3430

Дробление, измельчение, грохочение и подготовка руд к обогащению

Конспект

География, геология и геодезия

Введение Процессы дробления, измельчения и грохочения широко применяются в производственной деятельности человека, в народном хозяйстве. В настоящее время в мире ежегодно дробится и измельчается более двух миллиардов тонн полезных ископаемых, а по ч...

Русский

2012-10-31

6.18 MB

357 чел.

Введение

Процессы дробления, измельчения и грохочения широко применяются в производственной деятельности человека, в народном хозяйстве. В настоящее время в мире ежегодно дробится и измельчается более двух миллиардов тонн полезных ископаемых, а по числу занятых людей, производства, использующие дробление и измельчение минерального сырья, стоят на втором месте, уступая лишь сельскому хозяйству. Можно отметить, что 1/20 часть всей вырабатываемой электроэнергии расходуется на данные процессы.

Наиболее широко процессы дробления, измельчения и грохочения применяются в следующих отраслях промышленности:

1. Горная промышленность – включает добычу и обогащение полезных ископаемых;

2. Строительная промышленность – дробление руды, природного камня с целью получения щебня для производства строительных материалов и дорожного покрытия;

3. Металлургия – дробление богатых руд и флюсов перед процессом плавки;

4. Химическая промышленность – дробление угля на коксохимических заводах перед коксованием;

5. Пищевая промышленность – мукомольные комбинаты, измельчение сахарной свеклы и др.;

6. Медицинская промышленность – подготовка растительного и химического сырья.

Поскольку в настоящее время в процесс переработки все чаще вовлекается бедное сырье с тонкой и крайне неравномерной вкрапленностью ценного компонента, развитие технологии процессов дробления, измельчения и грохочения является чрезвычайно актуальным. Добиться повышения эффективности  данных процессов можно за счет внедрения нового дробильно-измельчительного и классифицирующего оборудования с большей производительностью и меньшей энергоемкостью, позволяющего добиваться селективного раскрытия минеральных сростков.

Задачи курса:

1. Изучение теоретических основ процессов дробления, измельчения и грохочения;

2. Изучение устройства, области применения, принципа действия и условий эксплуатации основного дробильно-измельчительного и классифицирующего оборудования;

3.  Изучение принципов построения и расчета схем дробления, измельчения и грохочения;

4. Выбор и расчет оборудования для дробления, измельчения и грохочения.     

Основные понятия и определения

В процессе первичной переработки на обогатительной фабрике, минеральное сырье подвергается ряду последовательных и взаимосвязанных операций, которые можно разделить на четыре группы:

1. Подготовительные

2. Основные обогатительные

3. Вспомогательные (обезвоживание, сгущение и сушка)

4. Процессы производственного обслуживания (водо-, воздухо- и электроснабжение, транспортировка руды и продуктов и т.д.).

К подготовительным процессам относят операции дробления, измельчения, направленные на раскрытие ценных компонентов и доведение материала до крупности, необходимой в процессе обогащения. А так же операции грохочения и классификации, применяемые для разделения полученной механической смеси по классам крупности.

Дроблением, измельчением называют процесс разрушения твердых тел под действием внешних сил, направленных на преодоление сил внутренноего сцепления частиц.

Процесс характеризуется уменьшением линейных размеров кусков (зерен) дробимого материала. Основным количественным показателем процесса дробления, измельчения является степень дробления (i), оцениваемая как отношение максимального зерна до дробления (Dmax) к максимальному зерну после дробления (dmax):

;

Грохочением называют процесс разделения сыпучих материалов по крупности на поверхностях с калиброванными отверстиями.

Основной характеристикой процесса является показатель эффективности грохочения (Е), определяющийся как отношение массы подрешетного продукта (а) к массе этого же класса, содержащейся в исходной руде (б).

;

Классификацией называется процесс разделение тонкоразмерных смесей на узкие фракции относительно скорости падения в водной или воздушных средах.

Комплекс вышеперечисленных операций, а именно дробление и грохочение, измельчение и классификация называется рудоподготовкой, при этом изменение химического состава руды не происходит, изменяется только гранулометрический состав исходного материала.

Задачи рудоподготовки:

1. Раскрытие зерен ценного компонента, путем доведения сырья до крупности, соответствующей размеру вкрапленности, пригодного для переработки известными методами.   

2. Получение готового продукта заданной крупности для дальнейшего использования в народном хозяйстве (строительная  промышленность).

Поскольку сырье, поступающее на обогатительные фабрики, имеет куски критического размера (для открытых горных выработок 1200-1500 мм, для подземных 600-800 мм), процесс дробления и измельчения проводят в несколько стадий. Технологически грамотно процессы дробления сопровождать операциями грохочения, а процессы измельчения операциями классификации. При этом соблюдается так называемый  принцип Чеччота, не дробить ничего лишнего, своевременно выводить из процесса готовый по крупности класс, что исключает переизмельчение продукта, экономит электроэнергию и увеличивает срок службы футеровочных плит дробилок и мельниц.

Графическое отображение операций подготовки руды к обогащению называют схемой рудоподготовки. Эти схемы различны и многообразны.

Выбор схемы зависит от следующих факторов:

1. Исходной и конечной крупности продукта;

2. Размера вкрапленности основного и сопутствующих ценных компонентов;

3. Физико-механических особенностей руды (насыпная плотность, абразивность, влажность, показатели дробимости и измельчаемости);

4. Имеющегося технологического оборудования.

Правильный выбор схемы рудоподготовки снижает себестоимость продукта, повышает качество концентрата и показатель извлечения.

Грохочение

 Грохочение – разделение продуктов по классам крупности путем просеивания через одно или несколько сит, иначе можно сказать – классификация материала на просеивающих поверхностях.

Исходный материал

Подрешетный продукт, «-»

Надрешетный

продукт, «+»

             

Рис. 1. Распределение материала в процессе грохочения

Материал, поступающий на грохочение, называется - исходным; остающийся на сите – надрешетным, «верхним» или «+» продуктом (классом); проходящий через отверстия  сита – подрешетный  «нижним» или «-» (рис. 1).

Материал, прошедший через сито с большими отверстиями (11) и оставшийся на сите с меньшими отверстиями (12) называется классом крупности.

Крупность класса обозначают тремя способами (рис. 2):

1. -l1 + l2   или –d1 + d2   -20 +10 мм

2)  l1   -l2   или  d1 - d2   20 – 10 мм

3)  l2 - l1  или  d2 - d1   10 – 20 мм

Наиболее широкое применение при обозначении продуктов грохочения руд получил первый способ. Третий обязателен при грохочении углей (ГОСТ-2093-69).

20

10

5

+20 мм

-20+10мм

-20+10 мм

-10+5 мм

-5+0 мм

Рис. 2. Порядок записи выделенных при грохочении классов

При последовательном просеивании материала на n-ом количестве сит получают n+1 количество продуктов. Причем один из продуктов просеивания служит исходным сырьем для последовательного просеивания (рис. 2).

Последовательный ряд размеров отверстий сит, применяемых при грохочении, называется шкалой грохочения или классификации.

Отношение размеров отверстий сменных сит называется модулем шкалы грохочения или классификации.

При крупном и среднем грохочении модуль чаще всего равен 2.

 100; 50; 25; 12,5 и т. д.        

Для мелких сит, применяемых для ситового анализа ситовых навесок, применяется меньший модуль (М).

0,400; 0,280; 0,200; 0,140; 0,100; 0,074

 

Классификация процессов грохочения

Операции грохочения широко применяются в практике обогащения и по технологическому назначению их можно разделить на пять групп:

1. Вспомогательное грохочение – применяется в схемах рудоподготовки для выделения готового по крупности продукта, в том  числе:

предварительное - перед дроблением (рис. 3.а);

контрольное или поверочное – после операций дробления для контроля крупности дробленного продукта (рис. 3.б);

совмещенное, когда обе операции соединяются в одну (рис. 3.в).

Рис. 3. Грохочение в сочетании  с дроблением: а – предварительное; б – контрольное; в – совмещенное

 2. Подготовительное – для разделения материала на несколько классов крупности, предназначенных для последующей раздельной обработки.

Такое грохочение необходимо перед процессами гравитации и электромагнитной сепарации, поскольку требуется строго выдерживать по крупности класса и продукты, поступающие  в обогатительные аппараты.

 3. Самостоятельное грохочение – для выделения классов, представляющих собой готовые продукты, отправляемые потребителю. Например, выделение определенных классов крупности при использовании в дорожном строительстве. Эту операцию также называют механической сортировкой.

 4. Обезвоживающее грохочение (обесшламливание на грохотах) - для удаления основной массы воды, содержащейся в руде после ее промывки, или для отделения суспензии от конечных продуктов (при сепарации в тяжелой среде).

 5. Избирательное грохрочение – применяется для выделения класса крупности отличающегося от общей массы материала содержанием ценного компонента или другими показателями. Например, различия в твердости,  крепости или форме кусков ценных компонентов и пустой породы. Данный  процесс также принято называть рудоразборкой.

 По условиям работы грохота операции грохочения подразделяются на несколько видов соответственно  крупности наибольших кусков в исходном питании и размерам отверстий просеивающих поверхностей. В зависимости от этих условий различают: предварительное (удаление негабаритов), крупное, среднее, мелкое и тонкое грохочение (таб. 1).

Таблица 1

Условное обозначение операций грохочения

Наименование операции

Диаметр зерна в питании, мм

Размер отверстия сетки грохота, мм

Предварительное (удаление негабаритов)

+1500

Размер отверстия сетки равен ширине приемной пасти дробилки крупного дробления

Крупное

-1500+300

300-100

Среднее

-300+100

100-25

Мелкое

-100+10

25-5

Тонкое

-10

5-0,05

На некоторых предприятиях применяют особо тонкое грохочение на ситах с размером отверстий до 0,045 мм (сортировка абразивного зерна и шлифовальных порошков, рассев проб при ситовом анализе).

Рабочая (просеивающая) поверхность грохота

 Рабочей поверхностью грохота называют плоскую, реже цилиндрическую или коническую поверхность, имеющую отверстия, на которой осуществляется процесс рассева материала по классам крупности.

В качестве рабочей поверхности используют колосниковые решетки; листовые сита (решета), выполненные из перфорированной стали и проволочные сетки.

Конструкция просеивающей поверхности зависит от технологического назначения грохота и условий его работы.

 Колосниковые решетки. Применяют  крупного, реже среднего грохочения как в неподвижных, так и в подвижных грохотах.

Решетки собираются из стержней или колосников, располагающихся параллельными рядами, и скрепляются поперечными балками (рис. 4).

Рис. 4.  Общий вид колосниковой решетки

Размер отверстий решетки (l) определяется шириной щели в свету между колосниками. Размер отверстий   не менее 50 мм.

Чаще всего колосниковые решетки собираются на обогатительных фабриках подручных материалов, поэтому форма сечения может быть самой разнообразной (рис. 5).

Для грохочения крупнокускового материала применяют решета, собранные из сварных металлических балок, защищенных от износа сменными плитами из марганцовистой стали. Средний срок службы ≈ 2500 ч.

Рис. 5.  Формы сечений колосников

 Листовые сита (решета) – применяют в подвижных грохотах, предназначенных для среднего и мелкого грохочения. Они представляют собой стальные листы с проштампованными или просверленными отверстиями различной формы (рис. 6).

Рис. 6. Формы и расположение отверстий в листовых ситах: а – круглые; б – квадратные; в, г, д, е  – щелевидные  

Чаще всего используют круглые и щелевидные отверстия.  Листовые сита (решета) с квадратными и круглыми отверстиями стандартизованы.

Например, квадратные отверстия имеют размеры: 5; 6; 13; 14; 16; 20 …….. 150 мм.

Круглые отверстия имеют  диаметр:    7; 12; 15; 18; 20 ……….. 95 мм.

Толщина листа (h)  для сит с отверстиями больше 10 мм равна 4-6 мм; для сит с отверстиями 30-60 мм -  8-10 мм.

Изготовляют сита из сталей разных марок и сплавов. Чаще всего применяются листовые  сита с размерами отверстий 10-80 мм. Срок службы листовых решет ≈ 700 ч (при непрерывной работе). Этот срок может быть увеличен при наплавке твердого сплава на рабочую поверхность или на кромки ячеек (рис.7).

l

Рис. 7. Виды наплавки твердых сплавов на поверхность сетки

В настоящее время на обогатительных фабриках широко применяют решета, выполненные из резины или полиуретанового каучука. Изготовляют  с квадратными, круглыми или треугольными отверстиями размером 3-20 мм, методом прессования (рис. 8). Толщина резинового листа 3-6 мм. При работе с глинистыми материалами для уменьшения заиливания отверстия могут иметь трапециевидную форму.

Рис.8. ПолиурРис. 8. Полиуретановые просеивающие поверхности фирмы «MULTOTEK»

Применяют резиновые листовые сита при грохочении абразивного материала, углей, алмазов. Срок службы данных поверхностей ≈ 2000 ч.; при работе с углем ≈ 2 года.

 Проволочные сетки (проволочные сита) – состоят из стержней (проволок), пересекающихся под прямым углом и образующих квадратное или прямоугольное отверстия размером от 25 до 0,04 мм.

В качестве расходного материала может быть использована стальная, латунная, медная, бронзовая или никелевая проволока.

Различают тканые сетки, сборные из канилированных (рифленых) проволок и сварные, в которых проволоки в местах пересечения сваривают.

 1. Тканые сетки изготавливают двух типов:

а) простого (полотняного) плетения – при котором каждая проволока основы (продольная) переплетается с каждой проволокой утка (поперечной) (рис.. 9.а);

б) саржевого плетения – при котором проволоки основы и утка переплетаются через две проволоки, применяют для самых мелких сеток 0,074-0,04 мм (рис. 9.б).

