Распределитель пульпы

Когда говорят про распределитель пульпы, многие представляют себе простой коллектор — трубу с отводами. Но на практике, особенно при работе с высококонцентрированными магнетитовыми пульпами, эта простота обманчива. От его работы зависит равномерность загрузки на следующую стадию — скажем, на ту же промывочную магнитную сепарацию, — а значит, и стабильность качества концентрата. Если где-то поток слабее, где-то сильнее, сепаратор не выходит на паспортную эффективность, и все показатели по железу пляшут. Сам через это проходил.

Где кроется проблема равномерности

Основная головная боль — это даже не конструкция самого распределителя, хотя и она важна. Первое — это свойства самой пульпы. Вязкость, плотность, крупность частиц. На бумаге пульпа однородна, а в реальности на длинной линии подачи твердое может стремиться осесть или, наоборот, сконцентрироваться в определенной части потока. Особенно это касается тонкодисперсных фракций после измельчения. Классический распределитель пульпы с одинаковыми отверстиями в таких условиях дает разную плотность на выходах.

Второй момент — давление. Насос качает с пульсациями, это неизбежно. И если распределитель не имеет никакой буферной емкости или демпфирующего элемента, эти пульсации напрямую передаются на отводы. В итоге на сепараторы поступает то густо, то пусто. Видел ситуацию на одном из старых отечественных ГОКов, где из-за этого постоянно срабатывала защита на электромагнитах сепараторов — нагрузка скакала.

И третий, часто упускаемый из виду фактор — износ. Отверстия или патрубки, постоянно обтекаемые абразивной магнетитовой пульпой, постепенно меняют свою геометрию. Диаметр увеличивается, кромка становится неровной. Кажется, мелочь? Но через полгода-год работы распределение уже не то, что было после наладки. Приходится или менять элементы, или вносить коррективы в режим питания насоса, что тоже не оптимально.

От теории к практике: что пробовали и что сработало

Пытались решить проблему ?в лоб? — установкой регулирующих заслонок или шиберов на каждый отвод. Логика простая: прикрутил поток на одном, приоткрыл на другом — и вот она, равномерность. На деле вышло иначе. Во-первых, оператору теперь нужно постоянно мониторить и подстраивать, это лишняя человеческая зависимость. Во-вторых, любая заслонка — это место для забивания, особенно если в пульпе есть кусочки сланца или древесины. Частые простои на прочистку.

Более интересный опыт связан с переходом на распределители с внутренними завихрителями или ступенчатым изменением сечения. Идея — за счет создания контролируемых турбулентных зон внутри аппарата добиться естественного, более стабильного перемешивания потока перед раздачей. Это не панацея, но для пульп средней плотности сработало. Равномерность подачи на секции сепараторов улучшилась процентов на 15-20, судя по замерам массы концентрата с каждой секции.

Самый же стабильный результат, на мой взгляд, дало применение схемы с промежуточным приемным бачком-питателем малого объема и уже от него — раздача самотеком на несколько параллельных линий. Да, это усложнение схемы, дополнительные затраты. Но здесь распределитель пульпы работает уже в более щадящем режиме, с постоянным подпором, а не под прямым давлением насоса. Пульсации сглаживаются в самом бачке. Такое решение часто заложено в комплектные линии современных производителей, например, в автоматизированные комплексы промывочной магнитной сепарации. К слову, китайская компания ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии (сайт: https://www.jinken.ru), которая является крупным специалистом в области электромагнитно-гравитационного оборудования, в своих установках полной автоматической промывочной магнитной сепарации как раз использует подобные принципы стабилизации потока перед сепарацией. Это важно, потому что их технология направлена на замену устаревших магнитных колонн и дегидратационных баков, а для высокой эффективности такого аппарата равномерность и стабильность питания — критическое условие.

