Основи переробки та збагачення корисних копалин: «Розробка родовищ корисних копалин» (стр. 3 )

- основна операція для виділення класів, що представляють готові продукти, наприклад, при сортуванні вугілля, руд;

- підготовча операція для розділення на класи, що надходять в операції збагачення, наприклад, перед відсадженням, магнітною сепарацією;

- допоміжна операція, пов'язана з подрібненням, для виділення готового матеріалу перед дробарками і для контролю крупності продукту подрібнення;

- операція збезводнювання для відділення води і пульпи від кусковатих і зернистих матеріалів.

4.2 Ефективність просіювання

Ефективністю просіювання називається відношення маси підрешітного продукту до маси нижнього класу у вихідному матеріалі.

Ефективність просіювання дозволяє якісно оцінити повноту виділення дрібного класу з вихідного продукту при просіюванні, тобто вилучення дрібного матеріалу в нижній продукт грохоту.

Розглянемо операцію просіювання вихідного матеріалу на 2 продукти - підрешітний і надрешітний (рисунок 4.1 )

Ефективність просіювання Е буде дорівнювати:

. (4.1)

Рисунок 4.1 - Схема визначення ефективності просіювання

Q, C, T - вага відповідно вихідного матеріалу, підрешітного і надрешітного продуктів, кг; a, b, v - вміст дрібного класу відповідно у вихідному матеріалі, підрешітному і надрешітному, %.

Якщо за дрібний клас приймається матеріал дрібніше розміру отворів сита, то b =100 %, тому що в підрешітний продукт не може пройти через сито зерна крупніше розміру отворів.

Відношення С/Q, тобто вихід підрешітного продукту, визначимо за формулою для виходу концентрату:

З/Q = a - v / b - v,

отже,

(4.2)

Вміст нижнього класу a і v визначають просіюванням проб вихідного матеріалу і надрешітного продукту того ж розміру і форми, що й у ситі грохоту.

Приклад. Вміст нижнього класу в надрешітному продукті 10 %, вихід підрешітного продукту 40 %. Визначити ефективність просіювання.

Зі 100 вагових частин вихідного матеріалу в підрешітний продукт виділилося 40, отже надрешітного продукту буде 60 вагових одиниць, у яких міститься 10 % нижнього класу, тобто дріб¢язок в надрешітному продукті буде:

вагових одиниць.

Таким чином, у вихідному матеріалі було нижчого класу:

40 + 6 = 46 вагових одиниць

ефективність просіювання:

Е = 40×100/46 = 86,9 .

4.3 Процесс просіювання

Ефективність просіювання швидко зростає в перші моменти від початку просіювання, а потім росте дуже повільно, і наближається до 100 %. Це пояснюється тим, що спочатку на ситі знаходиться відносно багато зерен дрібного матеріалу, які і провалюються.

На промисловому грохоті матеріал шаром деякої товщини рухається по ситу. Під дією коливань сита матеріал розшаровується, дрібні зерна проникають через шари і, досягнувши поверхні, що просіває, провалюються в отвори. Чим ближче розмір зерна до розміру отвору, тим більше отворів воно повинно зустріти на своєму шляху, щоб провалитися в одне з них. Зерна, що мають відносний розмір (тобто відношення розміру зерна до розміру отвору) від 0 до (0,5…0,75) вважаються легкими (які легко проходять) зернами. Зерна з відносним розміром від 0,75 до 1,0 називаються важкими, для їхнього просіювання потрібно тривалий проміжок часу. Зерна з відносним розміром від 1,0 до 1,5 називаються заважаючими, вони не можуть самостійно пройти через отвори сита і в той самий час заважають проходженню важких і легких зерен.

З збільшенням вологості процес просіювання ускладнюється. У цьому випадку застосовують спеціальні поверхні, наприклад, струнні сита. У багатьох випадках просіювання вологих матеріалів поліпшується, якщо підігрівати дроти (струни) сита електричним струмом до температур 80°…150° С. При цьому отвори сита не затягуються плівкою води і вологі зерна менше прилипають до дротів, налиплий на них матеріал підсихає й відпадає під час вібрацій сітки. Можна також проводити мокре просіювання, тобто з водою. В одну тонну матеріалу додають біля одного метра кубічного води.

