Сгустители с центральным приводом

Лекция №3 Аппаратура для отделения жидкого от твердого

На гидрометаллургических заводах сгущение применяют для осветления растворов, а фильтрование — для снижения влаги в продукте (кеках, растворах и др.). Очищен­ный, осветленный раствор перекачивают на электролиз, а осадок направляют в пирометаллургическое производство. Сгущение и фильтрование широко используют для обезвоживания сырья во многих отраслях промышленности. Эти процессы осуществляются в сгустителях, фильтрах, центрифугах и сушилках.

Выбор типа обезвоживающего оборудования определяется физическими свойствами обезвоживающей суспензии, условиями компоновки и эксплуатации оборудования на той или иной фабрике и металлургическом заводе.

Аппараты (механизмы), в которых осуществляется процесс сгущения (осветления) пульп, называются сгустителями (отстойниками). Тради­ционный сгуститель представляет собой цилиндрический резервуар (чан), в центре которого медленно вращается устройство, перемешивающее осевшие твердые частицы пульпы к центру, на разгрузку.

По расположению приводного механизма сгустители делят на два типа: с центральным приводом и боковым (периферийным). Сгустители с центральным приводом разделяют на машины легкого и тяжелого ти­пов. Первые бывают одноярусные и многоярусные (до пяти ярусов) в за­висимости от числа перегребающих устройств, установленных на валу привода. Основные параметры сгустителя — внутренний диаметр и высо­та чана.

На рисунке 10 представлен сгуститель легкого типа, предназначенный для работы на сравнительно легких материалах, используемый преиму­щественно на мелких обогати­тельных фабриках и гидроме­таллургических заводах. Мно­гоярусные сгустители работа­ют в глиноземном производ­стве алюминиевых заво­дов.

Перегребное устройство же­стко закреплено на вертикаль­ном валу 15 и состоит из трех-четырех граблин 9, несущих ряд косопоставленных гребков. Граблины установлены под не­большим углом к горизонту (5-12 °) и поддерживаются растяжками, посредством которых регулируют угол наклона граблин. Вращение перегребному устройству передается от двигателя посредством двигателя через зубчатый и червячный редукторы, расположенные на опорной раме 5.

Загрузку пульпой осуществляют через загрузочную воронку 7, внутри которой установлена решетка, предохраняющая аппарат от попаданий в чан случайных предметов (щепы, тряпок и пр.). Осевший сгущенный материал непрерывно перегребается и перемещается гребками к разгрузочной воронке 12, из которой насосами или самотеком поступает на дальнейшее обезвоживание. Для предохранения сгустителя от забивания сгущенным материалом на крестовине 14 закреплены мешалки (ножи); непрерывно вращаясь, они разрыхляют уплотненный материал. Осветленная жидкость (верхний слив сгустителей) собирается в кольцевой сливной желоб 6. При обезвоживании концентратов этот слив (вода) направляется на вторичное использование в обогащении, а осветленные раст­воры гидрометаллургического производства на дальнейшую технологическую переработку.

1 — подъемный механизм; 2 — червячная передача; 5-двигатель; 4 -щит управления; 5 - опорная рама-мост; 6 -сливной желоб;

7-загрузочная воронка; 8 — чан; 9 — граблина; 10 — запорный кран; 11 — патрубок; 12 — разгрузочная воронка; 13 —мешалка; 14 - крестовина; 15 -вертикальный вал; 16 – растяжка; 17 —устройство для погашения пены

