Pobierz pełna wersję artykułu

221
CUPRUM – Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud
nr 3 (76) 2015, s. 221-232
___________________________________________________________________________
Nowa konstrukcja hydrocyklonu dla modernizacji
klasyfikacji procesu wzbogacania rud miedzi
Tomasz Zachariasz, Edward Szczerba
Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice, [email protected], [email protected]
Streszczenie
W artykule przedstawiono nową konstrukcję hydrocyklonu HC500/12°ZAM-IMN, opracowanego dla potrzeb modernizacji klasyfikacji procesu wzbogacania rud miedzi. Zamieszczono
wyniki prób klasyfikacji rud miedzi, wykonanych w baterii czterech hydrocyklonów
HC500/12°ZAM-IMN, wyposażonych w system automatycznej stabilizacji i regulacji warunków pracy.
Słowa kluczowe: klasyfikacja, hydrocyklon, bateria hydocyklonów
New construction of hydrocyclone for the modernization of
classification in the beneficiation process of the copper ores
Abstract
A new construction of hydrocyclone HC500/12°ZAM-IMN, designed for the needs of
moder-nization of classification in the beneficiation process of the copper ores is presented
in the paper. The tests of classification of copper ores, were carried out in a cluster of four
hydrocyclones HC500/12°ZAM-IMN, equipped with an automatic system for the stabilisation
and control of operation conditions, and the results are presented in the paper.
Key words: classification, hydrocyclone, cluster of hydrocyclones
Wstęp
Hydrocyklony są podstawowymi urządzeniami, stosowanymi w klasyfikacji hydraulicznej. Rodzaj i wielkość hydrocyklonu dobierane są w zależności od charakterystyki
klasyfikowanej nadawy oraz wymagań technologicznych konkretnej operacji klasyfikacji. Dotychczas w KGHM Polska Miedź S.A. stosowano prawie wyłącznie krajowe
hydrocyklony produkcji Zakładów Urządzeń Przemysłowych ZAM Kęty Sp. z o.o.
Konstrukcja tych hydrocyklonów powstała w latach 60. ubiegłego wieku w Instytucie
Metali Nieżelaznych w Gliwicach i została oparta na ówczesnych możliwościach
technicznych. Te hydrocyklony, mimo przeprowadzanej modyfikacji konstrukcji, charakteryzują się stosunkowo niską skutecznością klasyfikacji oraz krótką żywotnością
urządzeń, związaną m.in. z zastosowaniem gumy lub poliuretanu jako materiału
przeciwściernego oraz służącego do wykonania dysz. Stale malejąca zawartość
składnika użytecznego w rudzie, oczekiwany wzrost przerobu rudy oraz podwyższenie
oczekiwań hut miedzi w odniesieniu do przerabianego koncentratu, stawiają przed
222
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
zakładami przeróbczymi wysokie wymagania dotyczące parametrów pracy urządzeń, ze szczególnym uwzględnieniem przygotowania w hydrocyklonach nadawy do
flotacji. Alternatywą dla krajowych producentów hydrocyklonów jest zakup nowoczesnych, lecz drogich hydrocyklonów producentów zagranicznych, np. firmy Weir Minerals – producenta hydrocyklonów Cavex®, czy Krebs Engineers
– producenta hydrocyklonów Krebs serii gMAX®. Wychodząc naprzeciw stale rosnącym wymaganiom stawianym procesom klasyfikacji hydraulicznej rud miedzi,
w 2008 r. w Instytucie Metali Nieżelaznych rozpoczęto prace nad wprowadzeniem
do przemysłowej eksploatacji hydrocyklonów zagęszczająco-klasyfikujących nowej
generacji typu HC500/12°ZAM-IMN. Celem badań było opracowanie konstrukcji
hydrocyklonu charakteryzującego się stabilną pracą, wysokimi wydajnościami,
zwiększoną ostrością klasyfikacji oraz długą żywotnością i niezawodnością pracy.
