Лекция 11. Оборудование вспомогательного производства.

Разнообразие технологических процессов на обогатительных фабриках и заводах тя­желых цветных металлов обусловливает разнообразие пульп как по крупности, твердости и абразивности взвешенных частиц, так и по свойствам самой несущей жидкости. На обогатительных фабриках приходится, перекачивать нейтральные (неагрессивные), гидросмеси, но с твердыми абразивными частицами крупностью от долей миллиметра (пульпы флотационного передела и обезвоживания) до 10 мм и более (отходы обогащения и др.). На гидрометаллургических заводах перекачивают преимущественно кислые (агрессивные) и агрессивно-абразивные гидросмеси. Некоторые пульпы содержат до 200 г/л. серной кислоты и до 60 % взвешенных твердых частиц при температуре, достигающей 80 °С.

Перемещение пульп осуществляется специальными механизмами, называемыми на­сосами. По принципу действия их разделяют на центробежные, поршневые и диафрагмовые. В производстве тяжелых цветных металлов рас­пространены центробежные насосы (рисунок 16). Насос со­стоит из рабочего колеса (турбинки) 4 и корпуса (ули­ты) 3. Колесо имеет несколько лопаток 1 криволинейного очертания и закреплено на конце вала 2. Корпусу придает­ся спиральная форма с расширением в сторону выхода пульпы.

Рисунок 16 - Схема центробежного насоса

Работа насоса основана на принципе действия центро­бежной силы. При вращении колеса пульпа отбрасывается от центра к его периферии и прижимается к внутренней поверхности корпуса. В результате этого в центре колеса (у входа в него пульпы) создается разрежение и в насос, устремляется следующая порция пульпы. Так как центробежная сила действует непрерывно, то и пульпа поступает непрерывно. Этим и объясняется непрерывность процесса в центробежных насосах в отличие от прерывистого процесса поршневых насосах.

Каждый насос характеризуется основными параметра­ми: производительностью (подачей), напором, потребляемой мощностью и к. п. д.

На обогатительных фабриках насосы обычно устанавливают ниже приемного ре­зервуара - зумпфа 5 (рисунок 17). В этом случае насос работает с подпором на стороне всасывания и высота всасывания h_ВС будет отрицательной.

Для песковых и грунтовых насосов рекомендуются: окружные скорости на выходе в пределах 24—35 м/с (большие значения относятся к крупным насосам); углы накло­на при выходе лопасти в пределах 20—25° (большие углы соответствуют насосам с меньшей быстроходностью); углы наклона лопастей при входе в пределах 25—39 °).

а — с подпором на всасывании; б — с всасыванием из зумпфа

1, 2 — всасывающий и напорный резервуары соответственно;

3 — всасывающая труба; 4 — нагнетательная труба; 5 — задвижка;

6 — нарос; 7 — обратный клапан; 8 — зумпф

Рисунок 17 - Сxeмa установки центробежных насосов

Каждый насос имеет производительность при которой к.п.д. возрастает до наибольшего значения.. Этот режим называют оптимальным (наивыгодным) и при эксплуатации стремятся, чтобы он соответствовал нормальному режиму насоса. На диаграмме оптимальный режим показан наивысшей точкой на кривой; описывающей зависимость η от Q. При отклонении от этой точки в ту или другую стороны величина к.п.д. уменьшается. Приведенной характеристикой руководствуются при выборе насоса и определении его параметров для нормальной работы в других режимах.

Насосы с боковым подводом пульпы

В зависимости от перемещаемой пульпы центробежные насосы раз­деляют на песковые и грунтовые. Это разделение носит условный ха­рактер, потому что каждый насос может перекачивать различные пуль­пы. По конструкции насосы разделяют на горизонтальные и вертикаль­ные в зависимости от расположения вала. По расположению патрубка; подводящего к насосу пульпу, различают насосы с боковым и осевым подводом пульпы.