Рисунок 10 - Сгуститель с центральным приводом

Опорная рама 5 представляет собой жесткую сварную конструкцию опирающуюся на верхний фланец чана 8, изготовленного из листовой углеродистой стали (при работе на нейтральных пульпах) или из нержа­веющей кислотостойкой стали. Чаны сгустителей легкого типа изготовляют также деревянными из наиболее прочной и стойкой сосновой или лиственичной клепки. Во избежание возможной течи клепку тщательно пригоняют, используя для этого шпунты и стягивают стальными банда­жами круглого или прямоугольного сечения. Деревянные чаны обладают высокой стойкостью при работе в агрессивных средах. Многолетний опыт эксплуатации в гидрометаллургии цинка показывает, что деревянные чаны служат 20—25 лет при незначительных эксплуатационных рас­ходах. В связи с этим следует отметить неоправданную недооценку дерева как агрессивностойкого конструкционного материала для изготовления баковой аппаратуры, особенно в условиях дефицита нержавеющей стали. В сгустителях, работающих на агрессивных пульпах все детали перегребного устройства защищают листовым свинцом или износостойкой резиной. На цинковых заводах детали этого устройства изготовляют из титанового сплава. Металлические чаны также защищают резиной, карагелитовой мастикой или полиизобутиленом, а для защиты от абразивного исти­рания дополнительно футеруют кислотостойким кирпичом. Таким кирпичом футеруют и железобетонные чаны.

Сгустители оснащают специальным подъемным механизмом, предназначен­ным для предохранения перегребного уст­ройства и привода сгустителя от поломок при возможных перегрузках аппарата. На рисунке 11 показана кинематическая схема унифицированного механизма подъема для сгустителей машиностроительного за­вода «Труд» диаметром 12, 15 и 18 м.

Рисунок 11 - Кинематическая схема подъемного механизма

Подъемный механизм закрытой конструкции расположен внутри чу­гунной стойки, прикрепленной к корпусу червячной передачи 2, привода сгустителя. Узел подвески вала 8 состоит из подъемного винта 5 диамет­ром 100 м с трапецеидальной нарезкой, шарнира б и подпятника с двумя упорными шарикоподшипниками. Червяки изготовляют из стали 45 с вы­сокой чистотой обработки, а червячные колеса — из чугуна С418-36. Ве­нец колеса червячной передачи привода делают бронзовым.

Сгустители тяжелого типа (тяжелые сгустители) с центральным при­водом существенно отличаются от сгустителей легкого типа по конструк­ции и расположению привода по конструкции и закреплению перегреб­ного устройства. Представление о тяжелом сгустителе дает рисунок 12, на котором схематически показан аппарат диаметром 18 м.

а —общий вид; б — опорная головка; в — сечение гребковой фермы;

1 — чан; 2 — гребковая ферма; 3 — загрузочная коробка; 4 — ведущая рама (вал); 5 — чугунная опорная.головка; б — привод; 7 — питательная труба;

8 — сливной желоб; 9 — разгрузочная труба; 10 — ременная передача;

11 — червячный редуктор; 12 — ухо для крепления ведущей рамы; 13 — ведущая шестерня; 14 — смазочная трубка; 15 — основание головки стойки;

16 — опорное кольцо с зубчатым венцом; 17- шариковый подпятник;

18 — шарнир крепления гребковой фермы к ведущей раме; 19 — упор

Рисунок 12 - Сгуститель с центральным приводом на колонне

Приводной механизм расположен на железобетонной колонне, на чу­гунной опорной головке 5. Вращение гребковым фермам передается че­рез жесткую вертикально расположенную пространственную раму пря­моугольного сечения. Рама жестко прикреплена к опорной головке. Фер­мы гребковые, треугольного поперечного сечения, каждая соединена с ведущей рамой 4 при помощи двух шарниров 18. Шарнирное крепление позволяет фермам поворачиваться и несколько приподниматься в случае подпрессовывания осевшего материала. Подъем происходит под углом около 45°, равным углу наклона оси шарниров, расположенных в острых углах фермы. У прямого угла размещен упор 19. Гребки имеют слегка криволинейную форму и расположены с таким расчетом, чтобы равно­мерно перекрыть всю площадь осаждения. Каждый гребок захватывает и подгребает к центру сгустителя осадок, сгруженный соседним гребком.

Привод состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, чер­вячного редуктора и зубчатой передачи с внутренним зацеплением. Роль вертикального вала выполняет ведущая рама 8. Большой момент сопротивления рамы прямоугольного сечения во много раз превышает момент сопротивления сечения круглого вала и обеспечивает передачу большого крутящего момента, возникающего при сгущении тяжелых вязких ма­териалов.

