Основи переробки та збагачення корисних копалин: «Розробка родовищ корисних копалин» (стр. 4 )

Плоскі хитні грохоти сучасних конструкцій виготовляються швидкохідними (500 об/хв.) і працюють на режимі з підкиданням. Площа сит досягає 10 м. Застосовуються вони для класифікації і збезводнювання вугілля.

6.3 Барабанні грохоти

Барабанні грохоти в залежності від форми барабана можуть бути циліндричними і конічними. Робоча поверхня барабанного грохоту представляє собою бічну поверхню циліндра або усіченого конуса і звичайно збирається з перфорованих листів. Вісь циліндричного барабана нахилена до горизонту під кутом 4°…7° (рідше 1°…14°), а вісь конічного барабана горизонтальна, рисунок 6.3.

Рисунок 6.3 - Схема барабанного грохоту

Вихідний матеріал завантажується усередину барабана на верхньому кінці і несеться поверхнею обертового барабана на висоту, що відповідає куту природного укосу матеріалу, а потім котиться вниз. Внаслідок нахилу барабанного грохоту матеріал скочується під деяким кутом до площини обертання, що сприяє просуванню його вниз уздовж осі барабана. Швидкість обертання барабана складає (25…50) % критичної швидкості.

Барабанні грохоти призначені також для просіювання матеріалу на декілька класів. При цьому сито на барабані збирається по довжині з декількох секцій з отворами, що збільшуються в розмірах у напрямку до розвантажувального кінця або сита збираються концентричними поверхнями - внутрішнє з найбільшими, а зовнішні з найменшими отворами. Застосовуються також комбіновані конструкції, у яких на барабані, що складається з декількох секцій сит з отворами, які збільшуються в розмірах, встановлюється концентрично ще одне або декілька сит із дрібною сіткою.

Застосовуються також призматичні барабанні грохоти, які називають буратами. Робоча поверхня бурата складається із шести або восьми плоских сит, що утворюють бічну поверхню призми або усіченої піраміди.

Діаметр барабана коливається від 500 до 3000 мм; довжина - від 2000 до 9000 мм; довжина окремої секції барабана - від 800 до 1500 мм. Розміри буратів:

діаметр (1000…1100) мм, довжина (3500…6000) мм.

По практичним даним середня продуктивність барабанного грохоту на 1 м площі сита на 1 мм розміру отворів складає при сухому просіюванні (0,25…0,3) т/год, при мокрому біля 0,45 т/год.

Основними недоліками барабанних грохотів є їхня громіздкість, мала питома продуктивність і низька ефективність, особливо при просіюванні дрібного матеріалу. З цих причин барабанні грохоти не застосовуються для сухого просіювання (крім буратів).

6.4 Дуговий грохіт

Робоча поверхня дугового грохоту (рисунок 6.4) складається з дротів

трапецієподібного перетину, розташованих паралельно між собою і поперек потоку матеріалу.

Рисунок 6.4 - Схема дугового грохоту

Складене в такий спосіб сито з щілинними отворами вигнуте й утворює частину циліндричної поверхні, при цьому дроти проходять по твірним циліндра. Центральний кут дугової поверхні складає звичайно чверть окружності 90°, а в деяких конструкціях досягає 270°. Радіус кривизни сита біля (500…600) мм. Робоча поверхня грохоту біля 1 м. Вихідна пульпа подається під напором або з деякою початковою швидкістю по дотичній до верхньої кромки сита. Відцентрова сила, яка виникає при круговому русі пульпи по ситу, сприяє ефективному виділенню води і дріб'язку через щілинні отвори сита. Крупність нижнього продукту приблизно в 2,5 рази менше ширини щілинного отвору сита. Питома продуктивність грохоту із ситом, що має отвор (0,3…0,7) мм, складає (70…150) м/(год м). Коливання вмісту твердого у вихідній пульпі припускаються в широких межах (від 7 до 70 % за вагою). Ефективність просіювання від 35 до

90 %.

6.5 Розрахунок грохотів

У основу розрахунку приймається продуктивність грохоту по вихідному матеріалу або по підрешітному продукті в метрах кубічних за годину на 1 м площі сита при даному розмірі отворів. Конкретні умови просіювання враховуються введенням ряду коефіцієнтів, які залежать від характеристики крупності вихідного матеріалу, ефективності просіювання, форми зерен, способу просіювання (сухого або мокрого) і інших умов.

Відомі три методики розрахунку грохотів: для руд, вугілля і будівельних матеріалів.