Рис. 9. Тканые сетки: а – простого плетения; б – саржевого плетения

2. Сборные сетки – составляют из канилированной (волнистой) предварительно рифленой проволоки. В соответствии с ГОСТом 3306-70 сетки могут быть:

а) частичной рифленые ( ЧР) – проволоки утка имеют рифления (изгиб) в местах переплетения,  проволоки основы не изгибаются (рис. 10.а);

б) рифленые (Р) – проволоки  основы и утка имеют изгиб в местах переплетения (рис. 10. б);

с) сложно рифленые (С) – проволоки основы и утка имеют дополнительные изгибы по сторонам ячейки (рис. 10.в).

 

Рис. 10. Сборные сетки из рифленой проволоки: а – частично рифленые; б – рифленые; в – сложно рифленые

При грохочении влажных материалов применяют серпантинные сетки – продольно изогнутые проволоки, образующие квадратные отверстия. Каждая проволока может колебаться отдельно и тем самым очищать отверстия сетки от налипшего материала.

Существуют аналоги применения вместо металлической проволоки капроновых нитей (повышенный срок эксплуатации, меньше шума).

Срок службы проволочных сит зависит от износостойкости и диаметра проволок, размера отверстий сетки, производительности грохота, крупности, плотности и абразивности материала, а также способа крепления сита. В среднем:  для сеток с размером отверстий до 13 мм  срок эксплуатации около 25 дней; для сеток с большими отверстиями   порядка 25-40 дней.

Коэффициент живого сечения

Все просеивающие поверхности характеризуются коэффициентом живого сечения, т.е. отношением площади отверстий сетки в свету к ее общей площади, выраженное в %.

    Для проволочных сеток с квадратными  отверстиями коэффициент живого сечения равен

 С прямоугольными (щелевидными) отверстиями:

,

где: λ, , b  – длина и ширина отверстия, мм;

       a – диаметр проволоки, мм.

В общем можно отметить, что коэффициент живого сечения проволочных сеток равен  L ≈ 70-80%.

Для колосниковых решеток коэффициент живого сечения  обычно не превышает 40% и определяется по формуле:

   

Для листовых решет коэффициент живого сечения равен 40-50% и определяется:

с квадратными отверстиями    с круглыми отверстиями

 , %     , %

 где:  n- количество отверстий на 1 м2 решета;

        λ - сторона ячейки, мм;

        d – диаметр круглых отверстий, м.

Независимо от вида поверхности, чем выше коэффициент живого сечения тем больше просеивающая способность, однако тем меньше срок службы.

Гранулометрический  состав минерального сырья

и продуктов обогащения

Обрабатываемое на обогатительной фабрике минеральное сырье и получаемые из него продукты представляют собой сыпучие материалы, представленные различными по размерам кусками минералов и их сростков.

Если говорить о размере единичных кусков, то при определении истинного размера исходят из его формы, массы или плотности.

1. Размер кусков сферической (или шарообразной) формы принимают равным диаметру шара, в который впишется данное зерно

        dk = dш    

2. Размер кусков кубической формы определяют как длину ребра куба, в который вписывается кусок

      l

    l  dk = l

3. Для кусков неправильной формы диаметр определяют по двум или трем линейным измерениям, вписав его в параллелепипед

                               b

                l              ;           

                                h               ;                

4. Кроме этого размер куска можно определить через эквивалентный диаметр

           

где: G – масса зерна, кг;

                 δ – плотность, кг/м3.

 

Крупность всей массы сыпучего материала оценивают по гранулометрическому составу.

 Гранулометрическим составом называют соотношение массовых содержаний зерен различной крупности, входящих в состав полезного ископаемого. Гранулометрический состав материала определяют посредством анализов:

1. ситового – путем рассева на ситах на классы крупности, для материалов крупнее 0,04 мм;

2. седиментационного – путем разделения материала на фракции по скорости падения частиц в жидкой среде, для материала крупностью от 50 до 5 мк;

3. микроскопического – путем измерения частиц под микроскопом и классификации их на группы в узких границах определенных размеров для материалов крупностью менее 50 мк.

Определение гранулометрического состава руды необходимо для осуществления контроля процессов грохочения, дробления и измельчения. А так же для определения эффективности работы классификаторов. Наиболее распространенный способ определения гранулометрического состава – ситовой анализ.

Ситовой анализ

 Ситовой анализ – рассев сыпучего материала, с целью определения его гранулометрического состава, через стандартный набор сит и определение процентного содержания остатка на каждом из них по отношению к массе исходной пробы.  

При этом диаметр зерна определяется размером отверстия, через которое оно проходит.

Материал крупнее 25 мм рассеивается на качающихся горизонтальных грохотах или (значительно реже) ручных ситах. Мельче 25 мм – на лабораторных ситах.  Достоверность анализа зависит в первую очередь от массы пробы, метода ее отбора и точности проведения анализа.

Максимальная масса М (кг) пробы руды для гранулометрического состава рассчитывается по  формулам

 

 

где d – размер максимального зерна, м

               k- коэффициент, зависящий от однородности состава

В зависимости от требуемой точности анализа и влажности исходного материала ситовой анализ может выполняться сухим, мокрым и комбинированным способом.

Если не требуется особая точность и материал невысокой влажности (т.е. не слипается), применяют сухой способ рассева. Осуществляется он при помощи механического встряхивателя. Он состоит из набора сит, корпуса, приводного механизма, сообщающего ситам качательные движения в горизонтальной плоскости. Порция материала, засыпанного на верхнее сито, просеивается на классы. Нижний класс собирается в поддоне. Время рассева принимают 10-30 мин. Продолжительность зависит от влажности и крупности материала. Мелкий и влажный материал требует большего времени просеивания. Остаток на каждом сите взвешивают в точность до 0,01 г на технических весах.

Операция просеивания как крупного, так и мелкого материала считается законченной, если при контрольном просеивании (вручную) в течение 1 мин масса материала, прошедшего через сито, не будет превышать 1% от массы материала, оставшегося на сите. Потери при проведении анализа не должны превышать 1% от массы исходной пробы.

При наличии в пробе значительного количества мелкого материала и необходимости повышенной точности анализа пробу рассеивают комбинированным способом. Для этого пробу засыпают на сито, например, 0,063 мм, и отмывают шламы слабой струей воды до тех пока, пока промывочная вода не станет прозрачной. Остаток на сите высушивают, взвешивают, по разности масс определяют массу отмытого шлама. Высушенный остаток помещают на верхнее сито и рассеивают сухим способом, включая и самое мелкое, на котором отмывался шлам. Подрешетный продукт этого последнего сита прибавляют к полученной ранее массе отмытого шлама.

Результаты ситового анализа записываются в таблицу, подобную табл. 2. Вычисляют средний диаметр зерен в классе и суммарные выхода, представляющие сумму выходов всех классов крупнее (суммарный выход по плюсу) и мельче (суммарный выход по минусу) отверстий данного сита.

Таблица 2

Результаты ситового анализа (пример записи)

Класс крупности, мм

Средний диаметр

в классе

Частный выход, γ

Суммарный выход, %

гр

%

по плюсу

по минусу

1

2

3

4

5

6

-20+10

15

45,0

18,00

18,0

100

-10+5

7,5

60,0

24,0

42,0

82

-5+2,5

3,75

30,0

12,0

54,0

58

-2,5+1,25

1,88

25,0

10,0

64,0

46

-1,25+0,63

0,94

40,0

16,0

80,0

36

-0,63+0

0,31

50,0

20,0

100,0

20

итого

5,35

250,0

100,0

-

-

Средний диаметр зерна в классе определяется как среднее арифметическое из двух предельных размеров зерен, составляющих данный класс. Средневзвешенный диаметр всей смеси зерен определяется по формуле:

dcp = ;

где d1, d2, … dn  - средний диаметр зерен в классе (колонка 2);

γ1, γ2, … γn – выход соответствующих классов, % (колонка 4).

Полученное значение средневзвешенного диаметра вносится в таблицу (колонка 2, строка итого).

Характеристики крупности

 Характеристикой крупности называется графическое изображение  гранулометрического состава сыпучего материала.

Характеристики крупности строят в прямоугольной системе координат: частные – по выходам отдельных классов и суммарные (кумулятивные) – по суммарным выходам классов.

При построении частной характеристики  по оси абсцисс откладывают величины отверстий сит, применявшихся при ситовом анализе, а по оси ординат – выхода соответствующих классов в процентах. При этом характеристики могут быть построены  на большем, меньшем или среднем диаметре зерна в классе, а также  можно указать весь класс крупности – столбиковая диаграмма (рис. 11).

Диаметр зерна, мм

10

20

20

10

5

2,5

0

г

Диаметр зерна, мм

10

20

20

10

5

2,5

0

г

Рис. 11. Частные характеристики крупности: а – на большем диаметре класса; б - на  меньшем диаметре класса; в – на среднем диаметре класса; г – столбиковая диаграмма

 Суммарную характеристику крупности строят как обыкновенную кривую, описываемую уравнением y=f(d), при этом по оси абсцисс откладывают диаметры зерен соответствующие меньшему диаметру в классе крупности, по оси ординат суммарный выход класса «по плюсу» или «минусу» в процентах (рис. 12).

Рис. 12. Характеристики крупности: 1 – «по плюсу»; 2 – «по минусу»

Суммарные характеристики «по плюсу» могут быть выпуклыми, вогнутыми и прямолинейными. Выпуклая кривая характеризует преобладание крупных зерен в смеси, вогнутая – мелких зерен. Прямолинейная характеристика свидетельствует о равномерном распределении в материале зерен различной крупности.

По кривой суммарной характеристики можно определить выход любого класса крупности. Для этого необходимо на оси абсцисс найти точки соответствующие искомым диаметрам зерен и поднять из них перпендикуляры до пересечения с кривой суммарной характеристики, из точки пересечения провести прямую параллельную оси (х) до пересечения с осью (у). Точки пересечения с осью (у)  укажут процентное содержание зерен искомого диаметра в смеси. Разность между двумя значениями есть процентное содержание класса.   

При построении суммарных характеристик крупности в широком диапазоне крупностей зерен материала отрезки на оси абсцисс в области мелких классов получаются весьма малого размера, что затрудняет построение и использование характеристик. Приходится строить непомерно большие графики. Чтобы избежать этого недостатка, суммарные характеристики строят в системе координат с полулогарифмической или логарифмической шлаками. Полулогарифмическая суммарная характеристика крупности строиться в системе координат (lg x;y), где х=l – размер отверстий сита, у – суммарный выход классов.

Преимущество полулогарифмической кривой, по сравнению с обыкновенной кривой у=f(d), состоит в том, что расстояния между соседними значениями величин отверстий сит на оси абсцисс в области мелких зерен увеличиваются, а в области крупных – сокращаются, что позволяет правильно отсчитывать выхода мелких классов при обычном размере графика.

Если набор сит, применяемых для ситового анализа, имеет постоянный модуль (М=2), то построение полулогарифмической характеристики значительно упрощается, так как отрезки на оси абсцисс будут одинаковой величины, поскольку каждый отрезок на оси абсцисс между соседними ситами равен lgМ (табл. 3). При построении характеристики за lgМ  можно принять произвольный отрезок (рис. 13).

Таблица 3

Разница между логарифмами размеров смежных сит при М=2 (пример)

№ сит

Размеры отверстий сит, мм

Логарифмы размеров отверстий сит

Разность между логарифмами размеров отверстий смежных сит

1

ll

lg ll

-

2

llМ

lg ll + lgМ

(lg ll + lgМ) - lg ll = lgМ

3

llМ2

lg ll +2 lgМ

(lg ll +2 lgМ) - (lg ll + lgМ) = lgМ

4

llМ3

lg ll +3 lgМ

(lg ll +3 lgМ) - (lg ll +2 lgМ)= lgМ

В отличие от обыкновенных кривых суммарной характеристики, левая ветвь полулогарифмических кривых не доходит до ординаты, соответствующей выходу 100%, так как этому выходу по оси абсцисс соответствует lg0= - ∞.

   

Рис. 13. Полулогарифмические суммарные характеристики крупности: 1 – «по плюсу»; 2 – «по минусу»

Эффективность процесса грохочения

Для количественной оценки полноты отделения мелкого материала от крупного при грохочении введено понятие эффективности (точности) грохочения.

Эффективностью грохочения (Е) называется выраженное в процентах или долях единицы отношение веса подрешетного продукта (а) к весу нижнего класса в исходном материале (б).

;

Эффективность грохочения также можно определить как извлечение нижнего класса в подрешетный продукт.

Исходный материал

Q11

Надрешетный

продукт

Q33

Подрешетный продукт

Q22

Рис. 14. Схема грохочения к определению эффективности грохочения

Рассмотрим баланс материала при грохочении (рис. 14), где Q – вес (масса) материала;   β – содержание нижнего класса.

Q1=Q2+Q3

Введем следующие обозначения:

Q1β1/100 – масса нижнего класса в исходном материале;

Q1, Q2,, Q3  - масса исходного, подрешетного и надрешетного продуктов;

β1, β2, β3   - содержание нижнего класса в исходном, подрешетном и надрешетном продуктах, %

Эффективность грохочения согласно определению будет

 

E=Q2 : Q1β1/100 ·100 = Q2/Q1β1·104

Однако для определения эффективности грохочения по данной формуле необходимо знать веса исходного материала и подрешетного продукта, что достаточно трудновыполнимо при непрерывном процессе переработке на обогатительной фабрике. Поэтому  отношение весов Q2/Q1=γ (выход подрешетного продукта) определяют по содержанию нижнего класса  в исходном материале и надрешетном продукте.