Пульповые центробежные насосы всех типов имеют об­щую принципиальную схему: они одноступенчатые — с од­ним рабочим колесом, расположенным на валу консольно, с сальниковым уплотнением про­точной части сдвумя подшип­никами качения. Насосы в ос­новном различаются конструк­цией проточной части: профи­лем и числом лопастей, профи­лем корпуса (отвода), распо­ложением подвода пульпы и компоновкой деталей.

Основным типом пескового насоса с боковым питанием яв­ляется конструкция марки Пс выпускаемая Уфимским заво­дом горного оборудования. Корпус 1 насоса (рисунок 18) состоит из двух деталей: спиральной ча­сти с отводящим патрубком и крышки 2. Вал установлен в съемном стакане, который может перемещаться в осевом направлении с помощью специального устройства 17 для регули­рования зазора между рабочим колесом и промежуточным диском 4. Ра­бочее колесо закрытого типа. Профиль лопастей и их толщина отличаются от лопастей насоса ПН. Благодаря тому, что тол­щина лопастей колеса насосов ПН возрастает к периферии колеса в соответствии с повышением скорости и давления в канале, обеспечивается относительно равномерный износ сечения, лопасти. Лопатки насоса типа Пс имеют почти одинаковую толщину по всей длине, что исключает возможность равномерного износа.

Пульпа поступает в насос через подвод 7 (рисунок 18), выполнен­ный отдельно от отвода — корпуса насоса. Конструкция подвода позво­ляет поворачивать его на 180° в зависимости от расположения всасыва­ющего пульпопровода. Сальник находится в теле подвода и состоит из мягкой набивки 11, фонарей 10, грундбуксы и резиновых манжет 9. Че­рез фонарь внутрь сальника подается вода для создания гидрозатвора, препятствующего проникновению абразивных частиц. Наличие гидрозатвора и двух резиновых манжет значительно повышает степень герметичности в узле сальника.

1 — корпус (отвод); 2 — крышка; 3 — колесо; 4 — промежуточный диск;

5, 16 — гайки; . 6 — кронштейн; 7 — подвод; 8 — кольцо; 9 — манжета;

10 — фонарь; 11 — набивка; 12 — уплотнение; 13 — хомут; 14 — шарикоподшипник; 15 — крышка; 17 — регулировочное устройство; 18 — вал;

19 — роли­коподшипник; 20 — кронштейн-станина

Рисунок 18 - Песковый насос с боковым подводом пульпы типа Пс

ГОСТом регламентированы основные параметры песковых центро­бежных насосов всех типов и исполнений, а также насосы, предназна­ченные для перекачивания продуктов обогащения руд и глиноземного производства, песчаных и других абразивных гидросмесей с показателем рН от 6 до 8, плотностью до 1300кг/м³, объемной концентрацией твердых включений до 25 % и температурой 5—60 °С. Предусмотрено изготовление насосов следующих типов: П — с осевым (центробежным) входом пульпы, ПБ — с боковым входом с проточной частью из износо­стойкого металла, резины (Р), абразивного материала на бакелитовой связке — корундированные (К), горизонтальные и вертикальные.

ГОСТами также регламентировано изготовление титановых насосов для перекачивания особо агрессивных жидкостей с температурой от — 40 до +80 °С, плотностью до 1800 кг/м³, с содержанием твердых включений размером менее 0,2 мм до 0,2 %; производительность насосов от 4,5 до 600 м³/ч, напор 9—155 м.

Литература:10осн. [244-258], 11 осн. [229-248].

Контрольные вопросы

1. Для перемещения каких материалов, применяются насосы на гидрометаллургических заводах?

2. На каком принципе основана работа насоса?

3. Какими параметрами характеризуется насосы?

4. Что представляет собой песковый насос с боковым подводом пульпы?

5. Каким образом подается пульпа в песковый насос?

6. Какие параметры песковых насосов регламентируются?

7. Из каких материалов рекомендуется изготавливать детали песковых насосов?