4.4 Робоча поверхня грохотів

В якості робочих поверхонь грохотів, що просівають застосовують колосникові решітки, решета і дротові сітки.

Колосникові решітки виготовляють із стрижнів (або колосників) паралельними рядами. Форма перетину колосників може бути різною (рисунок 4.2)

Рисунок 4.2 - Форми перетинів колосників

Розмір отворів решітки визначається шириною щілини у світлі. Колосникові решітки застосовуються для просіювання крупнокусковатого матеріалу.

Решета представляють собою сталеві листи з проштампованими або просвердленими отворами. Форма отворів - кругла, прямокутна, квадратна. Розміри отворів від 10 до 80 мм. Решета виготовляють із зносостійкої гуми і пластмаси.

Дротові сітки виготовляються зі сталевого, бронзового, латунного й іншого дроту з отворами від 0,04 до100 мм. Форма отворів квадратна або прямокутна.

Робоча поверхня грохоту, що просіває, характеризується коефіцієнтом живого перетину, тобто відношенням площі отворів у світлі до загальної площі отвору сита.

4.5 Вплив різноманітних чинників на процес просіювання

Просіювання деякого кам'яного вугілля, практично неможливо при їхній вологості більше 6 %, тому що волога в основному подана поверхневими плівками, в той самий час сильно пористе буре вугілля просіюється навіть при вологості до 45 %.

Особливо сильно впливає вологість під час просіювання на ситах із дрібними отворами. Дрібні класи мають найбільшу зовнішню вологість внаслідок їх великої питомої поверхні. Зовнішня волога в матеріалі викликає злипання дрібних частинок між собою, налипання їх на крупні куски і замазування отворів.

У разі деякомго граничного вмісту вологи, що залежить від властивостей матеріалу і розміру отворів сита, ефективність просіювання різко падає. З збільшенням вологості матеріалу понад цієї межі рухливість зерен зростає і поступово наступають умови для мокрого просіювання.

Круглі отвори в порівнянні з іншими формами того ж номінального розміру дають підрешітний продукт більш дрібний. Практично вважають, що максимальний розмір зерен, що проходять через круглий отвір складає в середньому біля (80…85) % від розміру зерен, що проходять через квадратний перетин того ж розміру.

У порівнянні з круглими і квадратними отворами прямокутні отвори такого ж розміру припускають проходження зерен більш крупних. На практиці приймають, що для отримання матеріалу такої ж крупності, як і при круглих отворах, ширина прямокутних отворів повинна складати (65…70) % діаметра круглого отвору. Практично вважають, що на похилому ситі вібраційного грохоту отримують нижній продукт тієї ж крупності, що і на горизонтальному, якщо розмір отворів похилого сита більше розміру отворів горизонтального в 1,15 рази при нахилі 20° і в 1,25 рази при нахилі 25°. Швидкість руху матеріалу по ситу грохоту визначає його продуктивність як транспортуючого апарата. Високі швидкості повинні несприятливо відбитися на ефективності просіювання. Внаслідок складності явищ, що відбуваються на ситі грохоту, оптимальна швидкість руху матеріалу по ситу встановлюється досвідченим шляхом при регулюванні грохоту. У багатьох випадках швидкість руху матеріалу регулюється зміною кута нахилу короба грохоту. Амплітуда (радіус кругових коливань) і частота коливань впливають на продуктивність і ефективність просіювання.

У разі збільшення амплітуди і частоти коливань збільшується число контактів зерен із поверхнею, що просіває, і поліпшуються умови самоочистки сита від зерен, що застряють у отворах, в результаті чого збільшуються продуктивність і ефективність просіювання. Проте збільшення амплітуди і частоти коливаньобмежено механічною міцністю грохоту.