Для вывода  расчетной формулы составим уравнения баланса

Q1=Q2+Q3                                                         баланс материала            [1]

Q1β1/100 = Q2 + Q3β3/100            баланс нижнего класса   [2]

Выразим Q1β1 из [2] уравнения и Q3 из [1]

 

Q1β1 = 100·Q2 + Q3β3                                                                                                [3]

 Q3 = Q1 - Q2                                                                            [4]

Подставим [4] выражение в [3].

 

Q1β1 = 100·Q2 + (Q1 - Q23                                                                                    

Q1β1 = 100·Q2 + Q1β3 - Q2β3

 Q1β1 - Q1β3 = 100·Q2  - Q2β3

Q11 - β3) = Q2(100 - β3)

Выразим  γ (выход подрешетного продукта) как  выражение -  Q2/Q1

 

Q2/Q1 = 1 - β3)/ (100 - β3)                                                         [5]

Подставим выражение [5] в уравнение эффективности грохочения получим в окончательном виде формулу для определения эффективности грохочения по нижнему классу

E = [ (β1 - β3) / (100 - β3) ·β1] · 104 , %.

где  β1– содержание нижнего класса в исходном материале, %;

                β3 – содержание нижнего класса в надрешетном продукте, %.

Содержание нижнего класса определяют тщательным рассевом проб исходного материала и надрешетного продукта на ситах с отверстиями той же величины и формы, что и на сите грохота, эффективность работы которого определяют.

В некоторых случаях результаты грохочения оценивают упрошено - по содержанию нижнего класса в надрешетном продукте (β3), т.е. по так называемому «замельчению». Если этим способом пользуются для целей текущего контроля операции грохочения при относительно постоянном или мало меняющемся содержании  нижнего класса в исходном материале (β1), то результаты контроля будут достаточно хорошо характеризовать работу грохотов. Поскольку каждому «замельчению» надрешетного продукта соответствует определенное извлечение данного класса в подрешетный продукт. При колеблющемся в значительных пределах содержании нижнего класса в исходном материале оценка по «замельчению» дает только качественную характеристику операции грохочения и не позволяет судить о полноте выделения в подрешетный продукт нижнего класса.

Факторы, влияющие на эффективность грохочения

Главными технологическими показателями процесса грохочения материала являются: производительность грохота, «замельченность» надрешетного продукта и эффективность грохочения.

Значение эффективности грохочения определяется и обуславливается действием ряда факторов, которые можно разделить на две основные группы:

  1. Факторы, зависящие от физико-механических свойств грохотимого материала (относительный размер зерен в исходном питании; форма зерна, влажность материала и т.д.);
  2. Конструктивно-механические факторы (размеры грохота и режим его эксплуатации).

Рассмотрим факторы первой группы.

1. Влияние относительного размера зерна на эффективность грохочения.

l

1

2

d

Рис. 15. Процесс рассева

сыпучих продуктов

Просеивание зерен нижнего класса сыпучего материала сквозь сито можно рассматривать как процесс, состоящий из двух стадий:  1) зерна нижнего класса должны пройти сквозь слой зерен верхнего класса, чтобы достигнуть поверхности сита; 2) зерна нижнего класса должны пройти через отверстия сита (рис. 15). Осуществлению обеих стадий помогает соответствующий характер движения короба грохота, приводящий слой материала на сите в разрыхленное состояние и освобождающий сито от зерен, застрявших в его отверстиях.

При встряхивании короба в слое зерен, лежащем на сите наблюдается процесс сегрегации (расслоение по крупности), способствующий прохождению зерен нижнего класса к поверхности сита и их прохождению через отверстия.

Зерна, диаметр которых меньше чем 0,75l, легко проходят через слой материала, достигают поверхности сита и проходят через его отверстия. Такие зерна принято называть «легкими». Количество этих зерен не виляет на эффективность рассева материала.

Зерна, диаметр которых приближается к диаметру отверстия сетки (0,75l<d<l) могут испытывать определенные трудности при прохождении через слой материала и отверстия сета. И эта трудность прохождения прогрессивно возрастает по мере приближения диаметра зерен к величине отверстий  сита. Такие зерна называют «трудными».

Зерна диаметром больше отверстия сита, но меньше его полуторного размера (l<d<1,5l )концентрируются, в основном, на поверхности сита и   затрудняют проникновение в его поверхности нижнего класса. Кроме  того, зерна, близкие по диаметру к величине отверстий сита, но больше их, легко застревают в отверстиях и «заслепляют» сито. Такие зерна называют «затрудняющими».

Зерна,  диаметр которых больше полуторной величины отверстий сита, не оказывает существенного влияния на перемещение  зерен к поверхности сита. В то время как содержание  в исходном материале «трудных» и «затрудняющих» зерен напрямую связано с показателем эффективности грохочения. Чем выше содержание этих зерен, чем ниже эффективность грохочения.

2. Влияние влажности  материала на процесс грохочения. 

Всю влагу в процессе грохочения принято делить на:

-  внешнюю (гравитационную) влагу, покрывающую пленкой поверхность зерен материала;

- внутреннюю (капиллярную), находящуюся в порах и трещинах;

- химически связанную.

Вода, находящаяся в порах и трещинах зерен, а также химически связанная, на процесс грохочения влияния не оказывает. Например, грохочение некоторых каменных углей практически невозможно при влажности их 6%, так как влага, в основном представлена поверхностными пленками, в то же время  сильно пористые бурые угли просеиваются даже при влажности до 45%.

Заметное влияние на эффективность грохочения оказывает внешняя влага, особенно при грохочении на ситах с мелкими отверстиями. Внешняя влага вызывает слипание мелких частиц зерен между собой, налипание их на крупные куски и замазывание отверстий сит вязким материалом. Кроме того, вода смачивает проволоки сита и может, под действием сил поверхностного натяжения, образовывать пленки, затягивающие отверстия. Все это препятствует расслоению материала по крупности на сетке и затрудняет прохождение мелких зерен через  отверстия,  в  результате  чего они остаются в надрешетном продукте.

Рис. 16. Зависимость эффективности грохочения от влажности

На рис. 16. показана для примера зависимость влаги W. Начальный участок кривой, примерно до W≈8%, представляет собой слабонаклонную прямую. Точка Wкр≈8% является критической, так как после нее наблюдается резкое падение кривой из-за замазывания отверстий сит. В пределах от W≈12%  до  W≈40% грохочение  практически полностью прекращается  -   почти  весь   материал остается на сите. Однако при дальнейшем повышении влажности (грохочение с добавкой воды) наступает переход к процессу мокрого грохочения, и эффективность снова повышается.  Иначе можно сказать, чем выше влажность исходного материала, тем ниже эффективность грохочения. Однако эффективность мокрого грохочения выше сухого.

При мокром грохочении применяются два варианта: грохочение с орошением из брызгал и грохочение в струе воды. При этом расход воды зависит от количества и свойств глинистых примесей, мелочи и пыли и колеблется от 1,5 до 3 м3 на 1 м3 исходного материала. Мокрое грохочение предпочтительнее сухого еще  и по условиям борьбы с запыленностью производственных помещений. В некоторых случаях, особенно при грохочении кремнистых руд, прибегают к специальному увлажнению руды (до 4-6%) с целью снижения пылевыделения и улучшения санитарного состояния помещений.

Если процесс грохочения влажных руд по технологическим соображениям неприменим, то для повышения эффективности рассева  иногда применяют грохоты с электрообогревом сит или прибегают к добавлению поверхностно-активных веществ к влажному материалу, что увеличивает его подвижность и сыпучесть.

 К факторам второй группы – конструктивно-механическим - относятся:

1. Влияние формы отверстий сита. 

В практике грохочения применяют просеивающие поверхности с круглыми, квадратными, прямоугольными (щелевидными) и треугольными отверстиями. Выбор формы отверстия зависит от требований предъявляемым к крупности продуктов грохочения и к производительности грохота.

Круглые отверстия по сравнению с другими формами того же номинального размера дают более мелкий по крупности подрешетный продукт. Однако данная смесь соразмерна по крупности и форме зерна, что особенно важно при гравитационных способах обогащения. Практически считают, что максимальный размер зерен, проходящих через круглое отверстие, составляет в среднем около 80-85% от размера зерен, проходящих через квадратное отверстие того же размера.

Прямоугольные (щелевидные) отверстия допускают прохождение зерен более крупных по сравнению с круглыми и квадратными отверстиями такого же размера. В практике принимают, что для получения материала такой же крупности, как и при круглых отверстиях, ширина прямоугольных отверстий должна составлять 65-70% диаметра круглого отверстия. Сита и решета с прямоугольными отверстиями по сравнению с рабочими поверхностями, имеющими квадратные и круглые отверстия, обладают существенным преимуществом – у них больше коэффициент живого сечения, их вес и стоимость меньше, они имеют большую производительность, менее подвержены забиванию при влажном исходном материале. Возможность применения сит с прямоугольными отверстиями ограничивается тем, что на них невозможно  получить точные по размеру зерен классы (сорта) материала.

В целом можно отметить - эффективность грохочения тем выше, чем больше коэффициент живого сечения сетки (отношение площади отверстий сетки в свету к ее общей площади, выраженное в %).

2. Размер отверстия сетки грохота.

При грохочении материала одного и того же  гранулометрического состава эффективность рассева тем выше, чем больше размер отверстия, в силу того, что отверстия мелких сеток подвержены процессу забивания крупными зернами.

3. Угол наклона просеивающей поверхности.

Влияние наклона рабочей поверхности на условия прохождения зерен через отверстия можно показать на следующем упрошенном примере. Пусть зерно шарообразной формы диаметром d падает отвесно на решето толщиной h с отверстиями величиной l, установленное наклонно под углом α к горизонту (рис. 17).

Диаметр свободно проходящего через отверстие зерна буде равен

d = lcosα – hsinα

Если α = 450 и h = 1/2, то  d = 0,35 l.

Следовательно, при данных условиях  диаметр максимальных зерен подрешетного продукта составит приблизительно только треть величины отверстий решета.

Практически считают, что на наклонном сите вибрационного грохота получится нижний продукт той же крупности, что на горизонтальных, если размер отверстий наклонного сита будет больше размера отверстий горизонтального в 1,15 раза  при наклоне в 200 и в 1,25 раза при наклоне 250.  

Поскольку угол наклона влияет на пропускную способность грохота, то чем больше угол наклона, тем выше производительность грохота как транспортирующего аппарата, но ниже эффективность грохочения.

Рис. 17. Прохождение зерна через отверстие в наклонно установленном решете

На практике угол наклона принимают в пределах от 15 до 260 для инерционных наклонных грохотов и от 0 до 50 для самобалансных. Наиболее оптимальный угол наклона, обеспечивающий необходимую производительность и эффективность устанавливают экспериментальным

путем.

4. Скорость движения зерен по просеивающей поверхности.

Для наглядного представления влияния скорости движения зерен по просеивающей поверхности рассмотрим схематический пример движения одиночного зерна (рис. 18).

Предположим, что зерно шарообразной формы диаметром d движется со скоростью v по горизонтальному решету с величиной отверстия l.  После того как зерно, перемещаясь по решету, придет в крайнюю точку А у кромки отверстия, оно под влиянием скорости v и силы тяжести полетит над отверстием по параболической траектории.

Рис. 18. Схема для определения влияния скорости  движения зерна  на эффективность грохочения

Будем считать, что зерно пройдет через отверстие, если скорость v будет такова, что траектория движения центра зерна пресечет верхнюю плоскость решета не дальше точки О1 крайнего положения зерна.

 

В точке О1 зерно прижато к верхней кромке отверстия и опрокидывающий момент равен нулю, так как длина плеча равна нулю. Если скорость движения зерна по решету будет больше v, то траектория полета будет выше линии ОО1,  появится опрокидывающий момент и возникнет опасность, что зерно не пройдет через отверстие.

Оптимальную скорость движения одиночного зерна по поверхности грохочения можно определить по формуле

V ≤ ( l- d/2)·√g/d.

Для «трудного» зерна, близкого по размеру к величине отверстия, можно принять d≈l. Сделав подстановку в уравнение и заменив g=9810 мм/сек2, получим V ≤ 50·√d мм/сек.

Скорость движения материала по ситу грохота определяет его производительность как транспортирующего аппарата. Доказано, что чем выше скорость движения зерна по поверхности грохочения, тем ниже эффективность, поскольку снижается вероятность попадания зерна в отверстия сетки. Вследствие сложности явлений, происходящих на сите грохота, оптимальная скорость движения материала по ситу устанавливается опытным путем при регулировке грохота. Во многих случаях скорость движения материала регулируется изменением угла наклона короба грохота.

5. Частота и амплитуда колебания поверхности грохота.

Любые колебания поверхности грохочения оказывают благоприятное воздействие на эффективность рассева, т.к. способствуют сегрегации материала и очищению поверхности грохочения от зерен застрявших в отверстиях сетки. Практически установлено, что при грохочении крупного материала амплитуда колебаний должна быть больше, а частота меньше. При рассеве мелкоразмерных смесей амплитуда колебаний меньше, а частота больше.

Для наклонных виброгрохотов оптимальная частота колебаний определяется по формуле

n = 265√l/r; об/мин

где l – размер отверстия сита, м;

     r – радиус колебаний, м.

Практически радиус колебаний находится в пределах 0,0025- 0,008 м.

Для горизонтальных виброгрохотов с прямолинейными колебаниями частота определяется по формуле

n = 5(1+1,25l)/a;

где a – полуразмах качания, м.

Полуразмах качания находится в пределах от 0,004 до 0,14 от размера отверстия сита.

В целом можно отметить, что при прочих равных условиях эффективность грохочения подвижных грохотов выше, чем неподвижных.

6. Питание грохота.

