Основи переробки та збагачення корисних копалин: «Розробка родовищ корисних копалин» (стр. 5 )

Масивність рухомих частин ускладнює запуск дробарок. В останніх конструкціях щокових дробарок введений трьохступінчастий запуск. Перша ступінь - приведення в обертання маховика. Друга ступінь - передача обертання валу дробарки. Третя ступінь - приведення в обертання другого маховика, що за допомогою своєї фрикційної муфти зчеплюється з валом дробарки.

В останніх конструкціях щокових дробарок (завод "Волгоцеммаш"), крім фрикційних муфт передбачається запуск за допомогою муфти обгону і мікропривода потужністю (10…12) кВт. Муфта обгону з'єднує вал головного клиноремінного шківа головного приводу з вихідним валом редуктора мікропривода. При запуску дробарки мікропривод повільно обертає муфту обгону, яка заклинюючись, обертає вал головного клиноремінного шківа. Після того, як ексцентриковий вал рушив із витримкою (20…40) с включається головний електропривод і дробарка запускаєтся. За наявності мікропривода з муфтою обгону фрикційні муфти на екцентриковому валу дробарки виконують роль захисного пристрію. Застосування мікропривода дозволяє запускати дробарку під завалом.

Масову продуктивність щокової дробарки можна визначити за формулою:

Q ≈ 0,1 L×b2 , (8.1)

де Q – продуктивність т/год L – довжина мм; b2 - ширина вихідної щілини мм.

8.3 Конусні дробарки

Конусні дробарки по своєму призначенню розділяються на дробарки для крупного, середнього і дрібного подрібнення. У конусних дробарках матеріал подрібнюється в кільцевому просторі, утвореному зовнішньою нерухомою конічною чашею 1 рисунок 8.2 (верхньою частиною станини дробарки) і розташованим усередині цієї чаші рухомим подріблюючим конусом. Камери подрібнення конусних дробарок крупного, середнього і дрібного подрібнення розрізняються конфігурацією. У дробарок для крупного подрібнення усічений конус чаші звернений більшою основою вгору, а в дробарок для середнього і дрібного роздрібнення - вниз. Подріблюючі конуси, що у дробарок всіх типів звернені великою основаю вниз, але в дробарках для крупного подрібнення конус крутий, а в дробарок для середнього дрібного подрібнення - пологий.

Рисунок 8.2 - Схема подрібнення в конусній дробарці

Ширина вихідної щілини в сучасних дробарок складає (0,1 ¸ 0,2)В, а максимальний діаметр подріблюючого конуса - приблизно 1,5 В (В - ширина приймального отвору дробарки). Сучасні конусні дробарки для крупного подрібнення мають футеровку, що надає камері подрібнення криволінійні обриси. Футеровки такого профілю зменшують можливість забивання дробарки рудою.

Конусні дробарки крупного подрібнення відрізняються від дробарок середнього і дрібного подрібнення величиною ексцентриситета стакана, що визначає амплітуду хитань подріблюючого конуса. У дробарок крупного подрібнення ексцентриситет стакана менше 25 мм, а в дробарок середнього і малого тиску - більше 100 мм.

Масова продуктивність дробарки Q, т/год можна оцінити за такою формулою:

, (8.2)

де k- коефіцієнт розпушення; d - щільність подріблюваного матеріалу, т/м.

8.4. Валкові дробарки

У валкових дробарках матеріал подріблюється двома валками, які обертаються назустріч один одному. Подрібнений продукт випадає з дробарки під дією сили ваги.

Валкові дробарки бувають із гладкими, рифленими і з зубчастими валками. Подріблююча дія дробарок із гладкими валками - розчавлювання при обмеженому стиранні. Однократність стиску кусків подріблюваного матеріалу при проходженні між валками обумовлює малий вихід дріб¢язку в подрібненому продукті. Ці дробарки не перездрібнюють матеріал. Дробарки з гладкими валками застосовуються головним чином для середнього і дрібного подрібнення твердих порід, іноді для дрібного подрібнення вугілля і коксу.

Дробарки з зубчастими валками бувають одно-, двох - і багатовалковими. Останні внаслідок громіздкості і незручності їхньої експлуатації не отримали поширення в практиці збагачення.

Подрібнююча дія валкових дробарок з зубчастими валками відповідає подрібненню крихких і м'яких порід.