ТЕМА 5. КЛАСИФІКАЦІЯ ГРОХОТІВ

5.1 Класифікація грохотів

Грохоти, які застосовуються для збагачення корисних копалин можна розділити на такі групи:

- нерухомі колосникові;

- валкові;

- барабанні обертові;

- плоскі хитні;

- напіввібраційні (гираційні);

- вібраційні з прямолінійними вібраціями (швидкохідні на похилих опорах, резонансні, електровібраційні резонансні, із самобалансним вібратором);

- вібраційні з круговими вібраціями (інерційні з простим дебалансним вібратором, що самоцентруються);

- плоскі сита з дрібними отворами для дрібного просіювання пульпи.

5.2 Нерухомі колосникові грохоти

Нерухомі колосникові грохоти представляють собою решітки, зібрані з колосників, які встановлюються під деяким кутом до горизонту. Матеріал, що завантажується на верхню частину решітки, рухається самопливом, при цьому дріб'язок провалюється через щілини решітки, а надрешітний продукт розвантажується в нижньому кінці.

Рисунок 5.1 - Нерухомий колосниковий грохіт

1 - колосники; 2 - стяжний болт; 3 - розпираюча трубка.

Застосовуються ці грохоти для просіювання крупного матеріалу, розміри щілин між колосниками складають 50 мм і більше. Кут нахилу для просіювання руд 40°…50°, для просіювання вугілля 30°…35°. Ширина грохоту повинна бути не менше 2-3 розмірів максимальних кусків вихідного матеріалу. Довжина звичайно дорівнює подвоєній ширині.

Продуктивність по вихідному живленню складає в середньому 60 т/год на 1 м площі решітки при щілинах 25 мм і збільшується пропорційно розміру отворів. Ефективність просіювання на колосникових грохотах складає 60…70 відсотків.

Необхідна площа решітки колосникового грохоту:

F=Q/(2,4×l), м (5.1)

де Q - продуктивність грохоту по вихідному матеріалу, т/год;

l - ширина щілини між колосниками, мм.

5.3 Напіввібраційні (гираційні) грохоти

На нерухомій рамі 1 у підшипниках 2 горизонтально встановлений вал 3, який має ексцентричні заточення 4. На заточки насаджені підшипники хитання 5, зовнішня обойма яких закріплена в коробі грохоту 6. Короб із натягнутим у ньому ситом 7 (або двома-трьома ситами) встановлюється під кутом (20…30)° до горизонту й утримується в такому положенні еластичними зв'язками (амортизаторами) 11. Вал обертається від електропривода через гнучку передачу на шків 8. Короб грохоту чинить кругові рухи малого радіуса R у вертикальній площині, при цьому сито протягом всього оберту вала залишається рівнобіжним самому собі. Кінці короба в завантажувальній і розвантажувальних частинах чинять рух по еластичним кривим, форма яких визначається жорсткістю пружин-амортизаторів. Для зрівноважування відцентрової сили інерції, що виникає від маси короба, на валі закріплюються маховики 10 із неврівноваженими вантажами 9. Швидкість обертання вала гіраційних грохотів (750…1500) об/хв., ексцентриситет біля 3 мм. Гіраційні грохоти мають постійну амплітуду вібрації. Застосовуються вони для просіювання крупнокусковотог матеріалу.

Рисунок 5.2 - Схема гіраційного грохоту

5.4 Вібраційні грохоти з круговими вібраціями короба

Останнім часом їх заміняють більш простими грохотами, які самоцентруються, (рисунок 5.3).

Короб грохоту 1 похило підвішується до нерухомої підтримуючої конструкції за допомогою пружин 5. У підшипниках 2, жорстко закріплених у стінках короба, змонтований ексцентриковий вал 4. На кінцях вала насаджені маховики 7 із дебалансними вантажами 6, розташованими діаметрально протилежно відносно ексцентрикових заточок 3 вала 4. На валі жорстко закріплений шків 8, який приводиться в обертання за допомогою клиноремінної передачі від електродвигуна, установленого на нерухомій опорі.

