При работе гидроциклонов на различных углеобогатительных фабриках в различных точках водно-шламовой схемы ситовый состав исходной пульпы изменяется в широких пределах. Если гидроциклоны используются для классификации первичных шламов, гранулометрический состав твердого пульпы представлен более крупными частицами, чем при классификации вторичных шламов. При этом крупность слива и содержание твердого в сгущенном продукте выше в первом случае, чем во втором. Это связано с тем, что в первом случае необходимо разгрузить большее количество материала через нижний насадок. При значительном количестве твердого, разгружаемого через насадок, возможно попадание в слив частиц крупнозернистого шлама. Если даже увеличить размер нижнего насадка, часть крупных частиц попадает в слив, увлеченная восходящим потоком. Поэтому крупнозернистые материалы с целью получения тонкого слива следует классифицировать в две стадии (с перечисткой слива).

Влияние вязкости и плотности исходной пульпы

Вязкость пульпы существенного влияния на работу гидроциклона не оказывает, с увеличением фактора разделения влияние ее снижается.

С увеличением плотности твердой фазы пульпы уменьшается размер граничного зерна разделения и уменьшается содержание твердого в сливе. Поэтому гидроциклоны, работающие на антрацитовых шламах, дают лучшие технологические показатели, чем при работе на углях низкой и средней стадии метаморфизма. Для антрацитов граничное зерно разделения равно 0,08-0,15 мм, а для коксующихся углей 0,15-0,3 мм.

Влияние содержания твердого в исходной пульпе

Увеличение содержания твердого в исходном продукте требует повышения напора пульпы на входе в гидроциклон и определяет производительность гидроциклона по твердому. Со снижением содержания твердого в исходном уменьшается граничная крупность разделения. Однако при напоре более 0,1 МПа изменение содержания твердого в исходном мало влияет на конечные результаты процессов, связанных с классификацией шлама.

Принципы регулировки процесса разделения минеральных зерен в гидроциклоне

Если в сливе гидроциклона при нормальной нагрузке содержатся частицы угля крупнее заданного размера, например, при классификации вторичных шламов частицы крупнее 0,5 мм, и при этом получают сгущенный продукт с большим содержанием твердой фазы, необходимо увеличить размер нижнего насадка и, наоборот, если сгущенный продукт слишком разбавлен, размер нижней насадки следует уменьшить. К уменьшению нижней насадки необходимо прибегнуть и в том случае, если нужно повысить крупность частиц в сливе. Неполадки в работе гидроциклона связаны, в основном, с их зашламовкой. Если прекращается выдача сгущенного продукта, а слив продолжает идти, и манометр, установленный на питающем патрубке, показывает прежнее давление на входе, значит нижняя насадка зашламовалась.

Прекращение выдачи слива или резкое сокращение его количества (при изменившихся показателях манометров) указывает на зашламовку питающего патрубка.

Если стрелка манометра стоит на нуле или остановилась на некотором делении, а слив и сгущенный продукт продолжают поступать, значит забита трубка манометра и ее необходимо прочистить.

Периодическое изменение давления на входе от максимума до минимума указывают на то, что насос, подающий пульпу в гидроциклон, работает не в оптимальном режиме и его необходимо отрегулировать.

На различных обогатительных фабриках объем моечных вод и производительность насосов могут изменяться в значительных пределах. Объем воды, находящейся в обороте, определяет требуемую производительность гидроциклонов. Поскольку гидроциклоны могут давать устойчивые технологические показатели при определенном напоре на входе, то при недостаточном объеме пульпы, поступающей в аппарат, технологические показатели ухудшаются. В тех случаях, когда объем пульпы, поступающей в гидроциклон, не обеспечивает необходимого напора, следует уменьшить производительность аппарата по пульпе. Для этого на входе в гидроциклон предусмотрена задвижка, позволяющая перекрывать сечение входного патрубка и поддерживать напор в необходимых пределах.

Уменьшение сечения входного патрубка позволяет уменьшить производительность по пульпе, сохранив необходимую скорость входа пульпы в загрузочную камеру. Это обеспечивает получение требуемых технологических показателей (сгущение, осветление и размер граничного зерна разделения).

Влияние длины цилиндрической части гидроциклона

Исследованиями установлено, что действия центробежной силы на распределение частиц по крупности и плотности заканчивается после третьего витка потока материала в гидроциклоне. Следовательно, минимальная длина цилиндрической части гидроциклона должна быть не менее 3-х диаметров входного отверстия. Дальнейшее увеличение длины цилиндрической части не влияет на показатели разрешения гидроциклона.

Влияние длины конической части гидроциклона

При увеличении длины конической части гидроциклона увеличивается время нахождения материала в аппарате, тем самым удлиняется путь частиц больше крупности разделения и снижается их вероятность попадания в сливной продукт. Сливной продукт становится более тонким и, тем самым, снижается граничная крупность разделения. Следует иметь в виду, что при одном и том же диаметре гидроциклона длина его конической части зависит от угла конусности.

Не зависимо от способа классификации угольного шлама (тонкое грохочение или классификация в гидроциклонах) содержание класса 0–0,1 мм в машинном классе крупностью 0,1–3 мм должно быть не более 15 %, в классе 0,5–3 мм – не более 10 %, в классе 0,1–0,5 мм – не более 20 %.

При выборе способа классификации угольного шлама необходимо иметь в виду ту особенность, что гидроциклон работает с двумя факторами разделения (крупность и плотность), а грохот с одним (крупность) [1]. Следовательно, если необходима большая производительность (без четкой классификации), то выбирают гидроциклон, если необходима точная классификация – выбирают грохот [46]. При необходимости используется последовательная установка гидроциклона и грохота. В этом случае основная масса класса 0–0,1 мм (или меньше) уходит в слив гидроциклона, а сгущенный продукт доводится до кондиции на высокочастотных грохотах с добавлением (при необходимости) воды для разбавления исходного продукта грохота и воды для промывки надситного продукта.

Вторым технологическим показателем подготовки угольного шлама к тяжелосредному обогащению в гидроциклонах является влажность машинного класса.

Для обезвоживания полученных из угольного шлама машинных классов используются высокочастотные грохоты, которые описаны в [58–61].

Технические характеристики высокочастотных грохотов для обезвоживания угольных шламов приведены в табл. (A10), а общие виды некоторых высокочастотных грохотов на рис. 1.23, 1,26.

Рис. 1.26. Общие виды оборудования, применяемого для обезвоживания машинных классов угольного шлама перед тяжелосредным обогащением в гидроциклонах:

а – грохот вибрационный ГВВБ-32; б – грохот высокочастотный ГВЧ-41М

Известно [35], что эффективность обезвоживания угольной мелочи зависит от физико-химических свойств обрабатываемого материала и от совершенства, применяемого для обезвоживания оборудования.

Основными факторами, характеризующими способность угля удерживать влагу, являются: гранулометрический состав (пределы крупности и распределения отдельных узких классов), характер расположения частиц в массе обезвоживаемого продукта (укладка частиц в слое) и физико-химические свойства поверхности угольных частиц.

Основными факторами, характеризующими совершенство применяемого для обезвоживания оборудования, являются: фактор разделения, время обезвоживания и унос твердого с удаляемой водой.

При выборе обезвоживаемого оборудования большое значение имеют количество обезвоживаемого материала и цель, с которой он обезвоживается.