Рисунок 8.3 - Схема валкової дробарки

Ці дробарки застосовуються винятково для крупного і середнього подрібнення таких матеріалів, як вугілля, кокс, сіль, промивочні марганцеві руди і т. п. Валкові дробарки з зубчастими валками не перездрібнюють матеріал. Подрібнюючі валки виготовляються з чавуна і футеруются по зовнішній поверхні бандажами з марганцовистої або углеродистої сталі. Розміри валкових дробарок визначаються двома величинами - діаметром і довжиною валків. Довжина валків завжди в 1,5-3 рази менше їхнього діаметра. Окружна швидкість валків складає (3…6) м/с.

Різновидом дробарок із гладкими валками є двухвалкові дробарки з рифленими валеннями. Виготовляються дробарки з обома рифленими валками і дробарки з гладкими і рифленими валеннями. Ці дробарки застосовуються для подрібнення матеріалів твердих і середньої твердості (межа міцності на стиск - до 2500 МПа. Окружна швидкість рифлених валків на (10…20) % нижче швидкості гладких валків, тобто (2,7…5) м/с.

Масова продуктивність Q, т/год :

Q=60 n p D L S k d , (8.3)

де n - частота обертання валків, об/хв.;

D - діаметр валка, м;

S - ширина щілини між валками;

k - коефіцієнт розпушення подрібненого продукту в момент виходу з дробарки;

d - щільність подріблюваного матеріалу;

8.5 Дробарки ударної дії

У цих дробарках подріблюваний матеріал руйнується ударом за рахунок кінетичної енергії рухомих тіл. Діляться за пристроєм основного подріблюючого органа на молоткові, роторні і дезинтегратори.

Дробарки ударної дії застосовують для подрібнення і здрібнювання матеріалів низкої і середньої міцністі. Їх застосовують при переробці вугілля, вапняків, долмитов, гіпсу, мергелю, азбестових руд, кам'яних солей і т. д. На подібних матеріалах дробарки ударної дії дозволяють досягати великих ступенів подрібнення, а простота конструкції, низька металоємність, можливість виготовлення машини великої продуктивності і зручність обслуговування роблять їхнє застосування ефективним.

На практиці спостерігається тенденція застосовувати дробарки ударної дії.

8.5.1 Молоткові дробарки.

У молоткових дробарках матеріал подріблюється головним чином ударом молотків, які підвішені до ротора, обмеженому корпусом, футерованим броньовими плитами. На рисунку 8.4 зображена схема молоткової дробарки.

Молотки вдаряють по кусках і із силою відкидають їх до стінок корпуса на плити. Руйнування кусків, таким чином, визивається ударом молотків, ударом кусків об плити і розчавлювання і стиранням кусків молотками на колосниковій решітці. Подріблюваний продукт розвантажується вниз під дробарку. Молоткові дробарки випускаються з колосниковими решітками і без них.

Дробарки з колосниковими решітками призначені для отримання продукту з визначеною крупністю максимального куска, їх застосовують головним чином для дрібного подрібнення. Молоткові дробарки без колосникових решіток видають продукт потрібної крупності внаслідок підвищеної частоти обертання ротора. Дробарки для подрібнення вологих глинистих матеріалів мають рухому відбійну плиту, що представляє собою важкий пластинчастий конвеєр, вмонтований у дробарку. Подачею вязкого матеріалу до ротора виключається забивання дробарки. Молоткові дробарки роблять з обертанням ротора в одному напрямку і реверсивними. Можливість зміни обертання ротора в реверсивних дробарках дозволяє двостороннє використання молотків без розбирання дробарки для їхнього повороту. В даний час відомий ряд схем молоткових дробарок: однороторна, двухроторна, рівнобіжного подрібнення; двухроторна послідовного подрібнення; однороторна реверсивна.

За числом робочих валів молоткові дробарки розділяють на одно - і двухротрні. Двосторонні мають більші ніж однороторнні розміри завантажувального отвору, що дозволяє подріблювати в них матеріал, який містить куски великих розмірів до 1200 мм.

Рисунок 8.4 - Схема молоткової дробарки

1 - горизонтальний вал; 2 - диск ротора; 3 - вісі молотків; 4 - молотки; 5 - корпус; 6 - футеровочні плити; 7 - колосникова решітка; 8 - загрузочна воронка.

Окружна швидкість по кінцях молотків (35…65) м/сек іноді до 115 м/с. Згідно з ГОСТ 7090-72 передбачається для кожного типорозміру молоткових дробарок три значення окружних швидкостей: 40, 50 і 65 м/с.

Молоткові дробарки призначені для крупного, середнього і дрібного подрібнення матеріалів. Загальний ступінь подрібнення молоткових дробарок дорівнює 30-40. Вони характерні високою продуктивністю на одиницю маси, питома витрата енергії на подрібнення в них нижче чим у щокових, конусних і валкових.