Порівняння різних методів розрахунку грохотів показало, що одночасне використання декількох із них не виправдало себе. Тому нижче приводиться один метод розрахунку грохотів для руд.

Масова продуктивність грохоту по вихідному матеріалу:

Q=Fqd k1 k2 k3 k4 k5 k6, (6.1)

де F - робоча площа сита;

q - середня продуктивність на 1 м поверхні сита м /год;

d - насипна маса просіваємого матеріалу т/м ;

k1 k2 k3 k4 k5 k6- поправочні коефіцієнти.

Робоча площа сита:

F=0,85BL, (6.2)

де В и L - ширина і довжина короба, м.

Продуктивність двухситних грохотів розраховується по верхньому і нижньому ситам. Ефективна робоча площа нижнього сита приймається рівною 0,7F через неповне використання його, тому що живлення на сито надходить не тільки на початку сита, але і по всій його довжині.

ТЕМА 7. ДРОБЛЕННЯ ТА ПОДРІБНЕННЯ

7.1. Процеси дроблення та подрібнення

Дроблення та подрібнення - це процеси зменшення розмірів кусків або зерен корисних копалин руйнуванням і дією тих зовнішніх сил, які переборюють внутрішні сили зчеплення, що зв'язують між собою частинки твердої речовини.

Принципово процеси дроблення і подрібнення не відрізняються між собою. Умовно вважають, що після дроблення отримують продукти більше 5 мм, а після подрібнення - менше 5 мм. Для дроблення застосовують дробарки, а для подрібнення - млини.

Чим повніше «розкриваються» (відокремлюються один від одного) мінерали під час дроблення та подрібнення, тим успіншіше протікає паступне збагачення корисних копалин. Проте, повного «розкриття» мінералів досягнути не вдається, оскількі для цього довелося б дуже сильно подрібнювати руду перед збагаченням, а це здорожує процес і погіршує результати збагачення.

Зростки мінералів, що надходять на збагачення, знижують технологічні показники, оскільки частково потрапляють в концентрат, зменшуючи в ньому вміст цінного компонента, а частково - у хвости, що збільшує втрати металу. Мінеральні зерна розміром менше 10...20 мм при збагаченні вилучаються незадовільно.

Дроблення та подрібнення на гірничо-збагачувальних фабриках слугують підготовчими операціями перед збагаченням і призначені для роз'єднання зерен різних мінералів, які містяться в корисних копалинах.

Ці процеси застосовують не лише на гірничо-збагачувальних фабриках. Дробленню і подрібненню підають: вугілля або сланець на електростанціях, що спалюють паливо в пилоподібному стані; вугілля на коксохімічних заводах перед коксуванням; вапняки і доломіти, використовувані як флюси на металургійних заводах; камінь з метою виробництва щебеню для промислового і дорожнього будівництва. У цих випадках продукти дроблення та подрібнення використовують безпосередньо і процес дроблення має самостійне значення.

7.2. Ступінь дроблення та подрібнення

Ступінь дроблення (подрібнення) - це відношення розміру максимальних кусків або зерен вихідного матеріалу до розміру максимальних кусків дробленого продукту.

Ступінь дроблення є кількісною характеристикою, яка показує у скільки разів зменшується розмір кусків або зерен матеріалу після дроблення чи подрібнення. Зі ступенем дроблення пов'язані витрати енергії та продуктивність дробарок і млинів.

Ступінь дроблення визначають як відношення діаметрів максимальних по крупності кусків матеріалу до і після дроблення:

(7.1)

Коректніше ступінь дроблення визначати як відношення середніх діаметрів кусків з урахуваням характеристик крупності вихідного матеріалу і продукту дроблення:

(7.2)

Досягти великих ступенів дроблення в одній дробарці, як правило, неможливо. Машини для дроблення та подрібнення ефективно працюють тільки за обмежених ступенів подрібнення, тому дробити матеріали від вихідної крупності до необхідного розміру раціональніше в кількох машинах, що працюють послідовно. У кожній з них виконуватиметься лише частина загального процесу дроблення (подрібнення), яку називають стадією дроблення (подрібнення). Залежно від крупності вихідного матеріалу і потрібної крупності дробленого продукту перед збагаченням матеріал можна подрібнювати в одну, дві або навіть у три послідовні стадії. Першу стадію називають крупне дроблення, другу - середнє дроблення, третю - дрібне дроблення.