Основным требованием к способу подачи материла на просеивающую поверхность, является -  равномерность. Необходимо, во-первых, подавать материал равномерно во времени и, во-вторых, распределить его по всей ширине грохота, что обеспечивает постоянство средней скорости движения материала по ситу и стабильность толщины его слоя, а следовательно, и постоянство эффективности грохочения и качества продуктов рассева. Равномерность подачи достигается с помощью механических и элетровибрационных питателей. Высота подачи должна быть минимальной, так как практикующаяся иногда на фабриках подача питания с большой высоты непосредственно на сито приводит к быстрому его износу.

Последовательность выделения классов при грохочении

 

При грохочении материала с получением более двух классов последовательность выделения их определяется расположением сит.

Различают следующие схемы выделения классов: от крупного класса к мелкому; от мелкого к крупному; смешанную или комбинированную.

При грохочении от крупного класса к мелкому сита располагаются одно под другим (рис. 19, а). Верхнее сито имеет наибольшие отверстия, а книзу размеры отверстий уменьшаются. Эта последовательность выделения готовых классов имеет следующие преимущества:

- меньший износ сит, потому что вся масса материала и наибольшие куски поступают на рабочую поверхность с крупными отверстиями, которая обычно собирается из стальных решет и защищает поверхности с мелкими отверстиями из проволочных сеток;

- более высокая эффективность грохочения мелких классов, так как на сита с мелкими отверстиями поступает меньшее количество материала;

- меньшее крошение крупных кусков при грохочении, так как они быстрее выводятся из процесса (имеет большое значение для углей);

- компактность установки грохочения по занимаемой площади вследствие многоярусного расположения сит.

Недостатки данной схемы:

- неудобство контроля и обслуживания нижних сит;

- скученность разгрузки продуктов в одном конце грохота.

Расположение сит по схеме (рис. 19, б) позволяет рассредоточить места вывода классов. При таком расположении увеличивается эффективность грохочения на нижнем сите, так как наличие поддона под верхним ситом позволяет направить материал в начало нижнего сита.

При грохочении от мелкого класса к крупному сита располагают последовательно в порядке возрастания величины их отверстий   (рис. 19, в). Достоинства такой последовательности выделения:

- удобство смены сит и наблюдения за их состоянием;

- рассредоточение разгрузки готовых классов по всей длине сит.

Рис. 19. Схема выделения классов при грохочении: а, б – от крупного к мелкому; в – от мелкого к крупному; г - смешанная

Недостатки этой схемы весьма существенны:

-  быстрый износ тонких сеток;

- низкая эффективность грохочения, поскольку мелкие отверстия забиваются крупными кусками;

- возможность крошения крупных кусков хрупкого материала при движении по поверхности грохочения.

При комбинированной схеме выделения классов сита располагаются частично от крупного к мелкому и частично – от мелкого к крупному (рис. 19, г). Данная схема совмещает достоинства и недостатки прежних схем.

В практике чаще применяются схемы выделения классов от крупного к мелкому  и  комбинированные.

Общая классификация грохотов

По принципу действия грохоты различных типов аналогичны; просеивание мелких классов происходит при движении материала по просеивающей поверхности. Перемещение материала может осуществляться под действием силы тяжести, струи воды текущей по поверхности или определенного движения короба грохота.

По характеру движения просеивающей поверхности грохоты делятся на: - неподвижные  (колосниковые);

- плоские качающиеся;

- вращающиеся (барабанные);

- полувибрационные;

- вибрационные.

В зависимости от формы просеивающей поверхности различают грохоты: с плоской горизонтальной поверхностью; полуцилиндрической и цилиндрической поверхностью.

В зависимости от угла наклона просеивающей поверхности различают:

- горизонтальные грохоты;

- слабонаклонные (α=6-80);

- наклонные (α=16-280, в исключительных случаях угол наклона увеличивают до 40о – неподвижные колосниковые грохоты).

В зависимости от насыпной плотности исходного материала грохоты делятся на:

- легкие – для грохочения материал с насыпной плотностью (δ) до 1,4 т/м3;

- средние – δ=1,4-1,8 т/м3;

- тяжелые - δ=1,8-2,8 т/м3.

По общей классификации различают:

- неподвижные колосниковые;

- плоские качающиеся;

- барабанные вращающиеся;

- полувибрационные (гирационные);

- вибрационные (инерционные);

- дуговые сита;

- плоские сетки с мелкими отверстиями.

Неподвижные колосниковые грохоты

Колосниковые грохоты представляют собой решетки, собранные из колосников, устанавливаемые под углом к горизонту. Материал, загружаемый на верхний конец решетки, движется по ней под действием силы тяжести. При этом мелочь проваливается через щели решетки, а крупный класс сходит на нижнем конце.

Рис. 20. Общий вид колосникового грохота

Применяют для крупного грохочения. Размер щели между колосниками – не меньше 50 мм. Угол наклона от 30-450. При переработке влажных руд угол наклона грохота может быть увеличен на 5-100.

Обычно  данные грохоты устанавливают перед дробилками крупного дробления для удаления негабаритов, ширина грохота определяется длиной кузова вагона или самосвала. Колосники выполняют из двутавровых или сварных балок, защищенных броневыми плитами из марганцовистой стали. Щель между колосниками в данном случае равна ширине приемной пасти дробилки.

Если исходный материал не содержит негабаритных кусков, то колосниковые грохоты применяют для предварительного выделения мелкого класса, в этом случае щель между колосниками 150-250 мм,  ширина грохота принимается: В= 3Dmax, либо   В= 2Dmax+100 мм; длина грохота L=2-3В.

Производительность колосниковых грохотов велика, поскольку материал движется по грохоту как по самотечному желобу.

Общая объемная производительность:  Qo=g1lF,

Qo – полная объемная производительность, м3/ч;

g1 – объемная нагрузка на 1 мм щели, м3/м2ч;

l – ширина щели, мм;

F- площадь колосниковой решетки, м2.

g1 – табличное значение, величина находится в пределах от 0,30 при ширине щели 50 мм до 0,18 при 200 мм.

Эффективность грохочения неподвижных колосниковых грохотов зависит от содержания мелких классов в питании, влажности исходного продукта и колеблется в пределах 50-70%.

Достоинства: простота конструкции и обслуживания; не требует затрат эл/энергии; высокая объемная производительность.

Недостатки: низкая эффективность грохочения; большие потери по высоте.     

Барабанные вращающиеся грохоты

Барабанные грохоты имеют вращающуюся просеивающую поверхность цилиндрической, реже конической формы. Загружаемый в барабан материал продвигается по его внутренней поверхности и делится на два продукта – подрешетный и надрешетный. Если по технологии необходимо получение нескольких классов крупности, то решето (сито) барабана собирается из нескольких секций с различными отверстиями, увеличивающимися к разгрузочному концу.

Рис. 21. Схема барабанного грохота

Ось цилиндрического барабана располагают под малым углом от 1 до 140 (чаще 4-70), а ось конического – горизонтальна.

Грохоты малых размеров изготавливают с центральным валом, к которому на спицах крепится сито. Тяжелые грохоты центрального вала не имеют и вращаются на бандажах, опирающихся на ролики.

Привод барабанного грохота состоит из электродвигателя, редуктора и конической зубчатой передачи. В некоторых случаях движение от электродвигателя передается через редуктор и опорный приводной ролик.

Барабанные грохоты применяют:

- для промывки глинистых руд  (промывочные аппараты или скрубберы);

- для улавливания скраба или крупных кусков руды, разгружаемых из шаровых или стержневых мельниц (бутары), укрепляются на разгрузочном конце мельницы;

- для промывки и сортировки щебня (гравиемойки или гравиесортировки), имеют два концентрических барабана – внешний и внутренний, для получения нескольких классов крупности;

- для сортировки асбестового волокна (бураты), барабан имеет форму многогранника, т.е. состоит из 6-8 плоских сит.

При выборе размеров и параметров работы барабанных грохотов учитывают крупность питания.

Диаметр барабана должен превышать размер максимального куска не менее, чем в 14 раз: D>4dmax. Обычно диаметр барабана колеблется в пределах от 500 до 3000 мм.

Длина барабана – от 2000 до 9000 мм; длина отдельной секции барабана – от 800 до 1500 мм.

Частота вращения барабана ограничивается определенным пределом, так как при больших скоростях возникающая центробежная сила прижимает материал к рабочей поверхности, и грохочение становится невозможным. Такая частота называется критической и определяется по формуле:

nкр= 42,3/√D; где D – диаметр барабана, м

nкр= 30/√R; где R – радиус барабана, м.

Скорость вращения принимается меньше критической  в пределах:

n= 13/√D…. 20/√D;          n= 8/√R….14/√R.

Полная объемная производительность:  Qo=g1lF, м3/ч.

Эффективность грохочения 60-80%.

Достоинства: уравновешенная работа без ударов и сотрясений, возможность получения нескольких классов крупности, широкий диапазон использования.

Недостатки: громоздкость, низкая эффективность рассева, крошение крупных кусков при движении по поверхности.

Плоские качающиеся грохоты

Плоские качающиеся грохоты имеют один или два короба, удлиненной прямоугольной формы с натянутыми в них ситами. Короба устанавливают на опорах или  подвешиваются на подвесках к раме грохота, либо к поддерживающей конструкции и совершают возвратно-поступательные, круговые или сложные движения (качания).

Вследствие движения и наклона короба грохота материал, загружаемый в головной части короба, продвигается к разгрузочному концу. При этом он расслаивается, и мелкий класс просеивается через отверстия сита.

Рис. 22. Кинематическая схема грохота с наклонным коробом на шарнирных подвесках с эксцентриковым механизмом, сообщающим качания под углом к его плоскости.

Рис. 23. Кинематическая схема грохота с горизонтальным коробом на наклонных пружинящих опорах.

Оба грохота совершают возвратно-поступательные движения в горизонтальной плоскости.

Рис. 24. Кинематическая схема двухкривошипного (двухвального) грохота с наклонным коробом

Для него характерны круговые качания в вертикальной плоскости.

Рис. 25. Кинематическая схема однокривошипного грохота с наклонным коробом

Рис. 26. Кинематическая схема грохота с коробом на шарнирных наклонных опорах

Грохоты представленные на рис. 25 и 26 совершают сложное движение – верхняя часть короба совершает круговые движения, а нижняя, поддерживаемая шарнирными подвесками, - прямолинейные движения.

Применяются данные грохоты для среднего и мелкого грохочения руд.

Производительность определяется по их транспортирующей способности по исходному материалу:

Q=3600Bhvkδ, т/ч;

где B – ширина грохота, м;

     h – высота слоя материала на сите, м (h= dmax);

     v – скорость подачи материала по ситу, м/сек (0,1-0,2 м/сек);

     k – коэффициент разрыхления материала (0,6-0,8);

    δ -  плотность материал, т/м3.

Достоинства: высокая эффективность грохочения (75-85%). Удобство контроля и замены сит.

Недостатки: неуравновешенность движения (при большой массе короба возникают силы инерции, передающиеся на опорные конструкции), небольшой срок службы.

Полувибрационные (гирационные) грохоты

Полувибрационные грохоты имеют короб с одним, чаще двумя ситами. Короб совершает круговые движения малого радиуса в вертикальной плоскости, передаваемые ему от быстроходного эксцентрикового вала. При этом сито грохота в течение оборота вала остается параллельным самому себе.

Рис. 27. Схема гирационного грохота

На неподвижной опорной раме (1) в подшипниках качения (2) горизонтально установлен вал (3), имеющий две эксцентриковые заточки (4). На заточки насажены подшипники (5), наружная обойма которых укреплена в коробе грохота (6). Короб с натянутым в нем ситом (7) устанавливается наклонно под углом 10-300 и удерживается в таком положении с помощью эластичных связей – амортизаторов (11).

Вращение эксцентриковому валу передается от электродвигателя через гибкую передачу на шкиф (8).

Короб в центральной части совершает круговые движения с радиусом, равным эксцентриситету вала. Крайние точки короба в загрузочной и разгрузочной части совершают движения по замкнутым овальным кривым, форма которых определяется жесткостью пружин и местом расположения амортизаторов (11).

Для компенсации центробежных сил, возникающих при работе грохота, на валу с двух сторон устанавливают два маховика (10) с контргрузами (9).

Применяют для среднего и мелкого грохочения руд с крупностью -400+5 мм (ГГТ – тяжелого типа).

Вибрационные (инерционные) грохоты

Все вибрационные грохоты характеризуются отсутствием жесткой связи подвижного корпуса с источником колебаний. При этом амплитуда свободных колебаний зависит от величины движущихся масс, жесткости пружин и как вывод возникающей силы инерции.

По характеру движения короба грохота различают:

- грохоты с прямолинейными вибрациями (резонансные, с электромагнитным вибратором и с самобалансным вибратором);

- грохоты с круговыми вибрациями (с простым дебалансным вибратором и самоцентрующиеся).

Достоинства: высокая эффективность грохочения, за счет хорошего расслоения материала на поверхности грохота (85-90%); высокая производительность; низкое потребление электроэнергии.

Недостатки: сложность конструкции и большая металлоемкость; необходимость тщательного контроля за уравновешенностью масс.

Грохоты с прямолинейными вибрациями.

Рис. 28. Резонансный грохот с эксцентриковым механизмом и уравновешенной массой: 1 – короб грохота; 2- опорная рама; 3 – шарнирные опоры; 4 – упругие подставки; 5 – эксцентриковый вал; 6 – шатун; 7 – эластичный элемент; 8 – пружины.

Грохот представляет собой колебательную систему из двух масс: короба грохота (m1) и опорной рамы (m2), связанных между собой упругими элементами.