Ведущая шестерня 13 закреплена на валу червячного колеса консольно и опирается на два конических роликоподшипника, воспринимающих радиальную и осевую нагрузки. Зубчатый венец отлит из легированной стали заодно с опорным поворотным кольцом 16, к которому прикреп­лена ведущая рама привода. Опорное кольцо опирается на подпятник, со­стоящий из свободно уложенных стальных шариков в кольцевой проточ­ке основания головки — стойки 15. Неуравновешенные горизонтальные усилия от гребковых ферм воспринимаются шариками и передаются стойке через кольцевой выступ. Сопряжение опорного кольца и стойки снабжено уплотнением, защищающим подпятник от проникновения гря­зи и пыли.

Этот сгуститель отличается от обычного сгустителя легкого типа бо­лее сложной конструкцией, особенно приводного механизма, большой массой и сравнительно высокой стоимостью. Наиболее сложной в изго­товлении и дорогой деталью является опорное кольцо с внутренним зуб­чатым зацеплением. Известно, что эту конструкцию эффективно приме­няют зарубежные предприятия цветной металлургии.

На одном из никелевых заводов Кубы работают сгустители диамет­ром 114 м с двумя длинными и двумя короткими гребковыми фермами, расположенными соответственно по одной оси—диаметру. Таким обра­зом горизонтальные усилия от гребков взаимно уничтожаются, подпятник теоретически разгружается от боковых нагрузок/Привод этих уникаль­ных сгустителей сходен с приводом машины, представленной на рис. 159. Разница в том, что у кубинского сгустителя зубчатый венец внутреннего зацепления диаметром 3000 мм сопряжен с четырьмя ведущими шестер­нями, одновременно вращающимися от электродвигателя 10 кВт через ременную, зубчатые и червячные передачи.

В последние годы отечественной промышленностью начато производ­ство тяжелых сгустителей с центральным приводом диаметром 50 м, предназначенных для работы в зимних условиях под открытым небом, так как низкая ферма может свободно вращаться под ледяной коркой.

Привод сгустителя (рисунок 13) имеет два двигателя мощностью по 2,5 кВт, два зубчатых и два червячных редуктора и зубчатую передачу с внешним зацеплением. По сравнению с передачей, имеющей внутреннее зацепление, последняя более надежна в работе, проще и дешевле в из­готовлении и эксплуатации. Зубчатый венец отлит заодно с кольцом 3, опирающимся на кольцевой подпятник 4, собранный из стальных шари­ков, изготовляемых для подшипников качения. Подпятник расположен в проточке опорного литого кольца 9, уложенного на торце железобе­тонной колонны диаметром около 1500 мм. На кольце 3 подвешены че­тыре гребковые фермы; две длинные и две короткие, расположенные под углом 90°. Привод размещен на сварной жесткой раме 10.

В центральной части сгустителя гребки закреплены на вертикальных стойках, а стойки - на гребковых фермах. Такое крепление уменьшает при перегрузках крутящий момент, необходимый для перегребания осадка.

1 — трубчатый вал; 2 — опорная плита; 3 — кольцо; 4— кольцевой подпятник; 5 — ведущая шестер­ня; 6 —.корпус червячного редуктора; 7—редуктор; 8 — двигатель; 9 — опорное кольцо; 10 —опор­ная рама привода; 11 — червячный редуктор

Рисунок 13 - Привод сгустителя диаметром 50 м

Литература:1осн. [147-149], 4 осн. [273-282], 1 доп.

Контрольные вопросы

1. В каких целях применяют сгущение на гидрометаллургических заводах?

2. Приведите основные параметры сгустителя.

3. Что представляет собой перегребное устройство сгустителя легкого типа?

4. Каким образом осуществляется загрузка пульпы в сгуститель с центральным приводом?

5. Из какого материала изготавливаются чаны сгустителей легкого типа?

6. Где располагается приводной механизм сгустителя тяжелого типа?

Дата добавления: 2014-01-11