На деяких гірничо-збагачувальних фабриках для збагачення залізних руд, які містять значну кількість крупних плоских кусків, застосовують чотиристадійні схеми. У цьому випадку можна вважати, що дві перші стадії - це крупне дроблення, а третя і четверта - відповідно середнє і дрібне дроблення. Матеріал після середнього або дрібного дроблення (куски розміром менше 30 мм) надходить на подрібнення.

Ступінь дроблення, що досягається в кожній окремій стадії, називають окремим, а у всіх стадіях - загальним ступенем дроблення. Загальний ступінь дроблення дорівнює добутку окремих ступенів:

(7.3)

Дроблення та подрібнення - дуже енергоємні операції. На них витрачають близько половини енергії, споживаної гірничо-збагачувальною фабрикою. Тому перед дробленням чи подрібненням додільно виділити з матеріалу куски (зерна), розмір яких менший за межу дроблення (подрібнення).

Матеріал, який підлягає подрібненню, завжди містить деяку кількість зерен, які вже не є зростками корисних мінералів і пустої породи. Коли вміст таких зерен дуже великий або коли вони є цінними мінералами, які можуть бути втрачені внаслідок переподрібнення, для їх вилучення вводять проміжні операції збагачення.

7.3 Схеми подрібнення і здрібнювання

Дробарки і млини можуть працювати у відкритому і замкнутому циклах (рисунок 7.1).При відкритому циклі матеріал проходить через дробарку або млин один раз і в подріблюваному продукті завжди є присутнім деяка кількість кусків надлишкового розміру.

Рисунок 7.1 - Схеми подрібнення

а) одностадійна; б) трьохстадійна

При замкнутому циклі матеріал неодноразово проходить через дробарку або млин. Подріблюваний продукт надходить на класифікуючий апарат, що виділяє з нього куски надлишкового розміру, які повертаються для дооброблювання в ту ж саму дробарку або млин. Для класифікації продуктів подрібнення застосовують грохоти, а для класифікації продуктів здрібнювання - механічні класифікатори або гідроциклони.

7.4 Закони подрібнення

Закони подрібнення визначають роботу, яку роблять зовнішні сили при руйнуванні кусків корисних копалин. Ці роботи витрачаються на подолання сил взаємного зчеплення частинок твердої речовини, які визначаються природою і структурою кристалів, що утворюють куски корисних копалин. Вона залежить також від різноманітних дефектів у кристалічній решітці мінералів, макро - і мікротріщин, що послабляють міцність кусків. При подрібненні міцність матеріалу по мірі зменшення крупності кусків підвищується.

Робота, яка затрачується на подрібнення, частково витрачається на деформацію кусків які руйнуються і розсіюється в навколишній простір у вигляді тепла, а частково витрачається на утворення нових поверхонь, перетворюючись у вільну поверхневу енергію твердого тіла.

Закон Ребіндера має вигляд:

, (7.3)

де А - робота подрібнення; А=k×DV - робота деформацій у деформованому об¢ємі; Aп = d×DS - робота утворення нових поверхонь; DV - деформований об¢єм; DS - розмір знову утвореної поверхні; k і d - коефіцієнти пропорційності.

В процесі подрібнення, коли ступінь подрібнення малий, можна знехтувати роботою утворення нових поверхонь внаслідок незначності її в порівнянні з роботою деформації. У цьому випадку з загального закону Ребіндера отримується окремий закон, закон подрібнення Кірпічьова - робота подрібнення пропорційна об¢єму або вазі подріблюваних тіл.

В процесі подрібнення, коли ступінь подрібнення великий, можна зневажити роботою деформації, тому що в цьому випадку вона мала в порівнянні з роботою утворення нових поверхонь, і з закону Ребіндера утвориться окремий закон подрібнення Риттингера - робота подрібнення пропорційна розміру знову утвореної поверхні. Частіше подрібнення проводиться при середньому ступені подрібнення, а тому при визначенні роботи в законі Ребіндера необхідно враховувати як роботу деформації, так і роботу утворення нових поверхонь, тобто вважати роботу подрібнення пропорційною як об¢єму, так і поверхні подрібнюваних тіл. Якщо припустити, що робота подрібнення пропорційна середньому геометричному з обєму і поверхні подрібнюваних тіл то отримаєм окремий закон подрібнення Бонда.

Відомі чотири основних спосби подрібнення: розчавлювання, розколювання, стирання, удар. На гірничо-збагачувальних фабриках дробарки працюють головним чином розчавлюванням і ударом під час додаткових стираючихся і вигинаючихся впливах на подріблюваний матеріал.