На раме смонтирован приводной эксцентриковый механизм, сообщающий движение коробу грохота через шатун с эластичным элементом, в результате чего рама и короб колеблются в разных направлениях. Амплитуда колебаний массивной рамы (для утяжеления ее заполняют бетоном) меньше амплитуды колебаний короба. При этом энергия расходуется только на преодоление сил трения, поэтому затраты электроэнергии минимальны.

Применяются для предварительного и поверочного грохочения материала крупностью от  300 до 10 мм на сетках с отверстиями 50-0,5 мм.

Рис. 29. Резонансный грохот с электромагнитным вибратором: 1 –короб грохота (m1); 2 – якорь вибратора (m1); 3 – вспомогательный груз (m2); 4 – электромагнит (m2); 5 – пружины (рессоры); 6 – пружинные подвески.

Грохот также состоит из двух масс, связанных между собой,  приводимых в движение электромагнитным вибратором. Короб грохота и якорь вибратора составляют одну колебательную систему. Вспомогательный груз с электромагнитом составляют вторую колебательную систему. Обе массы соединены рессорами, и вся система подвешена на пружинных подвесках к неподвижной поддерживающей конструкции. При питании вибратора переменным током якорь и сердечник электромагнита попеременно притягиваются и отходят один от другого. При этом обе массы приходят в колебательное движение.

Вибратор устанавливают под углом к поверхности короба грохота, в результате чего материал продвигается по ситу с элементами подбрасывания.

Данные грохоты выгодно отличаются от других механических грохотов отсутствием промежуточных передач и вращающихся частей. Они безопасны в обслуживании и допускают легкую регулировку амплитуды колебаний короба.

Грохоты с самобалансным вибратором. Данные грохоты имеют короб с одним или несколькими ситами, устанавливаемый на пружинящих опорах или подвешиваемый через амортизаторы к опорной конструкции. На коробе монтируется самобалансный вибратор, создающий колебания короба. Вибратор состоит из двух одинаковых дебалансов, вращающихся на параллельных валах в противоположные стороны с одинаковым числом оборотов.

Рис. 30. Схема грохота с самобалансным вибратором

Короб (1) с ситом (2) закреплен на вертикальных упругих опорах (3), совершает прямолинейные колебания (по стрелке А) под углом к плоскости сита, возбуждаемые вибратором (4). Вибратор установлен на опорной раме, укрепленной на коробе под углом 35-550 к плоскости сита, что обеспечивает движение материала с элементами подбрасывания.

Грохоты с круговыми вибрациями.

Грохоты с простым дебалансным вибратором. Вибрации короба вызываются центробежной силой инерции, возникающей при вращении неуравновешенной массы дебаланса.

Рис. 31. Принципиальная схема грохота с простым дебалансным вибратором: 1 – короб грохота; 2 – просеивающая поверхность; 3 – пружины (рессоры); 4 – подшипники; 5 –вал; 6 – шкив; 7 – дебаланс.

Короб устанавливают на пружинных опорах под углом 15-3-0 к горизонту. На коробе грохота укреплены два подшипника, в которых установлен вал с закрепленным на нем шкивом, имеюшим неуравновешенный груз – дебаланс. Вал приводится во вращение от электродвигателя, установленного на неподвижной опоре, при помощи клиноременной передачи.

Сила инерции, возникающая при вращении дебаланса, определяется по формуле:

P=Gn2r/900;

где G – вес дебаланскного груза, кг;

     n – скорость вращения вала, об/мин;

     r – расстояние от центра тяжести дебалансного груза до оси вращения, м.

Применяются для мелкого грохочения материала на сетках с отверстиями 6-2 мм.

Грохоты самоцентрующиеся.

Рис. 32. Общий вид самобалансного грохота ГСТ 31.

Рис. 33. Схема самобалансного грохота ГСТ 31: 1 и 2 – дебалансные валы; 3 – короб с ситом; 4 - амортизаторы

В грохотах данного типа валы с дебалансными грузами вращаются навстречу друг другу. Короб грохота наклонно подвешивается к неподвижным поддерживающим конструкциям при помощи пружин. В подшипниках, жестко укрепленных в коробе, смонтирован эксцентриковый вал. На концах вала посажены маховики с дебалансными грузами и укреплен шкив, приводимый во вращение при помощи клиноременной передачи от электродвигателя, установленного на неподвижной опоре.

Короб грохота совершает круговые качания за счет взаимодействия двух вращающихся масс: короба грохота, подвешенного на пружинах и дебалансных грузов, укрепленных на валу.

Применяются для среднего и мелкого грохочения руд.  

Расчет производительности полувибрационных (гирационных)   и  вибрационных (инерционных) грохотов.

На процесс грохочения решающее влияние оказывают физические свойства рассеиваемого материала. Каждому материалу присуща своя «грохотимость».  Поэтому производительность грохота с высокой степенью надежности можно установить только на основании предварительных опытов грохочения данного материала в аналогичных условия.

При проектировании обогатительных фабрик размеры грохотов выбирают по ориентировочным, усредненным показателям их производительности.

В основу расчета принимают производительность грохота по исходному материалу или по подрешетному продукту в м3/ч на 1 м2 площади сита при данном размере отверстий. Конкретные условия грохочения учитываются введением ряда коэффициентов, зависящих от характеристики крупности исходного материала, эффективности грохочения, формы зерен, способа грохочения (сухого или мокрого) и других условий.

Производительность грохота по исходному материалу определяется по формуле:

Q=Fgδklmnop, т/ч;

где F – рабочая площадь сита, м2;

     g – средняя производительность на 1м2 поверхности сита, м3/ч;

     δ - насыпной вес грохотимого материала, т/м3;

     k - коэффициент,  учитывающий влияние мелочи;

     l  - коэффициент,  учитывающий влияние крупных зерен;

     m - коэффициент,  зависящий от эффективности грохочения;

     n - коэффициент,  учитывающий влияние формы зерен;

     o - коэффициент,  учитывающий влияние влажности;

     p - коэффициент,  учитывающий влияние способа грохочения.

Рабочая (полезная) площадь сита определяется:

F=0,85BL, м2;

где B и L- ширина и длина короба, м. Если в типовых характеристиках указываются размеры сита грохота, то коэффициент 0,85 опускается.

Производительность двухситных грохотов рассчитывается по верхнему и нижнему ситам. Эффективная рабочая площадь нижнего сита принимается равной 0,7F, ввиду неполного использования его, так как питание на сито поступает не только в начале сита, но и по всей его длине.

В этом случае требуемая площадь верхнего сита определится:

F1= Qисх/gδklmnop, м2;

Требуема площадь второго сита:  F2= 0,7F1.

Производительность трехситных грохотов рассчитывается практически аналогично:

- площадь I (верхнего сита): F1= Qисх/gδklmnop, м2;

- площадь II (среднего сита): F1= Qисх – Qот /gδklmnop, м2;

  где Qот – массовая производительность по верхнему отсеваемому классу, т/ч;

- площадь III (нижнего сита):  F3= 0,7F2.

Дуговые (гидравлические) грохоты

Дуговые грохоты применяют для мокрого грохочения материала крупностью 12-0,074 мм и в качестве обезвоживающих аппаратов. Рабочая поверхность грохота собрана из проволок  клиновидного сечения, укрепленных на раме, выгнутой по дуге окружности радиуса 500-800 мм. Обычно длина сита принимается равной ¼ длины окружности.

У классифицирующих дуговых грохотов щелевидные отверстия между проволоками расположены поперек потока пульпы, а у обезвоживающих грохотов – вдоль потока.

Пульпа поступает в приемную коробку над грохотом и по касательной на рабочую поверхность. Под действием центробежной силы из движущегося потока мелочь и вода  просачиваются через решетку, а крупные фракции сходят с нее через разгрузочный желоб.

                                                                

Рис. 34. Схема дугового грохота: 1 – приемная коробка; 2 – рама; 3 – кромка стенки кармана; 4 – карман; 5 – просеивающая поверхность; 6 – разгрузочный патрубок для подрешетного продукта; 7 – клинья для крепления решетки; 8 – уголок для поддержания решетки; 9 – опора для решетки

Дуговые грохоты могут работать с самотечной подачей пульпы (начальная скорость потока 0,5-3 м/с) и с подачей питания насосами (скорость потока на входе 6-10 м/с).  

Содержание твердого в питании колеблется от 7-70%.

Объемная производительность дуговых грохотов определяется:

Q=160Fv, м3/ч;

где  F – площадь живого сечения решетки, м2;

       v – скорость подачи пульпы, м/с.

Объемная производительность по подрешетному продукту определяется:        Q=1375Fv√hо/R, м3/ч;

где hо – начальная толщина потока, мм;

      R – радиус решетки, мм.

Плоский гидравлический грохот

Гидравлические грохоты с плоской решеткой или ситом подразделяют на два типа, отличающихся принципом действия: гидрогрохоты с непогруженным ситом (ГПГ) – грохот плоский гидравлический;  гидрогрохоты с полупогруженным ситом (ГВП) – грохот вибрационный плоский. В первом случае перемещение материала по наклонной просеивающей поверхности происходит за счет начальной скорости пульпы и силы тяжести, во втором – за счет направленных вибраций, сообщаемых грохоту.

 

Рис. 35. Схема  и общий вид гидравлического грохота ГПГ 0,75: 1 –рама; 2 – короб; 3 – решето; 4 – зажим для крепления сита; 5 – коробка для питания; 6 – приводной вал; 7 – водило; 8 – ударник; 9 – боек; 10 – поперечная планка сита; 11 – защитный козырек

Питание подается на грохот в виде пульпы через питающую коробку.  Грохот снабжен ударным механизмом для стряхивания сита с целью его очистки от «трудных» зерен. Материал, продвигаясь по поверхности сита, разделяется на верхний и нижний продукты за счет силы тяжести, угла наклона (45-550) и сотрясательного движения поверхности грохочения.

Для повышения общей производительности грохоты могут собираться из нескольких параллельных секций (1-6) с общим приводным валом. Питание подается на каждую секцию отдельно, для чего предусматривается специальный пульподелитель. Средняя производительность одной секции (в зависимости от размера щели) по потоку пульпы 20-60 м3/ч.

Грохот ГПГ применяется для мокрого грохочения мелких и тонких материалов в циклах измельчения (Размер отверстий сита 1-0,09 мм).

Рис. 36. Схема и внешний вид вибрационного гидрогрохота с полупогруженным решетом ГВП1: 1 – дебалансный вибовозбудитель; 2 – короб; 3 – сито; 4 – пружина; 5 – ванна; 6 – опорная рама; 7 - моторный вибровозбудитель; 8 – клин; 9 – брус; 10 – лоток; 11 - пружина.

Сито грохота, установлен под углом 8-100 и на 2/3 погружен в ванну с пульпой. Под действием дебалансных вибровозбудителей грохот совершает прямолинейные колебания, направленные под углом 300 к поверхности решетки. Под влиянием вибраций происходит  просеивание мелких частиц под решето  и транспортирование надрешетного продукта вдоль грохота к его разгрузочному (верхнему) концу. Регулирование амплитуды вибраций короба с ситом производится изменением положения дебалансов в корпусе вибровозбудителя.

Для предотвращения скопления материала на днище ванны на ней закреплен моторный вибровозбудитель, включаемый периодически.

Применяются для тонкого грохочения продуктов на ситах с отверстиями от 0,5 до 0,1 мм.

Процессы дробления и измельчения

Процессы дробления и измельчения применяются для доведения минерального сырья до необходимой крупности, требуемого гранулометрического состава или заданной степени раскрытия минеральных сростков.  При этом зерна разрушаются под действием внешних сил преимущественно по ослабленным сечениям, имеющим трещиноватости или другие дефекты структуры, при переходе предела прочности материала на сжатие, растяжение, изгиб и сдвиг.

Различные способы дробления и измельчения отличаются видом основной необратимой деформации.

 Основные способы разрушения: 

1. Раздавливание- разрушение, возникающее при превышении предела прочности при сжатии.

 

 

2. Раскалывание – разрушение, возникающее при превышении предела прочности при растяжении.

 

3. Удар – разрушение, возникающее при динамических нагрузках на зерно.

 

4. Истирание- разрушение, возникающее при превышении предела прочности при сдвиге.

 5. Излом – разрушение, возникающее при превышнии предела прочности при изгибе.

 

Выбор способа дробления зависит от физических свойств руды, исходной и конечной крупности продуктов. Наиболее предпочтительные способы разрушения:

- для твердых руд – удар, раздавливание;

- для хрупких – раскалывание и излом;

- для вязких – раздавливание и истирание.

Разрушение руды при крупном дроблении производят раздавливанием и раскалыванием, при среднем и  мелком – ударом и истиранием.

При дроблении и измельчении заметное  влияние оказывают физико-механические свойства горных пород, такие как: прочность (крепость), дробимость, измельчаемость, абразивность.

 1. Прочность (крепость) – это способность горных пород противостоять разрушению под действием внешних сил. Она характеризуется предельными напряжениями, которые могут быть созданы в опасном сечении тела при разных видах разрушающих воздействий. Наиболее выгодным видом деформирующего разрушения  является растяжение (раскалывание), но по конструктивным соображениям в современной практике дезентеграции основным разрушающим воздействием является раздавливание.

Для характеристики прочности горных пород используют величину предельного напряжения на сжатие либо коэффициент крепости (f), разработанный проф. М.М. Протодьяконовым.

По шкале Протодьяконова все горные породы делятся на 10 категорий, характеризуемых коэффициентом крепости от 0,3 для самых слабых (плывуны, болотистый грунт) до 20 для наиболее прочных пород (железистые кварциты и базальты). От коэффициента крепости зависит число стадий дробления.

2. Дробимость – это обобщающий параметр, характеризующий энергоемкость процесса дробления. Энергоемкость процесса дробления зависит от механических свойств горных пород, таких как: упругость, прочность, пластичность, влажность, абразивность).

