности (перегородки) на твердую и жидкую фракции. Твердые частицы пульпы задерживаются на перегородке, образуя осадок — кек, а жидкость проникает через поры перегородки и удаляется.

Фильтрование пульп широко применяют в различных отраслях промышленности. На рудообогатительиых фабриках оно является второй стадией обезвоживания концентратов н предназначено для снижения влажности поступающих из сгустителей концентратов при­ мерно с 3 —60% до 10— 12%. Такая степень влажности позволяет складировать, погружать и транспортировать концентраты на метал­ лургические заводы. При необходимости большего снижения влаж­ ности концентраты подвергают сушке, преимущественно в сушиль­ ных барабанах.

На гидрометаллургических заводах фильтрованию подвергают кеки, выходящие из сгустителей, и растворы. При этом очищенный, осветленный раствор перекачивают на электролиз, а осадок направ­ ляют в пирометаллургнческое производство.

Пульпу фильтруют в аппаратах, называемых фильтрами. В за­ висимости от того, каким способом создается перепад давлений у по­ ристой перегородки, фильтры разделяют на вакуум-фильтры, в ко­ торых жидкость проникает через фильтрующую поверхность под действием вакуума, созданного с одной стороны этой поверхности; фильтрпрессы, в которых суспензия продавливается через филь­ трующую поверхность под давлением, создаваемым насосами, или под давлением из напорного бака; дренажные или нутч-фильтры, в которых давление создается собственным весом пульпы.

Вакуум-фильтры изготовляют преимущественно непрерывного действия, а дренажные фильтры и фильтр-прессы — только перио­ дического действия. Вакуум-фильтры широко используются на обо­ гатительных фабриках и гидрометаллургических заводах, дренаж­ ные фильтры и фильтрпрессы распространены преимущественно на гидрометаллургических заводах.

Вакуум-фильтры непрерывного действия бывают в зависимости от формы фильтрующей поверхности дисковые и барабанные.

§ 52. Вакуум-фильтры

Принцип действия дисковых и барабанных фильтров общий и сводится к следующему. В корыте 3, наполненном до установленного

уровня пульпой (рис. 151), непрерывно вращается погруженная

286

в пульпу фильтрующая поверхность 1. Внутри этой п о в ер х н о ст и

в зависимости от ее положения создается попеременно разрежение или избыточное давление. Под вакуумом фильтрующая поверхность находится во время прохождения через пульпу. В это время пульпа всасывается через фильтровальную ткань, на которой образуется слой кека.

Фильтрующая поверхность продолжает оставаться под вакуумом в течение некоторого времени и после выхода из пульпы. Это необ­ ходимо для отсасывания из кека излишней влаги — для обезвожи­ вания, сушки кека. На представленном рисунке зона наращивания кека находится между точками А и В, а зона обезвоживания — между точками В и С. В точке С

фильтрующая поверхность выходит из-под действия вакуума и входит в зону избыточного давления, где ткань отдувается, и слой кека рас­ трескивается и разрушается. Ножом 2 кек с фильтровальной ткани со­

скабливается. Зона отдувки и съема кека расположена между точками С и D. Подача сжатого воздуха продол­

жается и после снятия кека до мо­ мента, когда фильтрующая ткань ча­ стично не опустится в пульпу (на ри­ сунке точка А), что необходимо для

продувки (очистки) ткани от остав­ шихся частиц кека и предохранения ее от забивания тонкими шла­

В зависимости от гидравлического сопротивления кека (его тол­ щины) и свойств фильтровальной ткани вакуум составляет 67— 93 кН/ма (500—700 мм рт. ст.). Толщина слоя кека обычно состав­ ляет 8—15 мм, но иногда достигает 25—30 мм. Давление сжатого воздуха равно 5—10 Н/см2 (0,5—1 кгс/см2). Необходимое разреже­ ние создается вакуум-насосами, а давление — воздуходувками или компрессорами. Широко используются для обслуживания фильтро­ вальной установки ротационные водокольцевые вакуум-насосы и воздуходувки типа РМК-

Дисковый вакуум-фильтр (рис. 152) состоит из следующих основ­ ных частей: пустотелого вала 8, секторов 4, корыта 14, распреде­ лительной головки 1 и приводного механизма. Внутренняя коль­

цевая поверхность вала имеет несколько обособленных ячеек, к каж­ дой из которых приболчен сектор. Секторы устанавливают по окруж­ ности в ряд, образуя сплошной фильтрующий диск. Каждый сектор туго обтягивают фильтровальной тканью. Вал опирается по концам на два подшипника скользящего трения 6. На торцах вала закреп­

лены распределительные головки, которыми регулируют продол­ жительность вакуума или повышенного давления в той или иной

287

ячейке вала. Вал медленно вращается (со скоростью 0,13—2 об/мин)

ками 9. Пульпа подается в днище корыта по распределительному коллектору 11 с- несколькими вводными патрубками, расположен­

ными между дисками или против них. Такой способ питания способ­ ствует лучшей циркуляции пульпы и препятствует образованию на дне корыта плотного сцементированного осадка, так как восходя­ щие струп пульпы поддерживают твердые частицы во взвешенном состоянии. Для усиления взмучивания пульпы вакуум-фильтры оборудуют мешалками 13, совершающими качательное маятниковое

движение вокруг пустотелого вала от редуктора через цепную пере­ дачу 17, тягу 19 и эксцентрик 18. В более поздних конструкциях

вакуум-фильтров устанавливают независимый привод мешалки от отдельного электродвигателя.

Мешалка состоит из сегментообразной пластины, скрепленной по концам с секторами, соединенными с хомутами 3. При работе

на тяжелых, быстро оседающих пульпах, конструкцию мешалки усиливают во избежание поломок. Уровень пульпы в корыте под­ держивают постоянным. Избыточная пульпа вытекает из корыта по сливным трубам. Против каждого диска с разгрузочной стороны корыта предусмотрен карман 12, через который снятый кек разгру­

жается под корыто на ленточный конвейер или другой транспорти­ рующий механизм и направляется на дальнейшую переработку. На карманах закреплены ножи 5, которыми кек снимается с филь­

тровальной поверхности дисков. Чтобы выравнивать толщину слоя кека и облегчить его сушку и удаление с фильтрующей поверх­ ности, устанавливают рифленые валики. Это обусловлено возможно­ стью поддерживать высокое давление отдувки, так как фильтроваль­ ная ткань закреплена на секторах относительно слабо. В барабанных фильтрах валиков нет, так как ткань закреплена более прочно.

Вал представляет собой как бы две концентрично расположенные толстостенные трубы, соединенные по всей длине радиальными рас­ положенными на одинаковом расстоянии толстыми ребрами. Ребра разделяют кольцевую поверхность на двенадцать равных ячеек. Каждая ячейка соединена с соответствующим сектором для отсасы­ вания из пульпы влаги и отдувки кека. Поэтому ячейки должны быть очень плотными, без трещин, раковин и износостойкими. Ячейки каждой секции должны по возможности точно совпадать одна с другой с тем, чтобы по всей длине вала образовались прямо­ линейные каналы. Отлитые секции обязательно подвергают гидрав­ лическому испытанию; секции с подтеками, отпотеванием и течью забраковывают. Для достижения герметичности между секциями стыкуемые поверхности подвергают точной обработке, устанавливают прокладки и промазывают перед сборкой щеллачным лаком.

Распределительная головка и вал являются наиболее ответствен­ ными и сложными частями фильтра. Корпус головки 8 (рис. 153)