Лекция 12.Оборудования пыле-газоочистки

Осаждение пыли под действием силы тяжести (в ос­новном крупных частиц) происходит в пылевых каме­рах и горизонтальных газоходах.

Пылевые камеры (рисунок 19) выполняют больших размеров (их длина может достигать нескольких десятков метров). Установленные на камерах люки (для очистки и удале­ния осевшей пыли), а также во многих случаях недоста­точная плотность стен камер приводят к большому подсосу атмосферного воздуха в камеры. В результате уве­личивается объем газов, снижается концентрация SO₂ в газах (что нежелательно при дальнейшем его исполь­зовании) и др.

Для осаждения частица должна достичь дна камеры раньше, чем газовый поток вынесет ее. Самый длинный путь проходит частица, находящаяся вверху, непосредственно после входа в камеру.

Рисунок 19 - Схема пылевой камеры

Циклоны.

Циклоны являются весьма распространенным типом пылеуловителей. Уже в течение нескольких десятков лет их применяют для выделения из газовых потоков твер­дых и капельных частиц. В циклонах наиболее совершен­ных конструкций можно достаточно полно улавливать частицы размеров от 5 мкм и больше. Как было отме­чено выше, улавливание пыли в циклонах основано на использовании инерции частиц (центробежной силы).

Запыленный газовый поток обычно вводится в верх­нюю часть корпуса циклона, представляющего собой в большинстве случаев цилиндр за­канчивающийся в нижней части конусом (рисунок 20). Пат­рубок входа газа в циклон в большинстве случаев пря­моугольной формы обязательно располагают по каса­тельной к окружности цилиндрической части циклона. Газы выходят из аппарата через круглую трубу расположенную по оси циклона.

После входа в циклон газы движутся сверху вниз, вращаясь вначале в кольцевом пространстве между наружной цилиндрической поверхностью циклона и центральной выходной трубой, а затем в корпусе циклона,образуя внешний вращающийся вихрь.

При этом развиваются центробежные силы, под воз­действием которых частицы пыли (капли), взвешенные во вращающемся газовом потоке, отбрасываются к стен­кам корпуса циклона как цилиндрической, так и конической его части. Приблизившись к конусу циклона, га­зовый поток начинает поворачиваться и дви­гаться вверх к выход­ной трубе, образуя внутренний вращаю­щийся вихрь.

Рисунок 20 - Схема циклона

Частицы пыли (кап­ли), достигшие стенок циклона, перемещают­ся вместе с газами вниз, откуда через пылеотводящий патрубок выносятся из циклона.

Движение частиц пыли вниз к пылеотводящему патрубку обусловлено не только влиянием силы тяжести. В первую очередь оно вызвано тем, что газовый поток у стенок цилиндрической и конической частей корпуса циклона не только вращается, но и дви­жется вдоль оси циклона к вершине его конуса.

Поэтому циклон можно располагать не только вер­тикально конусом вниз, но наклонно, горизонтально и даже вертикально конусом вверх с движением газа снизу вверх по спирали.

Скрубберы.

Мокрые пылеуловители этого типа представляют со­бой вертикальные башни — полые или с насадкой, по ко­торым проходит газ и в которые тем или иным способом вводится жидкость.

В скрубберах с насадкой, предназначенной для об­разования большой поверхности соприкосновения жид­кости и запыленных газов, газы обычно вводят снизу и выводят сверху. Промывную жидкость по­дают сверху и выводят снизу.

На рисунке 21 показан полый скруббер. Он представляет собой вертикальный полый цилиндр из листовой стали 1 с коническим дни­щем 2. Газы вводят сверху; они проходят через распре­делительную решетку, состоящую из перфорированных секторов 4, поворачивающихся для очистки их от осев­шей пыли. Воду подают в скруббер через форсунки 3. Выходят газы из скруббера снизу; жидкость с уловлен­ной пылью выводят снизу конического дни­ща через гидравличе­ский затвор. При аг­рессивном воздействии газов корпус скруббе­ра изнутри защищают кислотостойкой футе­ровкой.