Дробимость оценивают  по индексу чистой работы дробления (Wi) и типовым характеристикам разгрузки стандартных дробилок. (Например, для медных руд  Wi =7,13 кВтч/т; для  железных руд Wi=!7,5 кВтч/т).

3. Измельчаемость руды оценивают по удельной производительности лабораторной мельницы по вновь образованному расчетному классу, при измельчении аналоговой и исследуемой руды в мельницах барабанного типа.

4.  Абразивность - способность горных пород изнашивать рабочие органы в процессе дробления (измельчения) при трении. За критерий абразивности (Аi) принимают, суммарную потерю в массе стержня из незакаленной стали, истирающегося о поверхность образца породы своим торцом в течение 10 минут. (для медных руд Аi =0,147 г; для железных руд Аi=0,775 г). От показателя абразивности зависит выбор формы сечения футеровочных плит  и материала для их изготовления.

Классификация дробильного оборудования

По технологическому назначению все машины, применяемые для разрушения кусков руды, делятся на две основные разновидности: дробилки и мельницы.

 В дробилках между дробящими деталями всегда имеется некоторый зазор, заполняемый материалом при работе под нагрузкой и остающийся свободным при работе на холостом ходу.

 В мельницах измельчающие детали отделяются друг от друга слоем материала только под нагрузкой, а при работе на холостом ходу они соприкасаются.

Дробилки, благодаря наличию некоторого «калибрующего» зазора выдают преимущественно крупный продукт с относительно небольшим количеством тонких фракций. Мельницы, где рабочий зазор между измельчающими телами приближается к нулю, выдают преимущественно порошкообразный продукт, с преобладанием мелких фракций.

В зависимости от способа разрушения материала дробилки делятся на:

1. Щековые – разрушение материала раздавливанием, раскалыванием и частичным истиранием в рабочем пространстве, образованном двумя щеками, при их периодическом сближении (крупное дробление).

2. Конусные  - материал дробится раздавливанием, изломом и частичным истиранием между двумя коническими поверхностями, одна из которых движется эксцентрично   по   отношению к другой (крупное,   

         среднее и мелкое дробление).

3. Валковые дробилки -   раздавливание материала между валками, вращающимися на встречу друг другу или между валками и колосниковой решеткой.  

4. Ударные дробилки – делятся на молотковые и роторные – основной способ разрушения удар шарнирно подвешенных молотков или жестко укрепленных бил.

              

       Молотковая дробилка                       Роторная дробилка

 

Применяются в основном для среднего и мелкого дробления, а также для крупного дробления хрупких пород.

Щековые дробилки

Щековые дробилки были разработаны в 1858 Блеком. Их ипользуют на стадии первичного дробления руды с плотностью до 1,8 т/м3 на обогатительных фабриках.  

Общую классификацию щековых дробилок можно представить следующим образом:

ЩД

Щековые дробилки с двумя подвижными щеками

Щековые дробилки с одной подвижной щекой

ЩДС – щековые дробилки со сложным движением щеки

ЩДП – щековые  дробилки с простым движением щеки

С верхним под-весом  подвиж-ной щеки

С верхним под-весом  подвиж-ной щеки

С нижним под-весом  подвиж-ной щеки

С вертикальным

шатуном

С горизонталь-ным шатуном

В дробилках с простым движением щеки ЩДП (а) подвижная щека совершает простые возвратно-поступательные перемещения в горизонтальной плоскости,  приближаясь и удаляясь  от неподвижной щеки под воздействием эксцентриково-шатунного механизма, приводящего в движения распорные плиты. При этом материал, попавший в рабочую зону, подвергается разрушению раздавливающими усилиями щек.

В дробилках со сложным движением щеки ЩДС (б) подвижная щека подвешена непосредственно на эксцентриковом валу, а нижняя ее часть шарнирно соединяется с распорной плитой. Траектория движения точек щеки  представляет собой овалообразные кривые со значительным вертикальным перемещением, что обуславливает не только раздавливающее, но и истирающее действие щеки.

Рис. 37. Конструктивные схемы щековых дробилок  простым (а) и сложным (б) движением щеки: 1, 2 – неподвижная и подвижная щеки; 3 – маховик; 4 – эксцентриковый (главный) вал; 5 – гнездо упора распорных плит; 6 – пружины замыкающего механизма; 7 – шатун; 8 – распорная плита; 9 – тяга замыкающего механизма; 10 – станина; 11 – ось подвеса подвижной щеки; в – ширина разгрузочной щели (минимальная)

В отечественной практике применяют преимущественно дробилки с простым движением щеки.

Рис. 38. Щековая дробилка ЩДП-15х21 с простым движением щеки

 

Корпус дробилки включает переднюю стенку (1), выполняющую роль неподвижной щеки. Подвижная щека (2) подвешена в горизонтальном валу и совершает возвратно-поступательные движения вследствие  вращения вала, на которым эксцентрично посажена головка шатуна (3), совершающего такие же движения в вертикальном направлении и передающего через распорные плиты (4) усилия на щеку и упорную коробку. Последняя крепится с помощью винта и может перемещаться в вертикальном направлении, тем самым,  изменяя ширину разгрузочной щели.   

К нижнему концу щеки крепится тяга с буферной пружиной, что способствует отходу подвижной щеки от неподвижной при ходе шатуна вниз. На концах вала насажены два маховика для выравнивания нагрузки электродвигателя, передающего вращательный момент на вал посредством клиноременной передачи и приводного шкива.

При дроблении в щековых дробилках руда загружается в приемное отверстие между щеками. По мере уменьшения размеров куски руды опускаются вниз к выходной щели. Максимальная степень дробления, которую можно достичь в щековых дробилках составляет 8. Обычно они работают при степенях дробления от 3-4.

В целях предотвращения быстрого износа рабочее пространство дробилки, образованное подвижной и неподвижной щеками и боковыми стенками,  защищено плитами из износоустойчивой стали. Подвижная и неподвижная щеки футеруются  плитами, имеющими ребристую или волнистую форму. Выступы на плите неподвижной щеки располагаются против впадин на плите подвижной щеки. Это облегчает дробление кусков, так как дробящие усилия концентрируются на меньшей площади, соответствующей выступам футеровочных плит, и раздавливание частично заменяется другими видами деформации, как например, изгибом, сдвигом, для которых дробимые материалы имеют меньшие пределы прочности. Боковые стенки  станниты футеруются гладкими плитами, так как не испытывают разрушающего усилия. Распорные плиты изготавливают из относительно хрупкого материала (например, серого чугуна), так как они предохраняют дробилку от поломок при попадании каких-либо сверхтвердых частей (куски металла и т.д.). В момент попадания в дробилку не дробимых предметов   происходит раскол одной распорной плиты (чаще задней), ширина разгрузочной щели резко увеличивается и предмет проваливается вниз.

Одним из основных технологических факторов, определяющих эффективность работы щековой дробилки, является угол захвата α, представляющий собой угол, образованный подвижной  и неподвижной щеками дробилки и обеспечивающий захват куска без выталкивания  его вверх из приемного отверстия.

Для правильной работы щековой дробилки угол захвата α должен быть меньше двойного угла трения φ. При значении коэффициента трения скольжения между рудой и рабочей поверхностью щеки  f=0,1-0,3 угол α должен быть 15-24о.

 Оптимальная частота вращения эксцентрикового вала n, равная числу полных движений подвижной щеки в 1 мин, при которой достигается максимальная производительность дробилки, зависит от ширины приемного отверстия дробилки. Ее можно определить по формуле

n=182,6/√B, об/мин

где В – ширина приемного отверстия, м.

Дробленая руда из щековой дробилки разгружается на протяжении всего цикла движения щеки, однако за период холостого хода ее разгружается больше, чем при рабочем ходе.

 Объемную производительность щековой дробилки можно рассчитать по формуле

Q = L√B(1479b - 40B), м3

где L и B- длина и ширина приемного отверстия, м;

                b – максимальная ширина выходной щели.

 Массовая (весовая) производительность

Qо = δQ, т/ч

где δ –  плотность материала, т/м3.

 Потребная мощность электродвигателя при дроблении в щековых дробилках зависит от  факторов, таких как крепость руды, влажность, размер куска и  может быть определена по эмпирической формуле

N  =cLB, кВт

где L и B - длина и ширина приемного отверстия, см;

      с- коэффициент, принимаемый в зависимости от размеров загрузочного отверстия;

 с=1/60 – для дробилок размером меньше 250х400мм;

 с=1/100 – для дробилок от 250х400 мм до 900х1200мм;

 с=1/120 – для дробилок размером  900х1200мм и более.

Мощность установленного электродвигателя принимают на 50% больше потребляемой для предотвращения перегрузки двигателя в момент запуска дробилки и работы ее при полной загрузке.

В настоящее время щековые дробилки  широко применяются на обогатительных фабриках, поскольку достаточно просты конструктивно, стабильны и устойчивы в работе, удобны в обслуживании и ремонте. Однако обладают повышенной энергоемкостью, склонны к забиванию при неравномерном питании, имеют небольшую степень дробления и выдают продукт неравномерный по гранулометрическому составу.  

Конусные дробилки

Наиболее универсальными из существующих дробильных агрегатов, способных разрушать материалы прочностью до 20 по шкале М.М. Протодьяконова, являются конусные  эксцентриковые дробилки, созданные для процессов крупного, среднего и мелкого дробления.

Классифицируют конусные дробилки следующим образом:

I. По кинематическому признаку различают:

- дробилки с неподвижным вертикальным валом, геометрическая ось дробящего конуса которых остается параллельной своему первоначальному положению, применяют крайне редко в связи с малой работой дробления и быстрым износом футеровочных плит (в России в настоящее время не выпускаются);

- дробилки с подвижным вертикальным валом, ось которых образует малый угол с осью симметрии дробилки, за счет чего все точки дробящего конуса описывают конические поверхности разного радиуса. Радиус круговых движений тем больше, чем токи ближе к выходной щели.

 II. По способу крепления центрального вала различают дробилки:

- с подвесным валом, укрепленным на верхнем шарнире в гнезде двухлапой траверсы. Они имеют крутой конус (с большим радиусом кривизны) и применяются для крупного дробления;

- с консольным валом с опорой в центральной части  на опорный подпятник. Имеют пологий конус и применяются для мелкого и среднего дробления.

 III. В зависимости от типа приводного механизма различают дробилки:

- с эксцентриковым механизмом (за рубежом называются гирационные) применяются для крупного ККД и КРД, среднего КСД и мелкого КМД дробления;

- с дебалансным вибровозбудителем КИД (инерционные) применяются для мелкого и особо тонкого дробления.

Не зависимо от типа дробилки материал разрушается в кольцевом пространстве, образованном наружной неподвижной конической  чашей (верхней частью станины дробилки) и расположенным внутри этой чаши подвижным дробящим конусом, насаженным на вал. У дробилок для крупного дробления вал подвешивается к верхней траверсе, а у дробилок для среднего и мелкого дробления подвешивается на сферический подпятник, на который опирается дробящий конус, жестко закрепленный на валу. Дробилки с таким подвесом вал еще называют – дробилками с консольным валом.

Рис. 39. Схема конусной дробилки для крупного дробления с подвешенным валом (ККД): 1 – верхняя часть станины (неподвижная коническая чаша); 2 – дробящий конус; 3 – вал; 4 – эксцентриковый стакан; 5 – нижняя часть станины; 6 – коническая передача; 7 – приводной вал; 8 – шкив

 

Дробилка типа ККД  имеет корпус, состоящий из нижней и верхней частей. Верхняя часть станины представляет собой неподвижный конус (чашу), обращенный большим основанием вверх, внутри которого производится дробление. Угол наклона конической поверхности (угол между образующей конуса и вертикалью) составляет 17-200. Внутренняя поверхность неподвижного конуса футеруется плитами из марганцовистой стали. Подвижный дробящий конус жестко закреплен на валу и также покрыт футеровкой. Вал дробилки подвешен в специальном гнезде в центральной головке траверсы.

Нижний конец вала свободно входит в длинный полый эксцентраковый стакан, вставленный во втулку, ось которой совпадает с вертикальной осью дробилки и отлита заодно с нижней частью корпуса, глее размещается привод дробилки, состоящей из пары конических зубчатых шестерен, одна из которых закреплена на эксцентриковом стакане, а другая на валу привода. Стакан за счет шестерен вращается, и ось вала описывает коническую поверхность, благодаря чему подвижный дробящий конус совершает круговые движения, приближаясь и удаляясь от поверхности неподвижного конуса. Исходный материал загружается сверху, а дробленный продукт разгружается под дробилку.

Производительность дробилок ККД определяют по формуле

Q=К1КкКтКвD2rnоb; м3

где К1 – коэффициент пропорциональности (0,6-0,7);

     Кк, Кт, Кв – поправочные коэффициенты соответственно на крупность, твердость, влажность;

    D – диаметр дробящего конуса, м;

    r – эксцентриситет конуса в плоскости выходной щели, мм;

    nо – частота качаний дробящего конуса, об/мин;

    b – размер выпускной щели в разомкнутом положении, м.

Конусные дробилки применяются для крупного дробления (i=3-6). Дробилки высокопроизводительны, могут работать «под завалом», но для их установки требуется значительная высота производственных зданий.

Конусные дробилки для среднего КСД и мелкого КМД дробления имеют сходные конструкции. Они  отличаются лишь размерами приемных отверстий, выпускных щелей и профилем дробящей зоны. От дробилок крупного дробления их отличают характер расположения неподвижного конуса (чаши), который повернут большим основанием вниз, и более пологая форма подвижного конуса.