Рисунок 5.3 - Схема вібраційного самоцентруючогося грохоту

Під час обертання вала в грохоті взаємодіють дві обертові маси: короб грохоту, підвішений на пружинах і дебалансні вантажі, закріплені на обертовому в підшипниках валу. Оскільки короб має еластичну підвіску тиск ексцентрика вала на короб надається внутрішньою силою системи. За відсутності зовнішніх сил центр ваги системи з двох обертових мас повинний зберігати своє положення в просторі, тому при обертанні вала короб одержує кругові рухи у вертикальній площині відносно центрольної осі ваги 0 0. Вантажі на маховиках підбираються таким чином, щоб врівноважувати відцентрову силу, яка розвивається коробом при його обертанні на радіусі R ексцентриситета вала. Короб грохоту буде описувати кругові траєкторії радіуса R у вертикальній площині, а вісь вала буде нерухома в просторі і самоцентрується. В даний час майже всі інерційні грохоти робляться самоцентрованими, з розмірами 2200´4200 мм і можуть застосовуватися для просіювання матеріалу крупністю до 1000 мм.

5.5 Вібраційні грохоти з прямолінійними вібраціями короба

Грохоти із самобалансним вібратором мають горизонтальний короб з одним або декількома ситами, підвішений за допомогою амортизаторів і опорної конструкції або встановлений на пружинних опорах. На коробі змонтований самобалансний вібратор, який передає коливання коробу. Він складається з 2-х однакових дебалансів, які обертаються на двох рівнобіжних валах у протилежні боки з однаковою швидкістю. При будь-якому положенні вантажів дебалансів вібратора сили діють уздовж осі х, які є складовими відцентрової сили, що діють уздовж осі у, взаємно гасяться як сили протилежно спрямовані і рівні за розміром.

У порівнянні з простим дебалансним вібратором, у якому діє обертова відцентрова сила, у самобалансному вібраторі сили спрямовані по прямій лінії. Зусилля, які утворюються вібратором, змінюються по синусоїді, тобто за півоберта валів зусилля змінюється від нуля до максимуму, а напрямок змінюється через кожні півоберта дебалансів. Самобалансний вібратор повідомляє коробу прямолінійні коливання, спрямовані під кутом до площини сита. Ці коливання викликають на ситі рух матеріалу з підкиданням при енергійному струшуванні.

Рисунок 5.4 - Схема вібраційного грохоту з самобалансним вібратором.

Самобалансні грохоти застосовуються для відділення суспензії від продуктів збагачення матеріалу у важких суспензіях. Виготовляються також грохоти важкої конструкції з декількома вібраторами для просіювання руди і гарячого агломерату. Головні позитивна якість самобалансних грохотів - мала висота за рахунок того, що грохіт встановлюється горизонтально, висока продуктивність і ефективність просіювання. Недолік - складність конструкції вібратора. Самобалансні грохоти розмірами 1750´4500 мм приймають матеріал крупністю до 200 мм. Швидкість обертання валів грохоту 1000 об/хв.

5.6 Резонансні грохоти з ексцентриковими приводами

За будовою нагадують хитні грохоти. Горизонтальний короб 1 встановлюється на масивній рамі 2 на похилих шарнірних або пружних опорах 3 і утримується на місці пружними амортизаторами 8. Рама, в свою чергу, встановлюється на нерухомій опорній конструкції через пружинні амортизатори.

Рух коробу передається від ексцентрикового механізму 5, змонтованого на тій самій опорній рамі 2. Шатун 6 ексцентрика має еластичний елемент 7. У такий спосіб створюється система з двох мас, які коливаються - короба з ситом, матеріалом і опорною рамою. Рух коробу передається від ексцентрикового механізму 5, змонтованого на тій самій опорній рамі 2. Шатун 6 ексцентрика має еластичний елемент 7. У такий спосіб створюється система з двох мас, які коливаються - короба з ситом, матеріалом і опорною рамою.

Рисунок 5.5 - Схема резонансного грохоту з ексцентриковим приводом

Оскільки рама спирається через пружини, то можна вважати, що система в просторі знаходиться тільки під дією внутрішніх сил. Центр ваги такої системи повинний залишатися нерухомим у просторі, а обидві маси повинні коливатися біля цього центру з амплітудами, які залежать від розміру мас. Чим більше маса, тим менше амплітуда її коливань. У резонансних грохотах опорна рама робиться важкою (у деяких конструкціях вона заповнюється бетоном) і амплітуда її коливань невелика в порівнянні з коливаннями короба грохоту. Система працює з частотою збудження, рівною одній з власних частот системи, тобто в резонансному режимі. При цьому енергія витрачається лише на подолання опору коливанням, а не на повідомлення кінетичної енергії масам, що рухаються.