8.5.2 Роторні дробарки

У роторних дробарках подрібнення здійснюється жорстко закріпленими на

роторі билами, а не вільно підвішеним на ньому молотками. Цим роторні дробарки відрізняються від молоткових. Подріблюваний матеріал вільно падає або сковзає по лотку і потрапляє в зону ротора, який швидко обертається, з билами рисунок 8.5. Ударами бил куски руйнуються і їхні частини відкидаються на відбійні плити або колосники, що утворюють камеру подрібнення. Вдаряючись об футеровку кустки руйнуються і знову відскакують на ротор. Це повторюється до тих пір, поки куски, досягнувши визначеної крупності, не вийдуть із дробарки через вихідну щілину або зазори між колосниковими решітками. Таким чином, принцип дії роторних дробарок однаковий із принципом дії молоткових дробарок. Відомі однороторні і двухроторні з послідовним подрібненням кожним ротором або з одночасним подрібненням двома роторами, із нижньою колосникової (контрольної) решіткою і без неї.

Рисунок 8.5 - Схема роторної дробарки

Однороторні дробарки бувають реверсивні і з обертанням ротора в одну сторону, тобто роторні дробарки розділяються на ті ж типи, що і молоткові. Відмінною рисою роторних дробарок, яка визначає технологічні властивості цих машин, є те, що в ударах по кусках подріблюваного матеріалу бере участь вся маса ротора. Удари бил потужні і тому роторні дробарки можна застосовувати в першій стадії подрібнення для руйнування крупних кусків порівняно тривких матеріалів. Роторні дробарки застосовують також для середнього і дрібного подрібнення.

ТЕМА 9. МЛИНИ І ПРИНЦИП ЇХ ДІЇ

9.1 Барабанні млини

Барабанні млини представляють собою барабан 1, закритий торцовими кришками 2 і 3, в центрі яких знаходяться полі цапфи 4 і 5. Цапфи спираються на підшипники і барабан обертається навколо горизонтальної вісі. Барабан заповнюється приблизно на половину свого об¢єма подрібнюваним середовищем. Під час обертання барабана, тіла які подріблюють завдяки тертю пересуваються його внутрішньою поверхнею, підіймаються на деяку висоту, звідки вільно падають вниз. Через одну полу цапфу всередину барабану неперервно потрапляє вихідний матеріал, який проходить вздовж барабана і, підлягає впливу тіл, які подріблюють, здрібнюється ударом, стиранням і розчавлюванням. Здрібнений продукт неперервно розвантажується через другу полу цапфу. Транспортування матеріалу в барабані здійснюється напором неперервно подаваємого матеріалу. Якщо здрібнення мокре, то матеріал переноситься зливним потоком води, а якщо сухе, то повітряним потоком, який виникає при відсосі повітря з барабану.

В залежності від виду подріблюваного середовища розрізняють млини шарові, стержневі, галечні і самоздрібнення. У шарових млинах середовище, яка подріблює, представлене сталевими і чугунними шарами (діаметром до 150 мм), у стержневих - сталевими стержнями (діаметром до 100 мм), у галечних - окатаною кремневою галькою, у млинів самоздрібнення - крупними кусками здріблюваної руди.

Млини характеризуються внутрішнім діаметром D барабана і його довжиною L (рисунок 9.1). Виготовляються вони розмірами до D´L=4500´6000 мм.

Рисунок 9.1 - Схема барабанного млина

Крупність продукту здрібнення певної руди в барабанних млинах даного типу і розміру залежить від продуктивності млина по вихідній руді, що відрізняє роботу млинів від від роботи дробарок. Зменшення продуктивності по вихідній руді призводить до збільшення виходу дрібного класу, наприклад класу - 0,074 мм. Залежність продуктивності від розмірів барабану визначається за формулою:

, (9.1)

де Q – продуктивність , т/год;

k - коефіцієнт пропорційності.

На збагачувальних фабриках шарові млини використовуються для тонкого здрібнення руд, а стержневі - для здрібнення до (1…2) мм або в першій стадії багатостадіальних схем.

В залежності від швидкості обертання барабана розрізняють каскадний і водопадний режим роботи млина. У разі малих обертів барабана, встановлюється каскадний режим, при якому подріблююче навантаження робить поворот в бік обертання і подріблюючі тіла, піднявшись на деяку висоту, скочуються вниз, здрібнюючи руду розчавлюванням і стиранням. У разі збільшення швидкості обертання подріблююе навантаження повертається на великий кут і тіла, які подріблюють, піднявшись на велику висоту, відриваються від поверхні барабана і падають вниз по параболічним траекторіям. Встановлюється водопадний режим.