Крупне, середнє і дрібне подрібнення провадиться сухим способом. Мокре подрібнення застосовують тільки в тому випадку, коли подріблюваний матеріал містить глину, яку необхідно відмити одночасно з подрібненням. У деяких випадках воду подають у невеликій кількості з отворів у завалочну воронку дробарки крупного подрібнення для зволоження руди і зменшення пилеутворення.

Здрібнювання проводиться, як правило, із водою. Мокре здрібнювання більш продуктивне, здійснюється без пилеутворення і дозволяє легко транспортувати здрібнені продукти. Сухе здрібнювання застосовується в рідких випадках, коли не можна допускати контакти подріблюваного матеріалу з водою, коли здрібнений продукт оброблююється сухим, а також при самоздрібнюванні руд у млинах "Аэрофол".

ТЕМА 8. МАШИНИ ДЛЯ ПОДРІБНЕННЯ І ЗДРІБНЮВАННЯ

8.1 Машини для подрібнення і здрібнювання

Машини, які застосовуються на гірничо-збагачувальних фабриках, розділяються на п'ять основних класів: щокові дробарки, конусні, валкові, молоткові дробарки і дезинтегратори, барабанні млини.

Суттєва відмінність дробарок від млинів полягає в тому, що у дробарок немає зіткнення між їхніми робочими (що подрібнюють) органами. Між ними завжди є проміжок, що заповнюється при роботі подріблюваним матеріалом. Подріблюючі тіла млинів зіштовхуються між собою при холостому ході, а при роботі під навантаженням вони розділяються шаром матеріалу.

Ефективність робіт машин, що бодріблюють, оцінюється витратою електроенергії на подрібнення і виражається в тоннах подріблюваного продукту на 1кВт×год витраченої електроенергії. Зворотня величина (1кВт×год на 1т подрібненого продукту) називається питомою витратою електроенергії епит.

8.2 Щокові дробарки

У щокових дробарках матеріали розчавлюються між двома щоками, із яких одна нерухома, а інша - рухома, що качається. Рухома щока шарнірно рухома на нерухомій або рухомій осі і поперемінно то наближається до нерухомої щоки, то віддаляється від неї. У разі зближення щок куски, що знаходяться між ними, розчавлюються.

Хитні рухи щоки створюються обертовим ексцентриковим валом через передавальний механізм. В залежності від розташування осі рухомої щоки розрізняють щокові дробарки з верхнім і нижнім підвісом. Крупність

максимальних кусків у подріблюваному продукті визначається шириною вихідної щілини між рухомою і нерухомою щоками.

Рисунок 8.1 - Кінематичні схеми щокових дробарок:

а) з верхнім підвісом щоки і вертикального шатуна; б) з верхнім підвісом щоки і горизонтального шатуна; в) з верхнім підвісом і складним рухом щоки (віссю підвісу служить эксцентриковий вал); г) з нижнім підвісом щоки.

У разі верхнього підвісу рухома щока має найбільший розмах внизу, біля місця подріблюваного продукту, і ширина вихідної щілини змінна. При нижньому підвісі - найбільший розмах вгорі, біля місця надходження вихідного матеріалу і ширина вихідної щілини постійна.

Сталість ширини вихідної щілини в дробарок із нижнім підвісом гарантує визначену крупність максимального куска, що є перевагою дробарок цього типу, але обмежує їхню продуктивність. Для них розвантаження ускладнена і дробарка легко забивається при перевантаженнях.

Щокові дробарки з верхнім підвісом призначені для подрібнення корисних копалин із наявністю крупнокусковатих компонентів.

У вітчизняній промисловості щокові дробарки з горизонтальним шатуном не випускаються, тільки за кордоном. Дробарки зі складним рухом рухомої щоки знаходять застосування в будівництві, дорожніх роботах і на гірничо-збагачувальних фабриках малої продуктивності. У останні роки з'явилися щокові дробарки з складним рухом рухомої щоки великих розмірів.

В даний час у порівнянні зі старими конструкціями для збільшення ступеня подрібнення щокові дробарки виготовляють із збільшеною висотою камери подрібнення. Це высота приблизно в 2 - 2,3 рази більше ширини приймального отвору. Крім того, футеровку нерухомої щоки в нижній частині викошують для утворення в місці розвантаження рівнобіжної зони.

Для розчавлювання необхідно, щоб хід щоки був більше відносного пружного стиску кусків. Хід щоки на горизонті приймального отвору робиться рівним приблизно одній сотій ширини приймального отвору. Ширина випускної щоки може регулюватися заміною розпірних плит, а в малих дробарок прокладками і встановлюючими болтами.