Позитивна якість резонансних грохотів полягає в тому, що при повному зрівноважуванні можна робити грохоти дуже великих розмірів (площею двох коробів до 32 м) і повідомляти їм інтенсивні коливання за допомогою простого приводу за малої витраті електроенергії.

Недолік грохотів - складність конструкції (багато шарнірів, пружин, амортизаторів).

Резонансні грохоти застосовуються для класификації вугілля і звезводнювання продуктів вугільнозбагачувальних фабрик великої продуктивності.

ТЕМА 6. ВИДИ ГРОХОТІВ І ЇХ РОЗРАХУНОК

6.1 Валкові грохоти

Валкові грохоти складаються із декількох рівнобіжних валків установлених на похилій рамі і обертаються в напрямку руху матеріалу (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Схема валкового грохоту

1 –валок; 2 – рама.

На валки насаджені або відлиті разом з ними диски або сферичні трикутники. Валки з дисками утворюють поверхню з отворами, форма і розміри яких визначаються відстанню між валками і формою дисків. Число валків для різних конструкцій грохотів складає від 5 до 13, а для просіювання дрібного матеріалу і більше. Швидкість обертання валків на радіусі диска однакова й складає (0,8…1,45) м/с. Ексцентриситет (20…35) мм. Ексцентриситети сусідніх дисків кожного валка зміщений один відносно іншого на 90 °.

Продуктивність валкових грохотів по вихідному матеріалі приймається біля 1 м /год на 1м площі решітки і 1 мм ширини отвору. Наприклад, у разі розміру отвора 75 мм - 75 м /(год×м). Ці грохоти застосовуються для попереднього просіювання вугілля і антрацитів з метою виділення продукту дрібніше (50…150) мм. На нових гірничо-збагачувальних фабриках валкові грохоти не встановлюють, їх заміняють циліндричними грохотами.

Валкові грохоти з отворами (5…6) мм застосовуються на буровугільних брикетних фабриках. Для глинистих матеріалів валкові грохоти не підходять, їхні валки швидко облипают глинистим матеріалом і отвори забиваються.

6.2 Хитні грохоти

Плоскі хитні грохоти мають один або два короби подовженої прямокутної форми з закріпленими в них ситами. Короби встановлюються на опорах або підвішуються на підвісних до рами грохоту або до підтримуючої конструкції і чинять зворотньо-поступові, кругові або складні рухи (хитання).

Внаслідок хитного руху або спільної дії хитань і нахилу грохоту матеріал, завантажений у головній частині короба, просувається по ситу до розвантажувального кінця. При цьому він розшаровується і дрібний клас просівається через отвори сита. По характеру хитань плоскі грохоти розділяються на грохоти з прямолінійними, круговими хитаннями і зі складним рухом. Схеми плоских хитних грохотів із різноманітним характером руху короба показані на рисунку 6.2.

Рисунок 6.2 - Схема плоских хитних грохотів

1 – сито; 2 – короб; 3 – вібратор.

Схема короба з похилим коробом на шарнірних підвісках із ексцентриковим приводом, що повідомляє хитання коробу під кутом до його площини зображена

на рисунку 6.2 а.

Схема грохоту з горизонтальним коробом, установленим на похилих пружних опорах, ексцентриковим приводом, який повідомляє коливання коробу, перпендикулярні до напрямку опор, показана на рисунку 6.3 б.

Схема двохкривошипного (двохвального) грохоту з похилим коробом, що чинить кругові хитання у вертикальній площині, зображена на рисунку 6.2 в.

Схема однокривошипного грохоту з похилим коробом, що чинить складний рух, показаний на рисунку 6.2 г.

Прискорення, які повідомляються хитним грохотам ексцентриковим (кривошипно-шатунним) механізмом, визначаються розміром отвору ексцентриситета на квадрат числа обертів вала. Від цих же параметрів залежить і режим руху матеріалу по грохоту.