Рисунок 21 - Полый скруббер

Рукавный фильтр.

Учитывая необходимость установок рукавных филь­тров, состоящих из более крупных единиц, чем даже 20-секциоиные фильтры типа РФГ с поверхностью филь­трации 560 м². Пло­щадь фильтрации каждой секции составляет 115 м². У 20-секционного фильтра УРФМ, следовательно, площадь фильтрации равна 2300 м².

Кроме укрупнения секций, фильтры УРФМ отличаются от фильтров РФГ пневматическим встряхиванием рукавов и пневматическим управлением клапанами.

На рисунке 22 изображен 20-секционный фильтр УРФМ. Корпус фильтра выполнен из листовой стали толщи­ной 4 мм и разделен на секции, заканчивающиеся бун­керами 4. Газ в рукава входит через распределительную решетку 3, к штуцерам которой крепят нижние концы фильтровальных рукавов 13.

Размеры рукавов равны: диаметр 220 мм, рабочая длина 4020 мм. В секции имеется 42 рукава, они распо­ложены в шесть рядов по семи рукавов в ряду. Посере­дине между рядами рукавов (по три ряда с каждой сто­роны) находится площадка 2 для обслуживания рука­вов, которые изготовляют из синтетической или шерстя­ной ткани.

Рукава каждых трех рядов (21 рукав) крепят к ра­ме 12, подвешенной в свою очередь к штоку пневмоцилиндра встряхивания 10.

а — поперечный разрез; б — продольный разрез

Рисунок 22 - Общий вид укрупненного рукавного фильтра

Мокрые электрофильтры. На рисунке 23 показан мокрый электрофильтр ти­па ШМК для очистки газов от тумана серной кислоты, мышьяка и селена.

Электрофильтр ШМК представляет собой вертикаль­ный односекционный однопольный аппарат. Цилиндри­ческий корпус электрофильтра — стальной, футерован изнутри кислотоупорным кирпичом / по подслою из полиизобутилена. Крышка аппарата стальная и защищена листовым свинцом.

В верхней части корпуса находится стальная освин­цованная решетка 3, к которой подвешены свинцовые осадительные электроды 2 в виде шестигранных сот. По оси каждого шестигранника свободно подвешен освинцованный коронирующий электрод 4 звездчатого сечения, прикрепленный верхним концом к коронирующей раме и натянутый снизу грузом.

Во избежание конденсации кислоты на поверхности изоляторов их коробки снабжены электрическими нагревательными элементами. В нижней части установлена двойная газораспределительная решетка 8.

Коронирующие электроды подвешены тягами 5 к тра­версам, прикрепленным на опорных изоляторах; изоля­торы находятся в коробках 7. Тяги 5 проходят внутри кварцевых труб; на тягах установлены защитные коронирующие диски 6.

Рисунок 23 - Общий вид мокро­го трубчатого электрофильтра ШМК

В отличие от сухих электрофильтров пыль, осевшую на осадительных и коронирующих электродах, в мокрых электрофильтрах удаляют не встряхиванием, а про­мывкой.

В электрофильтре ШМК пыль (шлам) с электродов удаляют горячей водой после предварительного пропаривания электрофильтра и доведения в нем температуры до 85—90° С. Улавливаемую кислоту сливают через пат­рубок из нижней части электрофильтра.

Литература:12[526-651], 13[125-130]

Контрольные вопросы:

1. Какие типы машин используются для разливки металлов?

2. Какие металлы разливаются на карусельных разливочных машинах?

3. На каких разливочных машинах разливаются рафинированный медь и свинец?

4. Какие конструктивные особенности и разливочных машин с непрерывным и прерывистым движением карусели?

5. На каких машинах разливается цинк?

6. Для чего улавливается пыль в газовом потоке?

7. По каким принципом делятся пылеулавливающие установки?

8. Для чего применяется циклон?

9. Для чего применяется скруббер?