Классификация

2.5 Классификация

Измельчение слюды осуществляется в замкнутом цикле, т.е. материал неоднократно проходит через барабанную мельницу. Измельченный материал из мельницы поступает в классификатор, где из продукта выделяются частицы материала размерами больше допустимого предела, которые возвращаются в ту же мельницу. Частицы размером 315 мкм и меньше удаляются в слив и далее поступают в центрифугу, а частицы с размером больше 315 мкм возвращаются обратно на доизмельчение в мельницу.

Аппаратами для гидравлической классификации являются спиральные классификаторы и гидроциклоны. Первые применяются преимущественно в первой из двух или трех стадий измельчения при небольшой и средней производительности измельчительных переделов. Гидроциклоны могут устанавливаться как в первой, так и во второй стадиях измельчения, а также при доизмельчении продуктов. Гидроциклоны, используемые в качестве классификаторов, обеспечивают то же качество разделения, что и механические классификаторы, но имеют большую производительность. Достоинства гидроциклонов: высокая производительность, отсутствие движущихся частей, компактность, простота и легкость обслуживания, относительно небольшая стоимость. Выбираем в качестве классификатора гидроциклон.

Выбор типоразмеров классифицирующих аппаратов определяется принятой схемой измельчения и производительностью. При выборе гидроциклонов так же необходимо учитывать следующее:

·          гидроциклоны большего диаметра надежнее в эксплуатации, чем гидроциклоны малого диаметра. Гидроциклоны диаметром 710 мм и более рекомендуются для классификации материала по граничной крупности 100150 мкм;

·          давление «Р₀» пульпы на входе в гидроциклон при работе последнего в открытом цикле должно быть не менее 0,04 МПа, а для гидроциклонов, работающих в замкнутом цикле - не менее 0,08 МПа. [14]

Исходная пульпа подается в гидроциклон под давлением через питающую насадку 2, установленную тангенциально непосредственно под крышкой аппарата. Пески разгружаются через песковую насадку 3, а слив - через сливной патрубок 4, расположенный в центре крышки и соединенный со сливной трубой 5 непосредственно или через сливную коробку 6 (рисунок 2.5.2).

Рисунок 2.5.2. Гидроциклон: 1 - цилиндроконический сосуд; 2 - питающая насадка; 3 - песковая насадка; 4 - сливной патрубок; 5 - сливная труба; 6 - сливная коробка

Возникающая при вращении пульпы благодаря тангенциальной подаче питания центробежная сила выводит частицы из потока к наружной стенке циклона. Поскольку скорость радиальной миграции частиц пропорциональна плотности частиц и их диаметру в квадрате, то более крупные и более тяжелые частицы успевают выйти из ядра потока, а мелкие, в основной своей массе, остаются в ядре потока. В результате крупная фракция частиц выгружается через песковую насадку, а слив - через сливной патрубок и сливную трубу.

2.6 Центрифугирование

После процессов измельчения и классификации слюдяная пульпа подлежит центрифугированию - разделению в поле центробежных сил. Слюда имеет слишком высокую влажность, поэтому перед подачей в сушилку необходимо произвести отжим и снизить влажность процентов до 30. Процесс центрифугирования проводится в аппаратах, называемых центрифугами. По принципу разделения различают осадительные О, фильтрующие Ф, комбинированные К центрифуги и разделяющие сепараторы Р; по конструктивному признаку - горизонтальные Г, вертикальные В, подвесные с верхним приводом П, маятниковые М; по способу выгрузки осадка - ручная через борт Б, ручная через днище Д, саморазгружающаяся-гравитационная С, ножевая Н, шнековая Ш, вибрационная В. Выбор типа промышленной центрифуги, если неизвестен ее аналог, работающий в промышленности на том же продукте, производится на основе анализа технологических требований, предъявляемых к процессу разделения, свойств суспензии и осадка, мощности производства. В основу такого анализа положен опыт промышленной эксплуатации центрифуг.

Влияние свойств суспензии на выбор типа центрифуги показано в таблице 2.6.1.