Критичним числом обертів барабана млина називають таке число обертів, при якому подріблюючі тіла, прилеглі до внутрішньої поверхні барабана, притискаються центробіжною силою до цієї поверхні і обертаються разом з барабаном, не відриваючись.

9.2 Стержневі млини

Стержневі млини конструктивно схожі на шарові млини з центральним розвантаженням. Торцеві кришки барабана стержневого млина захищаються футировкою, яка утворює плоскі торцеві поверхні, що обмежують продольне переміщення стержней. Застосовуються також конічні торцеві стінки для полегшення завантаження в млин здріблюваного матеріалу. Відношення довжини барабана до діаметра для стержневих млинів більше ніж для шарових L=(1,5¸2)D.

Стержневі млини дозволяють отримати більш рівномірний по крупності здрібнений продукт, тобто дають меньше перездрібнення матеріалу і менший віхід крупних класів в порівнянні з шаровими.

Характер здрібнення в стержневих млинів обумовлюється наступними причинами: крупні куски матеріалу, при попаданні при завантаженні між стержнями, роздвигають їх, здрібнюючись самі в першу чергу, запобігають більш дрібніші куски від надлишкового перездрібнення. Стержні, відсунуті один від одного, схожі на грохіт. Дрібні зерна провалюються крізь щілини між стержнями, а крупні зазнають подальшого здрібнення. Дріб¢язок швидше проходить крізь млин.

Стержневе навантаження має меньшу поверхню ніж шорова тієї ж ваги. Тому стержневі млини меньш ефективні при тонкому здрібненні матеріалу, ніж шарові. При роботі у відкритому циклі стержневий млин представляє собою машину для дрібного подрібнення і видає продукт до подальшого здрібнювання в шарових млинах.

ТЕМА 10. КЛАСИФІКАЦІЯ

10.1 Закономірності падіння мінеральних зерен у воді і повітрі

Всі тіла незалежно від їхніх розмірів, щільності і форми у вакуумі падають рівномірно прискорено з прискоренням g = 9,81 м/с.

Під час падіння тіла в рідкому або газоподібному середовищі, рушійна гравітаційна сила залежить від питомої ваги тіла і середовища і дорівнює:

, (10.1)

де V - об¢єм тіла; (g - g) - питома вага відповідно тіла і середовища.

Якщо g> g, то тіло буде опускатися вниз, при g< g, тіло буде спливати і при g » g тіло не буде переміщуватися відносно середовища.

У воді, у будь-якій іншій рідині або в повітрі падаюче тіло зустрічає опір середовища. Розмір опору середовища залежить від швидкості руху тіла або від швидкості обтікання тіла середовищем, від форми і шорсткості поверхні тіла.

Розрізняють два основних режими руху рідини - ламінарний (параллельнострумовий) і турбулентний (із завихоренням). Опір середовища при ламінарному русі визначається головним чином в¢язкістю рідині, розмір сили опору при цьому прямо пропорційний швидкості руху.

У разі турбулентного режиму, опір визначається переважно інерційними силами (надання прискорень деякій масі рідини), а розмір сили опору прямо пропорційний квадрату швидкості руху. Можна уявити собі переходний період, при якому сила опору прямо пропорційна швидкості руху в ступені більше одиниці, але менше двох. Під дією гравітаційної силі мінеральне зерно починає рухатися в середовищі з прискоренням. При зростанні швидкості опір середовища збільшується і за короткий проміжок часу воно досягає розміру рушійної сили. З цього моменту мінеральне зерно починає рухатися з постійною кінцевою швидкістю.

Дослідження швидкості падіння мінеральних частинок у воді й у повітрі встановлені такі закономірності:

- більш крупні частинки більшої щільності мають високі кінцеві швидкості падіння;

- з збільшенням щільності і в¢язкості рідини швидкість падіння зерен зменшується;

- частинки, що мають однакову вагу, але різну форму, падають із різними швидкостями, кулевидні частинки падають швидше, чим частинки пластинчастої форми.

Рух частинок на значних відстанях одна від одної, без взаємного впливу можна вважати вільним падінням. У разі групового руху частинок виникають додаткові опори внаслідок зіткнення частинок, тертя їх між собою й об стінки апарата, внаслідок висхідних потоків рідини в проміжках між частинками, внаслідок витиснення її масою осідаючих частинок. Рух частинок у таких умовах називають щільним падінням.

Кінцева швидкість щільного падіння частинок значно нижче швидкості вільного падіння:

v = k×v, (10.2)

де v - кінцева швидкість щільного падіння частинок;