Связь с технологической цепочкой: случай с флотацией

История с распределением не ограничивается магнитной сепарацией. Был опыт на участке дообогащения, где концентрат после магнитного сепаратора шел на флотацию для удаления примесей. Там стоял свой распределитель пульпы, раздававший материал на ряд пневмомеханических камер. И тут вскрылась нюанс: для эффективной флотации важна не только равномерность объема, но и равномерность аэрации пульпы. Если распределитель создает ламинарные, слишком спокойные потоки, воздух в камеры распределяется неравномерно. Пришлось комбинировать — после распределителя ставили короткие участки с инжекторами для предварительного насыщения пульпы воздухом. Без этого флотация шла вразнобой.

Это к вопросу о том, что распределитель редко работает сам по себе. Его всегда нужно рассматривать в связке с тем аппаратом, который стоит после него. Параметры его работы должны быть заточены под конкретную технологическую задачу. Для магнитного сепаратора — одно, для флотационной машины — другое, для отсадочной машины — третье. Универсальных решений, увы, нет.

Кстати, на сайте jinken.ru в описании компании упоминается, что их оборудование, включая серию промывочных машин магнитной флотации, использует комплекс физических технологий — от электромагнетизма до пенной флотации. Это наводит на мысль, что и вопросы распределения и подготовки пульповых потоков для таких гибридных аппаратов у них должны быть проработаны особенно тщательно. Ведь когда в одном аппарате совмещаются несколько процессов, требования к качеству входящего потока только возрастают.

Материалы и обслуживание: скучная необходимость

О чем еще часто забывают при выборе распределителя? О материале. Чугун или обычная сталь — это бюджетно, но для абразивных пульп срок жизни мал. Быстрое истирание меняет гидравлику. Нержавейка лучше, но дороже. Сейчас часто идут на компромисс: корпус из обычной стали, но с внутренними вставками или футеровкой из полиуретана или резины на основе керамики. Сопротивление износу выше, и при замене меняется не весь аппарат, а только вставки. Для горняка это понятная экономика.

Обслуживание должно быть спроектировано так, чтобы его можно было провести быстро. Люки ревизии, откручивающиеся без особых усилий патрубки, возможность прочистки под давлением без полной разборки. Если для того, чтобы добраться до забитого отвода, нужно отключить всю линию на полдня и откручивать десяток болтов — это плохой проект. Идеально, когда есть возможность отсечь один канал на время прочистки, пока остальные работают.

Здесь опять можно провести параллель с философией современных производителей оборудования, которые делают ставку на автоматизацию. Если взять ту же полностью автоматическую промывочную магнитную сепарацию от Цзинькэнь, то логично предположить, что и вспомогательные узлы, включая системы распределения, в ней спроектированы с расчетом на минимальное вмешательство оператора и простоту обслуживания. В конце концов, их оборудование работает на более чем 90% магнитных железорудных рудников в Китае и поставляется в разные страны — значит, оно должно быть надежным и неприхотливым в самых разных условиях.

Вместо заключения: мысль вслух

Так что, возвращаясь к началу. Распределитель пульпы — это не арматура, а технологический узел. Его нельзя просто ?взять из каталога?. Его нужно рассчитывать или подбирать под конкретную пульпу, конкретное давление и конкретный аппарат, который стоит за ним. Иногда лучше потратить время и средства на более сложное, но правильное решение с буферной емкостью и самотеком, чем потом годами бороться с неравномерностью и простоями.

Опыт показывает, что экономия на этом узле часто выходит боком. Нестабильная подача съедает проценты выхода и качества, которые дорого вернуть. Особенно это видно на высокопроизводительных линиях, где каждый процент эффективности на вес золота.

И последнее. Сейчас много говорят про цифровизацию и датчики. Было бы неплохо видеть больше готовых решений, где распределитель пульпы оснащен простыми датчиками расхода или плотности на каждом отводе, а данные стекаются в общую систему. Чтобы не гадать на кофейной гуще, а видеть картину в реальном времени и оперативно реагировать. Пока это скорее экзотика, но, думаю, за этим будущее. Ведь если уж мы ставим полностью автоматические сепараторы, то и питание им должно быть соответствующим.