Wykonanie doświadczalnych prototypów hydrocyklonu poprzedzone badaniami,
z wykorzystaniem modelowania numerycznego (CFD) [3], zrealizowano w ZUP ZAM
Kęty Sp. z o.o. Docelowo hydrocyklon nowego typu ma zastępować dotychczas
stosowane hydrocyklony HC350 i HC500, zmniejszyć liczbę wymaganych w ciągłej
pracy hydrocyklonów, poprawić efektywność klasyfikacji i skutecznie konkurować
z urządzeniami z importu. Przeprowadzono szereg testów przemysłowych klasyfikacji materiałów o zróżnicowanych charakterystykach technologicznych (przelewy
klasyfikatorów zwojowych czy wylewy młynów domielających) w Rejonach ZWR
KGHM Polska Miedź S.A. [6]. W Rejonie ZWR Lubin pod koniec 2012 r. nastąpił
rozruch w pełni zautomatyzowanej baterii czterech hydrocyklonów HC500/12°
ZAM-IMN. Bateria była wyposażona w system automatycznej stabilizacji i regulacji
pracy ze szczególnym uwzględnieniem utrzymania optymalnego ciśnienia pracy
hydrocyklonów oraz stabilnej gęstości nadawy [7]. Po zakończonych pozytywnie
próbach klasyfikacji znacząco odmiennych produktów, hydrocyklon HC500/12°
ZAM-IMN stał się produktem handlowym, oferowanym zarówno na rynku krajowym,
jak i zagranicznych. Przy wykonawstwie urządzeń szczególną uwagę zwrócono na
optymalne wyłożenie przeciwścierne hydrocyklonów, wykonanie dysz z innowacyjnych materiałów kompozytowych na bazie węglika krzemu, prostotę wymiany i pełną
zamienność podzespołów hydrocyklonów danego typu oraz łatwość i krótki czas
wymiany elementów szybko zużywających się. Wykorzystanie nowych układów
klasyfikacji rud miedzi w hydrocyklonach w ostatecznym rozrachunku prowadzić ma
do zmniejszenia strat składnika użytecznego w odpadach, co jest jednym z głównych celów strategii działania KGHM Polska Miedź S.A. W artykule przedstawiono
wyniki przemysłowych prób klasyfikacji w hydrocyklonach nowego typu
HC500/12°ZAM-IMN, jednak szczególną uwagę zwrócono na nowatorskie rozwiązania w konstrukcji przedmiotowych urządzeń, znacznie odbiegające od konstrukcji
dotychczas wykorzystywanych hydrocyklonów klasyfikujących.
1. Innowacyjność konstrukcji hydrocyklonu klasyfikująco-zagęszczającego nowego typu HC500/12°ZAM-IMN
Podczas projektowania nowej konstrukcji hydrocyklonu HC500/12°ZAM-IMN brano
pod uwagę następujące aspekty, które powinny zostać spełnione podczas jego produkcji i późniejszej przemysłowej eksploatacji:
223
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
1. Wzrost konkurencyjności nowoczesnych hydrocyklonów klasyfikująco-zagęszczających HC500/12°ZAM-IMN w odniesieniu do aktualnie stosowanych rozwiązań zagranicznych,
2. Uproszczenie produkcji baterii hydrocyklonów i obniżenie kosztów wytwarzania,
3. Znaczne podwyższenie żywotności urządzeń,
4. Zapewnienie wzrostu skuteczności procesów klasyfikacji w hydrocyklonach,
5. Wzrost ostrości rozdziału w nowym hydrocyklonie,
6. Rozszerzenie zakresu osiąganego ziarna podziałowego,
7. Wzrost wydajności hydrocyklonu,
8. Zastąpienie kilku typów hydrocyklonów jednym rodzajem hydrocyklonu
– wiąże się to ze zmniejszeniem liczby pracujących hydrocyklonów w zakładzie i uproszczeniem gospodarki częściami zamiennymi,
9. Obniżenie kosztów eksploatacji urządzeń,
10. Uproszczenie i usprawnienie wymiany części zamiennych i szybko zużywających się.
Mając na uwadze powyższe założenia, zmianie uległa przede wszystkim konstrukcja samego hydrocyklonu nowego typu w odniesieniu do obecnie stosowanych
hydrocyklonów HC500.