Таблица 2.6.1 Влияние свойств суспензии и осадка на выбор типа центрифуги

Как видно из таблицы 2.6.1, пульпу с концентрацией 50% способны разделять следующие центрифуги: ОГШ, ФГШ, ФВШ, ФГП. Но последние три модели центрифуг не подходят для данного технологического процесса. Минимальный размер частиц, которые способны отделить эти центрифуги, равен 150 мкм, что недопустимо, так как большая часть измельченной слюды имеет еще меньший размер и прямиком отправится в слив. ОГШ напротив способна разделять частицы до 5 мкм. И по всем остальным критериям, приведенным в таблице 2.6.1, центрифуга ОГШ подходит, поэтому выбираем ее для процесса отжима слюдяной пульпы.

В таблице 2.6.2 приведены основные факторы, влияющие на выбор размера центрифуги. [13]

Таблица 2.6.2 Влияние заданной производительности на выбор типоразмера центрифуги

Как уже говорилось выше, при производстве слюдопластовой бумаги образуется 2 тонны слюдяной пульпы в сутки, с учетом того, что ее влажность составляет 50%, а центрифугирование проводится до влажности 30%, производительность по осадку будет равна 1,43 т/сут. В сутки установка по переработке отходов работает 7 часов, поэтому часовая производительность равна 0,2. Слюда флогопит является среднеабразивным материалом - это также следует учитывать, центрифуга ОГШ допускает абразивные свойства твердой фазы. Таким образом, предварительно выбираем одну из центрифуг ОГШ с небольшой производительностью - ОГШ-35.

На рисунке 2.6.1 приведена конструктивная схема осадительной горизонтальной шнековой центрифуги непрерывного действия.

Рисунок 2.6.1. Осадительная горизонтальная шнековая центрифуга непрерывного действия: 1 - защитное устройство редуктора; 2 - окна выгрузки осадка; 3 - кожух; 4 - питающая труба; 5 - сливные окна; 6, 11 - опоры центрифуги; 7 - штуцер отвода фугата; 8 - шнек; 9 - ротор; 10 - штуцер выгрузки осадка; 12 - планетарный редуктор

Общим конструктивным признаком центрифуг типа ОГШ (НОГШ) является горизонтальное расположение оси неперфорированного конического или цилиндроконического ротора с соосно-расположенным внутри пего шнеком. Ротор и шнек вращаются в одном направлении, но с различными скоростями, так что образующийся осадок перемещается шнеком вдоль ротора. Ротор расположен на двух опорах и приводится во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. Шнек приводится во вращение от ротора центрифуги через планетарный редуктор. Ротор закрыт кожухом, имеющим внизу штуцер для отвода осадка и фугата.

Суспензия подается по питающей трубе во внутреннюю полость шнека, откуда через окна обечайки шнека поступает в ротор. Под действием центробежной силы происходит ее разделение, и на стенках ротора осаждаются частицы твердой фазы. Осадок транспортируется шнеком к выгрузочным окнам, расположенным в узкой части ротора. Осветленная жидкость течет в противоположную сторону к сливным окнам, переливается через сливной порог и выбрасывается из ротора в кожух. Диаметр сливного порога можно регулировать с помощью сменных заслонок или поворотных шайб. Скорость вращения изменяется путем смены приводных шкивов.

Центрифуга обычно снабжена защитным устройством, которое отключает ее при перегрузке, одновременно включая световой или звуковой сигнал. В некоторых случаях центрифуги комплектуют трубой для подачи промывных жидкостей, однако поскольку промывка осадка в центрифугах рассматриваемого типа малоэффективна, ее заменяют обычно репульпацией выгружаемого осадка.

Технологический режим в центрифугах ОГШ регулируют, изменяя скорость подачи суспензии, скорость вращения ротора, диаметр сливного порога. Степень осветления фугата можно повысить, уменьшив диаметр сливного порога (увеличив длину зоны осаждения) и увеличив скорость вращения ротора; степень просушки (степень влажности) осадка - увеличив диаметр сливного порога (увеличив длину зоны сушки) и скорость вращения ротора. [10]