Рис. 40. Схема конусной дробилки для среднего и мелкого мелкого дробления:

1 – литой корпус; 2 – пружины; 3 – опорное кольцо; 4 – скрепляющие болты; 5 – коническая чаша; 6 – загрузочная коробка; 7 – дробящий конус; 8 –распределительная тарель; 9 – центральный вал; 10 – рабочий вал; 11 – эксцентриковый стакан; 12, 13 – конические шестерни; 14 – приводной вал; 15 – цилиндрическая втулка

 

Производительность дробилок КСД и КМД можно определить по формуле

Q = КоnbD2, м3

где Ко - коэффициент пропорциональности (0,6-0,7);

               nо – частота качаний дробящего конуса, об/мин;

     b – размер выпускной щели в разомкнутом положении, м.

               D – диаметр дробящего конуса, м;

 Степень дробления КСД и КМД – 4-6 (в замкнутом цикле до 8).

Конусная инерционная дробилка (КИД.) Основное отличие данного типа дробилок заключается в том, что эксцентрик заменен приводным вибратором дебалансного типа.

 

Рис. 41Принципиальная схема и общий вид промышленной дробилки  КИД: 1 – цилиндрическая чаша; 2 – дробящий конус; 3 – вал; 4 – гибкая трансмиссия; 5 – дебалансный вибратор

 

Дробилка содержит цилиндрическую чашу (1)  и внутренний (2) дробящий конус, защищенные бронями, которые образуют камеру дробления. На валу (3) дробящего конуса  с помощью подшипника смонтирован дебалансный вибратор (5), приводимый во вращение через гибкую трансмиссию (4). При вращении дебалансного вибратора создается цетробежная сила, заставляющая дробящий конус обкатываться по цилиндрической чаше без зазора, если в камере дробления нет перерабатываемого материала или через слой этого материала.

В рабочем режиме  внутренний подвижный конус может менять свою амплитуду в зависимости от неравномерности сопротивления дробимого материала по окружности дробящей полости, за счет отсутствия жестких кинематических связей между конусами. Таким образом, КИД не имеет разгрузочного зазора в понимании, принятом для эксцентриковых дробилок. Под шириной разгрузочной щели в КИД понимают размер диаметрального кольцевого зазора между конусами при совмещении их осей.

Валковые дробилки

Основным рабочим элементом валковой дробилки является вращающийся на горизонтальной оси цилиндрический валок. Подлежащий дроблению материал подается сверху, затягивается межу валками или валком и футеровкой камеры дробления и в результате этого разрушается.

Классифицируют валковые дробилки следующим образом:

I. В зависимости от количества дробящих валков различают: одно-, двух-, трех- и четырехвалковые дробилки.

II. В зависимости от вида валков различают дробилки с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками. Зубчатые валки могут быть с короткими зубьями (высота зуба менее 0,1 диаметра валка) и длинными зубьями (высота зуба более 0,1 диаметра валка).

Существенным недостатком валковых дробилок является интенсивное  и неравномерное изнашивание рабочих поверхностей валков (бандажей) при дроблении прочных и абразивных пород. Бандаж изнашивается в основном в средней части валка, что не дает возможность поддерживать стабильный размер выходной щели по всей ее длине. Кроме того, валковые дробилки обладают сравнительно невысокой удельной производительностью.

Рис. 42. Одновалковая зубчатая дробилка: 1 – зубчатый валок; 2 – центральный вал; 3 – шарнирное крепление колосниковой решетки; 4 – пружина; 5 – станина; 6 – зубцы, 7 – приводной вал; 8 – колосники; 9 – зубчатая передача; 10, 11 – решетка; 12 – приводной шкив; 13 – тяга

Разрушение материала, поступающего сверху, происходит за счет раздавливания и частичного истирания между зубчатым валком и колосниками сборной решетки. Дробленый продукт проваливается вниз через отверстия решетки.

При попадании в дробилку недробимых предметов колосниковая решетка отходит, сжимая пружины, и пропускает предмет. В следствие того, что материал дробится на колосниковой решетке, и своевременно удаляется из процесса не происходит его переизмельчения.

Угол захвата – у валковых дробилок с гладкими валками называется угол, образованный двумя касательными, проведенными к поверхностям валков в точках соприкосновения с дробимым куском.

α≤2φ – где φ- угол трения

Практически, угол захвата – 11-150.

Отношение диаметра валка и максимального куска в питании. Для бесперебойного эффективного разрушения руды принятое отношение равно:

- гладкие валки D/d = 20;

- рифленые валки D/d = 10;

- зубчатые валки D/d = 2.

Частота вращения валков. Условия захвата кусков руды валками зависит от окружной скорости, чем выше скорость  (частота) вращения валков, тем ниже коэффициент трения и, соответственно, производительность дробилки.

Частоту вращения (об/с) определяют по формуле предложенной проф. Л.Б. Левенсоном

n=102,5√f/(ρdD);

f – коэффициент трения материала о валок;

ρ – плотность материала;

d – диаметр максимального куска в питании, м;

D- диаметр валка, м.

Чем больше диаметр валка, тем меньше должна быть скорость его вращения. Для определения максимальной и минимальной частоты вращения валков существует простая эмпирическая зависимость от диаметра валка, м:

nmin=1/D               nmax=2/D

При этом окружная скорость для рабочей поверхности валков всех дробилок получается в пределах 3-6 м/с, что обеспечивает спокойную и устойчивую работу машины и соответствует сложившейся практике эксплуатации валковых дробилок.

Производительность дробилки. Производительность валковых дробилок можно вычислить, если представить процесс дробления как движение ленты материала шириной (L), равной длине валка, и толщиной, равной ширине  (s) выходной щели. Тогда за один оборот вала объем (м3) ленты материала, прошедший через выходную щель определиться по формуле,

V=πDLs.

Значит, при частоте (n – об/мин) объемная производительность (м3/ч) дробилки

Q=60πnDLs;

Необходимо иметь в виду, что при дроблении материалов средней прочности пружины, поджимающие валки, могут несколько сжиматься и валки расходиться. При этом ширина выходной щели может существенно измениться, что нужно учитывать, особенно при мелком дроблении пород средней прочности на гладких вплотную сдвинутых валках.

Для расчета массовой производительности (т/ч)  

Q=60πnDLsμδ;

где n – частота врещения валка об/мин;

     D – диаметр валка, м;

    L – длина валка, м;

    s –ширина щели между валками, м;

    μ – коэффициент разрыхления (0,2-0,4);

   δ – плотность руды, т/м3.

Установочная мощность электродвигателя (Вт) валковой дробилки:

Nдв=1400σсжnLR2;

где σсж напряжение сжатия в МПа;       R – радиус валка, м.

Дробилки ударного действия

К данной группе дробилок относятся роторные и молотковые дробилки и дезентеграторы.

Роторные дробилки предназначены для ударного дробления различных материалов с помощью бил, жестко закрепленных на роторе, вращающемся вокруг горизонтальной оси. Применяются для разрушения различных руд, извести, гипса, угля, сырья и клинкера при производстве бетонов, дробления доменных шлаков и стекольного боя.

Данные дробилки отличаются высокими технико-экономическими показателями – большой степенью дробления, значительной производительностью, небольшим расходом электроэнергии, простотой конструкции и удобством обслуживания, а также специфическими достоинствами роторных дробилок – высокой избирательностью дробления, высоким процентов выхода продукта кубообразной формы и меньшей чувствительностью к попаданию недробимых предметов.

Первый патент на роторную дробилку был выдан в США в 1842 г,  однако широкое промышленное применение их началось в 1939 г, в России роторные дробилки стали выпускаться в 1959 г.

По конструктивным признакам роторные дробилки разделяют:

- по числу роторов на одно- и двухроторные;

- по характеру исполнения отражательных органов на дробилки с колосниковыми отражательными решетками и дробилки с отражательными плитами;

- по направлению вращения роторов на реверсивные и нереверсивные.

Наибольшее распространение получили одноротороные дробилки, как наиболее простые, компактные и удобные в эксплуатации.

Молотковые дробилки

К молотковым - относят дробилки ударного действия с шарнирно закрепленными на роторе ударными элементами – молотками, дробилки отличаются высокой степенью дробления, достигающей 100.  

Сравнительно небольшие размеры молотковых дробилок позволяют устанавливать их в ограниченных пространствах, например в шахтах. Герметичность корпуса и возможность плотного присоединения загрузочных и разгрузочных течек позволяют при малых затратах на аспирацию предупредить выброс пыли в окружающую среду. Большинство молотковых дробилок обладает малой чувствительностью к попаданию недробимых предметов в камеру дробления. Следует отметить такие преимущества молотковых дробилок, как простота конструкции и удобство обслуживания и ремонта, что обеспечивается наличием дверок или гидравлической  системы  раскрытия корпуса. Установка молотковой дробилки  с динамически сбалансированным ротором не требует сооружения тяжелого фундамента.

Применяют для дробления руд различного минерального состава, а так же строительного щебня, глины, асбеста.

Однороторные молотковые дробилки – основной, наиболее многочисленный тип молотковых дробилок. Их выпускают большим количеством типоразмеров; от малых – лабораторных до крупных дробилок с ротором диаметром 2.5 м и массой 250 т. Число типоразмеров данных дробилок достигает 20 и более.

Дробилка состоит из корпуса, облицованного плитами, внутри которого расположен массивный ротор с шарнирно подвешенными на нем молотками различного веса (1 до 130 кг) и формы.

Рис. 43. Однороторная молотковая дробилка: 1, 2 -  верхняя и нижняя часть корпуса; 3 – подшипники скольжения; 4 – роторный вал; 5 – откидная стенка; 6 – колосниковая решетка; 7 – ротор; 8 – стержни (ось дробящий молотков); 9 – молотки; 10 – боковые стенки; 11 – концевые диски ротора; 12 – промежуточные диски ротора; 13 – футеровочные плиты; 14 - заслонки

Молотки дробилки изготавливают из износоустойчивой стали и заменяют их по мере износа (рис. 44). Различают молотки:

-  колосникового типа (а), применяемые для дробления хрупких и мягких пород;

- бандажного типа (б), имеющие утолщения на рабочем конце;

- скобообразной формы, применяемые для разрушения хрупких и мягких пород (в), а также твердых материалов (г).  

 

Рис. 44. Виды молотков: а – колосникового типа; б – бандажного типа; В – скобообразного типа

Достоинства: высокая степень дробления (i=10-40); возможность получения кусков кубообразной формы; малогабаритны и низкоэнергозатратны.

Недостатки: необходимость постоянного контроля за износом молотков.

Измельчение руды

 Для измельчения материала на обогатительных фабриках используют мельницы барабанного типа (рис. 45).

А-А

  

Рис. 45. Общий вид барабанных мельниц

Классификация мельниц

I. В зависимости от способа разрушения руды различают:

- аэродинамические, или  струйные мельницы (без измельчающих тел) – разрушение руды происходит за счет ударов о броню или за счет соударения кусков материала, движущихся с большой скоростью (100-200 м/сек) в потоках газовых струй;

- механические мельницы с мелющими телами, которые в свою очередь делятся на: барабанные, роликовые, чашевые (бегунные) и дисковые.

II. В зависимости от формы барабана мельницы деляться на:

- цилиндрические;

- цилиндроконические.

 

III. В зависимости от размера барабана цилиндрические мельницы могут быть:

- короткие (L≤D);

- длинные (L=2-3D);

- трубные (L≥3D).

IY. В зависимости от характера движения барабанные мельницы делятся на:

- вращающиеся мельницы (тихоходные) – движение вокруг горизонтальной оси;

- вибрационные мельницы (быстроходные) – барабан мельницы приводится в колебательное движение от дебалансного вибратора, что приводит к перекатыванию находящихся в нем шаров;

- центробежные мельницы (быстроходные) – с неподвижным вертикальным барабаном и вращающимся внутри него ротором – валом с водилами для роликов. Обкатка роликов и раздавливание ими частиц материала происходит за счет центробежных сил инерции.

Y. В зависимости от способа разрушения руды различают:

- аэродинамические, или  струйные мельницы (без измельчающих тел) – разрушение руды происходит за счет ударов о броню или за счет соударения кусков материала, движущихся с большой скоростью (100-200 м/сек) в потоках газовых струй.

- механические мельницы с мелющими телами, которые в свою очередь делятся на барабанные, роликовые, чашевые (бегунные) и дисковые.

YI. В зависимости от вида измельчающей среды барабанные мельницы делятся  на:

- шаровые – измельчающая среда в виде стальных или чугунных (реже фарфоровых) шаров с диаметром от 25 до 150 мм;

-стержневые – измельчающая среда стальные стержни с предельной длиной 6 м;

- галечные – измельчающая среда в виде окатанной кремниевой гальки с диаметром от25 до 75 мм;

- самоизмельчения – в виде измельчающей среды используют крупные куски  руды, поступающей на измельчение;

- полусамоизмельчение – в виде измельчающей среды используют крупные куски  руды, поступающей на измельчение с небольшим  добавлением (8-10% от объема мельницы) стальных шаров диаметром 100-150 мм;

 В ряде случаем в качестве измельчающей среды используют стальные или чугунные цильпебсы, представляющие собой тела в виде коротких цилиндров, усеченных конусов, дисков или толстостенных трубок.

Рис. 46. Нестандартная измельчающая среда - цильпебсы

 

 YII. В зависимости от характера разгрузки различают:

- мельницы с центральной разгрузкой (сливного типа), характеризующиеся свободным сливом через разгрузочную цапфу. Для осуществления беспрепятственного слива диаметр цапфы обычно принимают  несколько больше, чем диаметр разгрузочной, либо мельницы устанавливают под углом 6-80.