1.1. Dobór parametrów konstrukcyjnych dla hydrocyklonu klasyfikująco-zagęszczającego nowego typu HC500/12°ZAM-IMN
Średnica części cylindrycznej hydrocyklonu jest głównym parametrem wpływającym
na wielkość stycznej prędkości nadawy i zmiany ciśnienia pracy urządzenia. Dla
nowego hydrocyklonu przyjęto średnicę części cylindrycznej D = 500 mm. Wielkość
ta umożliwia skuteczną pracę hydrocyklonu w szerokim zakresie ziarna podziałowego i wydajności. Stosunek wysokości części cylindrycznej H do jej średnicy D;
H/D=1. W dotychczas stosowanych rozwiązaniach konstrukcyjnych hydrocyklonów
przyjmuje się, że wielkość H/D=0,5-2,0 [1, 5]. Aby zachować optymalną prędkość
strugi nadawy przy przejściu z części cylindrycznej do stożkowej dla nowego typu
hydrocyklonu, należy zapewnić odpowiednio wysokie ciśnienie nadawy na wejściu,
na poziomie 0,10-0,15 MPa. Kąt zbieżności części stożkowej hydrocyklonu zasadniczo wpływa na wydajność oraz technologiczne skutki pracy urządzenia. Dla hydrocyklonów klasyfikujących przyjmuje się kąt zbieżności 20-30°, natomiast dla zagęszczających 8-16°. Aby połączyć właściwości klasyfikujące hydrocyklonu nowego typu
z zaletami zagęszczania, zastosowano kąt zbieżności części stożkowej 12°. Dotychczas taki kąt stosowano dla krajowych hydrocyklonów HC200 i HC350. Dysza
wlotowa jest przejściem pomiędzy rurociągiem nadawczym o przekroju kołowym
a prostokątnym otworem wlotowym do części cylindrycznej hydrocyklonu. W nowym
rozwiązaniu przyjęto stosunek wysokości do szerokości otworu prostokątnego dyszy
wlotowej 3:1. Z uwagi na modyfikację kształtu prostokątnego otworu dyszy wlotowej,
dla każdego rozmiaru dyszy wlotowej przynależy odpowiedni kształt głowicy cylindrycznej. Konstrukcja dyszy przelewowej i wylewowej hydrocyklonu nowego typu
HC500/12°ZAM-IMN zasadniczo nie uległa zmianie w stosunku do dotychczas stosowanych rozwiązań.
224
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
1.2. Innowacyjna technologia wykonania hydrocyklonu klasyfikująco-zagęszczającego nowego typu HC500/12°ZAM-IMN
Technologia wykonania hydrocyklonu HC500/12°ZAM-IMN znacząco odbiega od
wykonawstwa aktualnie wykorzystywanych hydrocyklonów. Na (rys. 1) przedstawiono konstrukcję hydrocyklonu klasyfikująco-zagęszczającego nowego typu
HC500/12°ZAM-IMN.
Rys. 1. Hydrocyklon HC500/12°ZAM-IMN
Hydrocyklon HC500/12°ZAM-IMN składa się z następujących zespołów i elementów (rys. 2):
1. Zespołu głowicy cylindrycznej z przynależną jej wymienną dyszą wlotową
– poz. 1,
2. Zespołu stożka górnego – poz. 2,
3. Zespołu stożka dolnego – poz. 3,
4. Dyszy wylewowej z zamkiem mocującym dyszę wylewową do zespołu
stożka dolnego – poz. 4,
5. Dyszy przelewowej – poz. 5,
6. Kolana przelewu – poz. 6.
Rys. 2. Budowa hydrocyklonu HC500/12°ZAM-IMN
225
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
Do wykonania ochrony przeciwściernej wnętrza hydrocyklonu wykorzystano materiał kompozytowy na bazie węglika krzemu. Zarówno głowica cylindryczna, jak
i zespół stożka górnego i dolnego stanowią odrębne, zespolone konstrukcje stalowo-kompozytowe o grubości płaszcza stalowego 3 mm oraz grubości wykładziny
20 mm. Rezygnacja z wykonywania oddzielnych wykładzin przeciwściernych, montowanych w stalowym płaszczu hydrocyklonu na rzecz zespolonych elementów,
skutkuje pewną szczelnością hydrocyklonu podczas pracy, uproszczonym montażem urządzeń a przede wszystkim, pełną zamiennością poszczególnych zespołów
pomiędzy hydrocyklonami tego samego typu. Dysze: wlotowa, przelewowa i wylewowa wykonywane są również z kompozytu na bazie węglika krzemu. Zastąpienie
gumy lub poliuretanu materiałem kompozytowym znacznie wydłużyło okres żywotności i prawidłowej pracy technologicznej przedmiotowych hydrocyklonów nowego
typu. Średnio żywotność gumowego wyłożenia przeciwściernego hydrocyklonu
określa się na poziomie 8800 godzin pracy, natomiast kompozyt zapewnia 3-krotnie
dłuższą żywotność na poziomie 26 000 godzin pracy. Narażona na najszybsze zużycie ścierne dysza wylewowa w wykonaniu gumowym wytrzymywała do 3500 godzin pracy, dysza kompozytowa zachowuje swoją geometrię do 9000 godzin pracy.
Żywotność dyszy wlotowej w wykonaniu kompozytowym dochodzi do 17 000 godzin
pracy, natomiast dyszy przelewowej do 26 000 godzin pracy. Podane okresy prawidłowej pracy odnoszą się do klasyfikacji rud miedzi, czyli materiałów o stosunkowo
wysokiej abrazyjności. Na fot. 1-2 pokazano zespolone konstrukcje głowicy cylindrycznej i zespół stożka hydrocyklonu HC500/12°ZAM-IMN, natomiast na fot. 3-4
dysze hydrocyklonu w wykonaniu kompozytowym.
Fot. 1. Zespolona stalowo-kompozytowa konstrukcja głowicy cylindrycznej hydrocyklonu
Fot. 2. Zespolona stalowo-kompozytowa konstrukcja stożka górnego hydrocyklonu
226
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
Fot. 3. Kompozytowa dysza wlotowa hydrocyklonu
Fot. 4. Kompozytowa dysza wylewowa hydrocyklonu
Mając na uwadze usprawnienie procedury wymiany lub czyszczenia zatkanej dyszy wylewowej hydrocyklonu zaprojektowano i wykonano innowacyjny system montażu przedmiotowej dyszy. Operacja wymiany dyszy wykonywana jest przez jednego pracownika. Z połączenia kompozytowej dyszy wylewowej z zespołem stożka
dolnego wyeliminowano kłopotliwe w eksploatacji połączenia śrubowe na rzecz
dźwigniowego zacisku wykonanego ze stali nierdzewnej. Zasada działania uchwytu
dyszy wylewowej została przedstawiona na fot. 5-7. Uchwyt ten stosowany jest dla
hydrocyklonów nowego typu HC500/12°ZAM-IMN oraz HC350/12°ZAM-IMN i zapewnia pełną szczelność hydrocyklonu oraz jego niezawodną pracę.
227
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
Fot. 5. Dysza wylewowa w pozycji roboczej (uchwyt zamknięty)
Fot. 6. Zwolniony zacisk mocowania uchwytu dyszy wylewowej
Fot. 7. Zacisk w pozycji wymiany (czyszczenia) dyszy wylewowej
Dla potrzeb wymiany zużytej dyszy wylewowej, czyli takiej, której średnica otworu
jest ponad 10 mm większa od średnicy otworu nowej dyszy, należy po wcześniejszym
odcięciu zasilania nadawą danego hydrocyklonu w baterii, zwolnić dźwignie zapięć,
228
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
odchylić uchwyt dyszy wraz z dyszą, a następnie wyjąć dyszę z uchwytu
i wymienić na nową. Podczas zamykania uchwytu dyszy wylewowej czynności należy wykonać w odwrotnej kolejności. Po wymianie dyszy na nową zaleca się wykonanie kontrolnej regulacji zapięcia dyszy, w celu zachowania pełnej szczelności
układu [10].
2. Przemysłowe próby klasyfikacji w hydrocyklonie nowego typu
HC500/12°ZAM-IMN w technologii wzbogacania polskich rud miedzi
W 2012 r. w KGHM Polska Miedź S.A. O/ZWR Rejon Lubin zabudowano i uruchomiono przemysłową baterię 4 hydrocyklonów HC500/12°ZAM-IMN, wyposażoną
w układ automatycznej stabilizacji i regulacji warunków pracy. Nadrzędnym celem
tego układu było utrzymanie podczas pracy stałej, optymalnej wielkości ciśnienia
pracy hydrocyklonów oraz stabilnej gęstości nadawy w rząpiu. Utrzymanie stałego
ciśnienia pracy hydrocyklonu realizowane jest przez włączanie (zmniejszenie ciśnienia) lub odcinanie (wzrost ciśnienia) pracujących hydrocyklonów w baterii. Elementem wykonawczym są zainstalowane przed wlotem do każdego hydrocyklonu zasuwy nożowe, współpracujące z siłownikami pneumatycznymi. Taki układ sterowania
musi być połączony z układem stabilizacji poziomu w rząpiu nadawczym, uniemożliwiającym nadmierne przepełnienie lub opróżnienie rząpia. Stabilizacja gęstości
nadawy odbywa się przez dodawanie odpowiedniej ilości wody do rząpia [7].
Przedmiotowa bateria dzięki możliwości bezkolizyjnego przełączania rurociągów
nadawczych, umożliwiała klasyfikację dwóch, znacznie różniących się charakterystyką technologiczną produktów, czyli przelewów klasyfikatorów zwojowych (materiał o zagęszczeniu w zakresie 1160-1190 g/dm3) lub wylewu młyna domielającego
(materiał o bardzo wysokim zagęszczeniu rzędu 1400-1500 g/dm3 z niewielką możliwością jego rozrzedzenia w rząpiu). Przelewy hydrocyklonów stanowiły nadawę na
flotację główną piasków i ze względu na optymalne wzbogacanie flotacyjne powinny
być pozbawione klasy +0,2 mm. Podczas prób klasyfikacji najważniejszą sprawą był
dobór zarówno optymalnego ciśnienia pracy w hydrocyklonach, jak i wyposażenie
przedmiotowych urządzeń w odpowiednie rozmiary dysz. Na fot. 8 pokazano baterię
4xHC500/12°ZAM-IMN podczas pracy.
Fot. 8. Bateria 4HC500/12°ZAM-IMN podczas pracy w Rejonie ZWR Lubin
229
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
W tabelach 1 i 2 przedstawiono wyniki analiz sitowych produktów klasyfikacji
wraz z efektywnością klasyfikacji EC (ostrością rozdziału), odpowiednio dla przelewu
klasyfikatora zwojowego i wylewu młyna domielającego, dla optymalnych warunków
klasyfikacji i przy optymalnym doborze rozmiarów dysz: wlotowej, przelewowej
i wylewowej [2]. Efektywność klasyfikacji w hydrocyklonie EC liczono w oparciu
o zależności (1) dla górnej granicy klasy ziarnowej, stanowiącej 80% przelewu hydrocyklonu (P80), wg wymagań obowiązujących w KGHM Polska Miedź S.A.
O/ZWR.
EcP80 
Zp  D  Zw  G
100
(1)
gdzie:
ZP – zweryfikowany wychód (%) przelewu hydrocyklonu,
D – zawartość (%) ziaren drobnych w przelewie hydrocyklonu,
ZW – zweryfikowany wychód (%) wylewu hydrocyklonu,
G – zawartość (%) ziaren grubych w wylewie hydrocyklonu.
Wychody zweryfikowane to wychody z analiz sitowych z uwzględnieniem poprawek korekcyjnych, wynikających m. in. ze zmian uziarnienia produktów w trakcie
przebiegu procesu, błędów pobrania prób i błędów przy wykonaniu analiz sitowych.
Tabela 1. Wyniki klasyfikacji w hydrocyklonie HC500/12°ZAM-IMN przelewu klasyfikatora
zwojowego (N – nadawa, W – wylew, P – przelew)
Wyniki analizy sitowej
Wychody
Uzysk klasy
[%]
zweryfikowane [%]
ziarnowej w
EC(P80)
N
W
P
N
W
P
wylewie [%]
[%]
3,86
4,91
0,00
100,00
4,00
4,80
0,00
11,51 14,65 0,00
100,00
11,70 14,50
0,00
21,29 27,10 0,00
100,00
20,90 27,40
0,00
30,43 38,73 0,00
100,00
95,10
30,60 38,60
0,00
6,60
8,14
0,96
96,89
6,40
8,30
1,00
5,17
3,30 12,03
50,14
5,30
3,20
12,00
11,78
21,10
3,20
87,00 21,14 3,17 87,01
100
100
100
100
100
100
3
Gęstość W = 1790
Gęstość P = 1072 g/dm
3
Gęstość N = 1188 g/dm
3
g/dm
Zweryfikowany wychód produktów: ZP = 21,43%, ZW = 78,57%
Wielkość ziarna podziałowego d(50) = 0,047 mm, Ciśnienie pracy hydrocyklonu p = 0,112 MPa
Dysza wlotowa dO = 125 mm, dysza przelewowa dP = 175 mm, dysza wylewowa dW = 60 mm
Klasa ziarnowa [mm]
0,334-0,300
0,300-0,200
0,200-0,150
0,150-0,100
0,100-0,075
0,075-0,045
0,045-0,000
Σ
230
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
Tabela 2. Wyniki klasyfikacji w hydrocyklonie HC500/12°ZAM-IMN wylewu młyna
domielającego (N – nadawa, W – wylew, P – przelew)
Wyniki analizy
Wychody
Uzysk klasy
sitowej [%]
zweryfikowane [%]
ziarnowej w
EC(P80)
N
W
P
N
W
P
wylewie [%]
[%]
1,44
2,10
0,00
100,00
0,90
2,44
0,00
44,79 62,40 6,40
95,51
44,85 62,35 6,39
45,38
24,30 16,92 43,54 24,91 16,49 43,27
49,30
72,20
20,50 13,34 31,17 19,49 14,02 31,43
2,33
1,33
4,51
39,13
2,40
1,28
4,49
1,00
0,57
1,93
39,21
0,80
0,71
2,00
6,04
3,10 12,45
35,17
6,25
2,96 12,41
100
100
100
100
100
100
3
Gęstość W = 1766
Gęstość P = 1257 g/dm
3
Gęstość N = 1467 g/dm
3
g/dm
Zweryfikowany wychód produktów: ZP = 31,44%, ZW = 68,56%
Wielkość ziarna podziałowego d(50) = 0,075 mm, Ciśnienie pracy hydrocyklonu p = 0,133 MPa
Dysza wlotowa dO=125 mm, dysza przelewowa dP=175 mm, dysza wylewowa dW =80 mm
Klasa ziarnowa [mm]
0,500-0,300
0,300-0,200
0,200-0,150
0,150-0,100
0,100-0,075
0,075-0,045
0,045-0,000
Σ
Podczas klasyfikacji przelewu klasyfikatora zwojowego przy wykorzystaniu hydrocyklonu HC500/12°ZAM-IMN otrzymano o około 3,5% wyższą efektywność klasyfikacji na poziomie EC(P80) = 95,10%, w odniesieniu do poprzednio stosowanych
hydrocyklonów HC500. Przelewy hydrocyklonów pozbawione były klasy +0,2 mm.
Optymalne ciśnienie pracy hydrocyklonów wynosi p = 0,112 MPa przy montażu dysz
o średnicach: wlotowa 125 mm, przelewowa 175 mm i wylewowa 60 mm. W przypadku klasyfikacji trudniejszego materiału, czyli wylewu młyna domielającego uzyskano efektywność klasyfikacji EC(P80) = 72,20%. Nadawa charakteryzuje się niekorzystną, wysoką zawartością klasy 0,1-0,3 mm na poziomie prawie 90%. Optymalne
wyniki klasyfikacji uzyskano przy wyższym ciśnieniu pracy hydrocyklonów p =
0,133 MPa i dla dysz wylewowych o większych średnicach 80 mm. W przelewie
hydrocyklonów nie zanotowano zawartości klasy +0,3 mm, natomiast zawartość
klasy +0,2 mm wynosi 6,4% wychodu przelewu. Reasumując, hydrocyklony klasyfikująco-zagęszczające nowej konstrukcji typu HC500/12°ZAM-IMN prawidłowo klasyfikują materiały o różnych charakterystykach technologicznych, zgodnie z surowymi warunkami pracy w KGHM Polska Miedź S.A.
Podsumowanie
W ramach realizacji projektu kluczowego nr POIG.01.03.01-24-019/08 pt. „Nowe
technologie oraz nowe konstrukcje maszyn i urządzeń do wzbogacania i metalurgicznego przerobu surowców mineralnych” powstał innowacyjny, przemysłowy układ
klasyfikacji w bateriach hydrocyklonów klasyfikująco-zagęszczających nowego typu
HC500/12°ZAM-IMN, wyposażony w nowoczesny, automatyczny system stabilizacji
i regulacji pracy. Zastosowanie materiałów kompozytowych na bazie węglika krzemu
do wykonania zarówno wyłożenia przeciwściernego wnętrza hydrocyklonu oraz jego
dysz znacząco wydłużyło żywotność przedmiotowych hydrocyklonów. Wykonawstwo
231
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
poszczególnych podzespołów hydrocyklonów w postaci trwale zespolonych części
stalowo-kompozytowych, z uwagi na pełną zamienność między hydrocyklonami
danego typu, znacznie upraszcza gospodarkę częściami zamiennymi w zakładach
przeróbczych, przy zapewnieniu pełnej szczelności układu. Jednoosobowy system
wymiany dyszy wylewowej, oparty na zacisku dźwigniowym, wyraźnie skraca
i upraszcza wymianę tej dyszy. Z uwagi na to, że najczęściej wymienianym elementem w hydrocyklonie jest właśnie dysza wylewowa, wyeliminowanie z jej montażu
zanieczyszczanych klasyfikowanym materiałem połączeń śrubowych skutkuje eliminacją występujących w wielu przypadkach niepotrzebnych, dodatkowych, czasochłonnych operacji przy jej wymianie, takich jak m.in. odpalanie lub odcinanie zniszczonych śrub. Z uwagi na zastosowanie do hydrocyklonu o średnicy części cylindrycznej 500 mm, części stożkowej o kącie zbieżności 12° oraz odpowiedni dobór
parametrów pracy i dysz, osiągnięto obniżenie ziarna podziałowego d(50) do wielkości 0,03 mm. Takie ziarno podziałowe (osiągane dotychczas w krajowych hydrocyklonach HC350 i mniejszych) umożliwia zastosowanie hydrocyklonu
HC500/12°ZAM-IMN do klasyfikacji materiałów o niższej granulacji. W zależności od
doboru dysz oraz ciśnienia podawanej nadawy, wydajność pojedynczego hydrocyklonu HC500/12°ZAM-IMN kształtuje się w granicach 1,5-7,0 m3/min i jest 2-3 razy
większa od uzyskiwanej dla typowych hydrocyklonów HC350. W przedmiotowym
hydrocyklonie uzyskuje się zagęszczenia wylewów w zakresie 1400-1900 g/dm3.
Krajowe rozwiązania baterii hydrocyklonów HC500/12°ZAM-IMN stanowią konkurencyjne rozwiązanie w odniesieniu do droższych urządzeń zagranicznych. Hydrocyklony nowej konstrukcji typu HC500/12°ZAM-IMN mogą być stosowane w zakładach przeróbczych klasyfikujących materiały różnego pochodzenia, takich jak: rudy
miedzi, cynku, ołowiu i innych metali, muły węglowe i drobniejsze sorty węgla surowego oraz inne surowce mineralne [4, 8, 9].
Bibliografia
[1] Nowak Z., 1970, Hydrocyklony w przeróbce mechanicznej kopalin. Wyd. Śląsk, Katowice.
[2] Szczerba E., Wieniewski A., Łuczak R., Mańka A., Zachariasz T., 2013, Sprawozdanie
IMN nr 7155/13, Badania innowacyjnego układu klasyfikacji w hydrocyklonach klasyfikująco-zagęszczających w technologii wzbogacania rud miedzi.
[3] Wieniewski A., Skorupska B., Szczerba E., Woch M., Mańka A., Updating of classification in non-ferrous metal ore processing plants, AGH Journal of Mining and Geoengineering, 2013, vol. 2, nr 2, s. 63-80.
[4] Wieniewski A., Szczerba E., Łuczak R., Zachariasz T., Cichy K., 2013, Sprawozdanie
IMN nr 7132/13 z realizacji podzadania 2.1. Badania nad możliwością zastosowania
nowego typu urządzeń do klasyfikacji w procesie wzbogacania rud metali i innych surowców, zadania 2. Badania i opracowanie nowych konstrukcji maszyn i urządzeń do
procesu klasyfikacji i wzbogacania surowców mineralnych i wtórnych, projektu kluczowego nr POIG.01.03.01-24-019/08 Nowe technologie oraz nowe konstrukcje maszyn
i urządzeń do wzbogacania i metalurgicznego przerobu surowców.
[5] Wieniewski A., Szczerba E., Zachariasz T., Hydrocyklony zagęszczająco-klasyfikujące
nowego typu. Rudy i metale nieżelazne, 2012, nr 10, s. 663-666, Wyd. Sigma-Not, Warszawa.
[6] Wieniewski A., Szczerba E., Zachariasz T., Łuczak R., Gramała J., Cichy K., 2011,
Sprawozdanie IMN nr 6937/11 z realizacji podzadania 2.3. Badania nad opracowaniem
nowej konstrukcji hydrocyklonów zagęszczająco-klasyfikujących, zadania 2. Badania
i opracowanie nowych konstrukcji maszyn i urządzeń do procesu klasyfikacji i wzbogacania
232
T. Zachariasz, E. Szczerba, Nowa konstrukcja hydrocyklonu…
___________________________________________________________________________
[7]
[8]
[9]
[10]
surowców mineralnych i wtórnych, projektu kluczowego nr POIG.01.03.01-24-019/08 Nowe technologie oraz nowe konstrukcje maszyn i urządzeń do wzbogacania
i metalurgicznego przerobu surowców.
Wieniewski A., Szczerba E., Zachariasz T., Łuczak R., Mańka A., Steczkowski J., Tomaka W., Woch M., 2013, Sprawozdanie IMN, nr 7124/13, Opracowanie i wdrożenie innowacyjnych układów klasyfikacji w hydrocyklonach klasyfikująco-zagęszczających.
Wieniewski A., Zachariasz T., Szczerba E., Łuczak R., 2014, Sprawozdanie IMN
nr 7262/14 z realizacji podzadania 2.1.1. Badania przemysłowe nowej konstrukcji hydrocyklonów zagęszczająco-klasyfikujących, zadania 2. Badania i opracowanie nowych
konstrukcji maszyn i urządzeń do procesu klasyfikacji i wzbogacania surowców mineralnych i wtórnych, projektu kluczowego nr POIG.01.03.01-24-019/08 Nowe technologie
oraz nowe konstrukcje maszyn i urządzeń do wzbogacania i metalurgicznego przerobu
surowców.
Zachariasz T., Szczerba E., Szczepaniak K., 2015, Sprawozdanie IMN nr 7365/15, Badania nad możliwością wykorzystania hydrocyklonów nowego typu HC500/12°ZAM-IMN
dla poprawy klasyfikacji mułów węglowych w ZPMW KWK Pniówek.
ZUP ZAM Kęty Sp. z o.o., 2015, Dokumentacja techniczno-ruchowa hydrocyklonu
HC500/12°ZAM-IMN. Materiały producenta.