- мельницы с разгрузкой через решетку (диафрагму), удаление измельченного материала через щелевидные или круглые отверстия в торцевой решетке, установленной перед разгрузочной цапфой. Тонкий продукт, прошедший через отверстия поднимают на уровень слива с помощью радиальный перегородок (лифтеров), установленных на  решетке со стороны слива.

- мельницы с периферической разгрузкой через сито имеют барабан, цилиндрическая поверхность которого снаружи покрыта сеткой. Измельченный материал из камеры измельчения через щелевидные отверстия между футеровочными плитами поступает на сита, а затем проваливается вниз;

- мельницы с открытым концом, у которых разгрузочная торцевая крышка барабана имеет центральное отверстие большого диаметра, окаймленного сливным раструбом (отсутствует разгрузочная цапфа).  

 

YIII. В зависимости от вида опорных устройств различают мельницы:

- с подшипниками скольжения, на которые опираются пустотелые цапфы;

- с опорными катками, на которые барабан опирается через специальные опорные бандажи, жестко укрепленные на барабане.

Наиболее широкое применение получили мельницы с опорой на пустотелые цапфы. Недостатком таких мельниц является необходимость изготовления достаточно прочных торцевых крышек, трудность доступа внутрь барабана для ремонта и значительное удлинение пути движения измельчаемого материала вдоль оси мельницы, превышающее в крупноразмерных мельницах длину барабана в 1,5-2 раза.

Параметры механического режима работы мельниц

Механический режим работы барабанных мельниц характеризуют два основных параметра:

1. Относительная скорость вращения барабана, т.е. отношение действительной скорости вращения n к условной критической nкр

,  %

2. Относительное заполнение мельницы измельчающими шарами, т.е. отношение объема, занятого шарами (до начала движения), к общему объему барабана

, %

Условной критической скоростью вращения барабана считают скорость, при которой центробежная сила инерции вращательного движения равна весу материальной точки наружного слоя, т.е эта скорость, при которой материал находится в динамическом равновесии, не отрываясь от футеровки и вращается вместе с нею (центрифугирует).

, об/мин

где D – диаметр барабана, м.

Условная критическая скорость вращения барабана мельницы

Диаметр барабана, м

0,6

0,9

1,2

1,5

2,1

2,7

3,2

3,6

4,0

4,5

Условная критическая скорость вращения, об/мин

60

47,3

40,3

36,4

30,6

26,8

24,4

23,0

22

20,7

В зависимости от принятых значений параметров ψ и φ для барабанных мельниц возможны три скоростных режима:

 1. Каскадный – режим с перекатыванием мелющих тел без их отрыва и полета.  Разрушение материала осуществляется за счет раздавливания и истирания материала между измельчающей средой, слоем материала и футеровочными плитами.

Данный режим благоприятен для стержневых мельниц, так как полет стержней может привести к их перекосам и неправильной укладке. Для шаровых мельниц данный режим применяется в основном при сухом измельчении.

  2. Водопадный – режим с отрывом мелющих тел и их преимущественным полетом. Разрушение материала за счет удара падающих шаров и частичного истирания между измельчающей средой, слоем материала и футеровочными плитами.

Применяется для измельчения крупного материала.

 3. Смешанный режим – характеризуется перекатыванием материала в барабане с единичным отрывом мелющих тел. Режим перехода от каскадного к водопадному.

Данный режим применяется для шаровых мельниц мокрого измельчения.

Мельницы с центральной разгрузкой (МШЦ, МСЦ)

Мельница состоит из цилиндрического барабана, изготовленного из сваренных или клепанных стальных листов большой толщины. На обоих концах имеются торцевые крышки с укрепленными в них пустотелыми цапфами из листовой стали. Посредством цапф корпус мельницы опирается на коренные подшипники.   Вращение барабану передается от электродвигателя посредством малой шестерни, насаженной на приводном валу, и зубчатого венца на барабане.

У мельниц малого размера (до 2100х3000) приводной вал вращается от асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором через клиноременную передачу. У мельниц большого размера – от  асинхронных и синхронных двигателей через муфту.

Корпус мельницы и торцевые крышки с внутренней стороны футеруются износоустойчивыми футеровочными плитами.  На корпусе барабана имеются один или два люка для осмотра, ремонта или замены футеровочных плит.

Конструкция футеровочных плит барабана должна допускать легкую их установку и смену. Обычно плиты изготавливают из чугуна или марганцовистой и хромистой стали. Литая марганцовистая сталь применяется при больших нагрузках шаров большого диаметра. Толщина футеровочных плит принимается от 50 мм для малых мельниц до 130-150 мм для больших мельниц. В режиме измельчения где футеровка работает на истирание целесообразно применять футеровку из хромо-молибденово-марганцовистых или хромо-титановых сталей. В условиях комбинированных нагрузок (удар и истирание) хорошо работают хромо-никилелевые и хромо-марганцовистые стали. Весьма перспективным является применение резиновой футеровки, срок службы которой в несколько раз больше стальной.

Профили футеровочных плит могут быть различными:

1.  Внахлестку, волнистая, с выступом – состоят из отдельных плит, которые прибалчиваются непосредственно к барабану.

2. Гладкая и ступенчатая – представляют собой отдельные стальные полосы, которые также прибалчиваются к корпусу барабана. Для стержневых мельниц гладкая футеровка не используется в виду большого скольжения стержней быстрого износа футеровки.

3.   Рельсобетонная.

4.   Каблучная.

Загрузочная и разгрузочная цапфы имеют футеровку в виде спирали, что улучшает подачу материала в барабан. Разгрузочная цапфа имеет обратную спираль, что предотвращает  разгрузку шаров.

Для подачи материала используют барабанные, улитковые или комбинированные питатели.

 Барабанный питатель – представляет собой  цилиндроконическую камеру, открытую с обеих сторон и снабженную внутренней спиральной перегородкой, для подачи измельчаемого материала через загрузочную цапфу. Корпус питателя отливается из чугуна или сваривается из стальных листов. Питатель крепится болтами к загрузочной цапфе и применяется для подачи материала крупностью до 70 мм на уровне оси мельницы.

 Улитковый питатель – представляет собой спиральной формы черпак с круглым отверстием в боковой стенке по оси вращения для выпуска зачерпываемого материала в мельницу. Питатель болтами крепиться к цапфе барабана мельницы так, чтобы отверстия цапфы и питателя совпадали. Используется для подачи мелкоразмерного материала с низкого уровня (например, подавать питание из классификатора в мельницу).

 Комбинированный питатель применяется для загрузки кускового и мелкоразмерного материала.

Мельницы с центральной разгрузкой могут быть шаровыми (МШР) и стержневыми (МСЦ).

Конструктивным отличием стержневых мельниц от шаровых является увеличенный диаметр загрузочной и разгрузочных цапф, рассчитанный на пропуск большего, чем в шаровых мельницах, количества материала в единицу времени.

Стержневые мельницы применяются для  грубого измельчения – примерно до 30% класса -0,074 мм (1 ст. измельчения) при крупности исходного питания -35 мм. Максимально-возможная крупность питания -50 мм. Измельченный продукт имеет менее вогнутую характеристику крупности, по сравнению с характеристикой крупности шаровых мельниц. Стержни, раздвинутые кусками руды, выполняют роль колосников грохота: через щели проходят мелкие частицы, в то время как более крупные куски задерживаются стержнями, медленно перетираясь.

Диаметр стержней находится в пределе от  40 до 125 мм,  длина до 6 метров. Обычно стержни на 25-30 мм короче длины барабана. Изготавливают их из износоустойчивых сплавов, обладающих при этом определенной хрупкостью. При максимальном износе они ломаются на короткие отрезки и удаляются из мельницы вместе с измельченным продуктом через разгрузочную цапфу. Стержни из мягкой, вязкой стали могут закручиваться или изгибаться, переплетаясь между собой.

 Диаметр загружаемых стержней можно определить по формуле В.А. Олевского

где dc  - диаметр наибольших стержней, мм;

 do – диаметр максимальных кусков в питании, мм;

 k – коэффициент, зависящий от крепости руды (15 – для руд мягких и средней твердости; 20 – для крепких руд).

Стержневая загрузка составляет от 35 до 45% внутреннего объема барабана мельницы. Мельница наполняется стержнями на 100-200 мм ниже е оси. 

Расход стержней колеблется от 0,1 кг/т для мягких руд до 1 кг/т для твердых руд. Средний расход составляет 0,5 кг/т.

 Для шаровых мельниц количество измельчаемой среды можно определить по формуле

где G – вес шаров, загружаемых в мельницу, кг;

 D, L – внутренний диаметр и длина барабана мельницы, м (при снятой футеровке);

 V1 -  объем заполнения шарами, % от объема мельницы, в долях ед.

В шаровых мельницах с разгрузкой через решетку коэффициент заполнения составляет 45-50%, а в мельницах с центральной разгрузкой – 35-40%. Обычно шары располагаются на 200-250 мм ниже оси мельницы.

Расход шаров, по данным практики, составляет 0,0350,175 кг/т руды, в среднем 0,09 кг/т.

Диаметр шаров зависит от крупности исходной руды и определяется по формуле К.А. Разумова

, мм

Наиболее целесообразно подавать в мельницу шары различного диаметра, например, при крупности руды 20 мм в загрузке шаров должна соблюдаться следующая зависимость: d=110 мм – 30%;  d=100 мм – 26%; d=90 мм – 23%; d=75 мм – 21%.

Мельницы с разгрузкой через решетку

Имеют в разгрузочном конце барабана решетку с отверстиями для разгрузки измельченного материала. На стороне, обращенной к разгрузочной крышке, решетка имеет радиальные ребра, делящие пространство между решеткой и торцевой крышкой на секторные камеры, открытые в цапфу. При вращении барабана ребра действуют как элеваторное колесо и поднимают пульпу до уровня разгрузочной цапфы. Такое устройство позволяет поддерживать  низкий уровень пульпы в мельнице и сокращает время нахождения в ней материала вследствие уменьшения объема пульпы.

Диафрагма изготавливается из чугуна или литой стали; ее футеровочные плиты – из марганцовистой или хромистой стали; колосники – из стали с высоким содержанием углерода или кремнистой стали.

Колосники трапециевидного сечения образуют щели несколько расширяющиеся в направлении к разгрузочному концу барабана. Высота колосников составляет 75-90 мм, расстояние между колосниками – от 3 до 12 мм.

Различают мельницы с разгрузкой через решетку и регулируемым уровнем пульпы, без регулируемого уровня и мельницы без торцевой крышки с открытой решеткой.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22855. Спостереження броунівського руху і визначення числа Авогадро 89 KB
  1 взятому з роботи Жана Перрена 18701942 точками відмічені послідовні положення однієї і тієї ж частинки через кожні 30 секунд. Напрямок і величина рівнодійної сили ударів молекул змінюється з великою частотою внаслідок чого відбувається зміна напряму руху броунівської частинки. Відносно великі частинки під дією поштовхів набувають невеликих прискорень тому їх швидкість практично не змінюється і частинка лишається нерухомою. Незважаючи на випадковий характер величини і напрямку сили що діє на броунівську частинку хаотичний...
22856. Маркировка: понятие, назначение, виды, носители информации. Содержание маркировки. Требования к маркировке в НД 18.62 KB
  Текст является наиболее распространенным элементом, наиболее доступным для потребителей и других субъектов рыночных отношений. В тексте товарной маркировки могут быть использованы все формы товарной информации.
22857. Химическая, биологическая, микробиологическая безопасность продовольственных товаров. Нормирующие и подтверждающие соответствие документы 17.24 KB
  Безопасность товара - состояние товара в обычных условиях его использования, хранения, транспортировки и утилизации, при котором риск вреда жизни, здоровью и имуществу потребителя ограничен допустимым уровнем
22858. ВИВЧЕННЯ РОБОТИ ДЗЕРКАЛЬНОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА 95.5 KB
  ВИВЧЕННЯ РОБОТИ ДЗЕРКАЛЬНОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА Дзеркальний гальванометр – вимірювальний прилад магнітоелектричної системи. Вимірювання сили струму зводиться до реєстрації кутів повороту рамки рухомої системи гальванометра. Найбільш точними дзеркальними гальванометрами можна вимірювати силу струму з точністю до 1011 А і різницю потенціалів до 108 В. Рух рамки із струмом у полі постійного магніту з індукцією В можна описати таким рівнянням: 1 У цьому рівнянні  момент інерції рухомої системи гальванометра  момент сил що протидіють...
22859. Беспроводные технологии. Инфракрасная передача 288.5 KB
  Потребность в передаче данных с высокой скоростью и без потери качества выходит на первый план. Решение этой проблемы требует, помимо закупки активного сетевого оборудования, организацию линий связи. Для этого обычно используется кабельная проводка на основе медного или оптоволоконного кабеля.
22860. Государственная политика в области обеспечения безопасности и качества пищевой продукции 20.52 KB
  Среди современных проблем охраны здоровья населения России проблемы снижения и профилактики заболеваемости, связанной с условиями и качеством питания людей, занимают особое место.
22861. Роль таможенных органов в защите отечественного рынка от контрафактной продукции 18.37 KB
  По официальным данным, доля контрафактной продукции в ряде секторов российского рынка составляет от 30% до 90%. При этом нередко контрафактный товар одновременно является еще и фальсификатом, то есть содержание товара не соответствует тому, что указано на его упаковке
22862. Градации товаров по качеству. Дефекты продукции. Классификация дефектов 21.67 KB
  Градации качества - категория одноименного товара, отличающая между собой установленными значениями показателей качества. Товары разных градаций качества, за исключением опасных могут обеспечивать удовлетворенность потребителей разных сегментов
22863. Глобальные сети. ISDN - сети с интегральными услугами 125.5 KB
  Глобальные сети (Wide Area Networks), которые также называют территориальными компьютерными сетями, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории — в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара.