книги / Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и аппараты

Рис. 3.3. Кинематические схемы грохотов:

а — плоских качаю щихся: б — гнрационного; в — инерционного с простым дебалан­

сом ; г —■инерционного самоцентрирующегося

устанавливаемого наклонно под углом 20—30° к горизонту, остается параллельным самому себе в течение всего оборота вала. В результате такого движения короба материал на сите встряхивается, разрыхляется и продвигается вниз по уклону сита, подвергаясь рассеву.

Для уравновешивания центробежных сил инерции, возни­ кающих от массы короба, на валу закрепляются маховики с контргрузами. Независимость амплитуды колебаний полувибрационных грохотов от величины загрузки позволяет приме­ нять их для грохочения материала крупностью от 1до 400 мм в тяжелых условиях с высокой производительностью. Недо­ статком данных грохотов является сложность их конструкции.

Инерционные грохоты (рис. 3.3, в, г) в подвесном и опор­ ном исполнении совершают колебания под действием неурав­ новешенных масс дебалансов, устанавливаемых на валу. При вращении вала и дебалансов возникают центробежные силы инерции, в результате короб грохота, устанавливаемого под уг­ лом до 25° к горизонту, описывает эллиптическую траекторию.

Зависимость амплитуды колебаний от величины загрузки короба и связанные с этим колебания оси вращения вала яв­ ляются недостатками инерционных грохотов с простым деба­ лансом (см. рис. 3.3, в). В инерционных самоцентрирующихся грохотах (см. рис. 3.3, г), в отличие от грохотов с простым де­ балансом, используется вал с эксцентриковыми заточками, диаметрально противоположно которым расположены дебалансные грузы маховиков, уравновешивающие центробежную силу инерции короба при вращении вала. При этом ось вала будет неподвижна в пространстве, а короб будет описывать круговые движения вокруг оси. Инерционные грохоты обоих типов отличаются простотой конструкции, надежностью в ра­ боте, высокой производительностью и эффективностью при грохочении различных типов минерального сырья крупностью обычно до 160 мм.

В самобалансных грохотах (рис. 3.4, а) подвесного или опор­ ного исполнения в качестве приводного механизма использу­ ется самобалансный вибратор, устанавливаемый над ситом грохота. Вибратор состоит из двух одинаковых дебалансов,

вращающихся на параллельных валах в противоположные сто­ роны с одинаковой скоростью. При любом положении грузов вибратора силы вдоль оси II—II взаимно уравновешиваются как силы, противоположно направленные и равные по вели­ чине, а действуют только силы вдоль оси I—I. Поэтому вибра­ тор сообщает коробу прямолинейные колебания под углом к плоскости сита, которые вызывают движение материала по си­ ту. Недостатком самобалансных грохотов является сложность конструкции вибратора. Достоинства — малая высота, высо­ кая эффективность и производительность при грохочении. Они применяются для грохочения влажных и глинистых материа­ лов и рассева агломерата.

Рис. 3.4. Схемы сам обалансного (а), резонансного (б) и электровибрационного (в) грохотов

Резонансные грохоты (рис. 3.4, б) состоят из двух колеб­ лющихся масс: горизонтального короба с ситами и подвиж­ ной рамы, удерживаемых и связанных между собой пружина­ ми и амортизаторами. Короб получает колебания от эксцен­ трикового механизма, укрепленного на раме. Так как короб и рама соединены между собой пружинами, то колебания пере­ даются также и подвижной раме. При этом короб и рама дви­ жутся в противоположные стороны, совершая прямолиней­ ные колебания.

Центр тяжести системы остается неподвижным, а ампли­ туда колебаний короба и рамы определяется величиной их масс, которые подбирают таким образом, чтобы система работала в резонансном режиме, обеспечивающем минимальный расход энергии. Достоинствами резонансных грохотов являются их ди­ намическая уравновешенность, большая просеивающая по­ верхность и производительность, высокая эффективность. Не­ достаток — сложность конструкции, наладки и регулировки. Они применяются для грохочения и обезвоживания углей, дешламации, отделения суспензии и отмывки утяжелителя.

У электровибрационных грохотов (рис. 3.4, в) используется электромагнитный вибратор с большой частотой и малой ам­ плитудой колебаний, приводящий в движение упругую систе­ му грохота, короб, раму, просеивающую поверхность.

Производительность и эффективность работы грохотов лю­ бой конструкции зависят прежде всего от их механического состояния, правильности монтажа и наладки, характеристики материала и тщательности обслуживания.

Обязательными условиями эффективной работы грохотов являются: равномерное питание их исходным материалом во времени и по ширине; правильное и равномерное натяжение, хорошее состояние и чистота сит; правильное направление вращения вала грохота; своевременная смазка и нормальный нагрев подшипников, исправность всех частей грохота.

Очистку отверстий сит от посторонних предметов и за­ стрявших зерен материала производят с помощью щеток, де­ ревянных молотков, сжатого воздуха, ультразвука. Пуск и ос­ тановка грохота допускается только при отсутствии материа­

В реальных условиях движущееся зерно испытывает од­ новременное действие как сопротивления от вязкости Р8, так и динамического сопротивления Рд, но степень их проявления различна. Характеристикой соотношения сил сопротивлений Рд и Рв и, следовательно, режима движения минерального зер­ на в среде является безразмерный параметр Рейнольдса (Re)

откуда в общем виде:

АИ

При значениях Re < 1 наблюдается ламинарный режим движения частиц, размер которых не превышает 0,1 мм. При значениях Re > 1000 и размере частиц более 2 мм наблюдается турбулентный режим движения. Переходной области от лами­ нарного к турбулентному режиму движения отвечают значе­ ния Re от 1 до 1000, а крупность частиц от 0,1 до 2 мм. Со­ противление среды для этой области можно рассчитать по формуле Аллена:

Если подставить значение ц из формулы (3.7) в выраже­ ние (3.5)

и сравнить выражения для Рд [формула (3.6)], для Ра [формула (3.8)] и для Рв [формула (3.9)], то обнаружим, что общий закон сопротивления среды движению зерна описывается формулой

где vy =XRe) — коэффициент сопротивления. Графическое изо­ бражение зависимости у = /(Re) в логарифмических коорди­ натах, носящее название диаграммы Рейлея (рис. 3.5, кривая у),

где S — плотность зерна; g — ускорение силы тяжести. Результирующая сила Pi, ускоряющая движение зерна в

среде, определится как разность между гравитационной силой G и силой сопротивления Р [формула (3.10)]:

Увеличение скорости движения частиц в начальный мо­ мент под действием гравитационной силы вызывает возрас­ тающее сопротивление среды и через доли секунды частица начинает падать с постоянной скоростью v0.

При ламинарном режиме, на основании уравнений (3.5) и (3.11):

3Tcpv0rf= -^ -(5 -A )g ,

При переходном режиме, на основании формул (3.8) и (3.11):

,з

5к

С учетом выражения для Re:

При турбулентном режиме, на основании формул (4.6) и (4.11):

Универсальный метод, пригодный дня определения ко­ нечных скоростей движения зерен любой крупности, плотно­ сти, формы, предложил П.В. Лященко. Он учел, что на основа­ нии формул (3.7) и (3.10) можно составить систему уравнений:

vd = Rep

(3.17)

в результате совместного решения которой получим выраже­ ние для параметра Re2 \|/

Поскольку при установившемся движении Р = G, то, под­ ставляя в формулу (3.18) вместо Р выражение для G из фор­ мулы (3.11), находим:

По уравнению (3.19) на основании известных параметров зерна и среды легко рассчитать значение параметра Re2\|/ и ис­ пользовать его для определения параметра Re по диаграмме Re2v|/ = /(R e), построенной на основе диаграммы Рейлея у = /(R e) и изображенной на рис. 3.5. После этого можно опре­ делить конечную скорость падения частицы или непосредст­ венной подстановкой полученного значения Re в формулу (3.7) или подстановкой значения у, найденного по значению Re на диаграмме Рейлея (см. рис. 3.5, кривая у), в формулу (3.13).

Пример 1. Определить конечную скорость движения в воде зерна угля разм ером d = 25 мм (0,025 м), плотностью 6 = 1350 кг/м3, принимая д и н а ­

мический коэффициент вязкости воды при тем п ер атур е 293 К равным р = = 0,001 Н с/м2, плотность Д = 1000 кг/м3, g = 9,81 м /с2.

П о ф орм уле (3.19) значение R e 2 vj/ равняется 2807 I04. На диаграмме Re v|/ = /( R e ) (см. рис. 3.5) этом у значению соответствует значение R e = = 12 400. П о ф орм уле (3.7) v = vo = 0,496 м/с. Расчет скорости по ф ормуле (3.13) для значения ц/ = 0,183 (соответствую щ его найденному значению Re = = 12400) показы вает идентичные результаты .

Пример 2. Определить конечную скорость движения в воздухе зерна кварца размером d = 1 мм (0,001 м), плотностью 6 = 2500 кг/м3, принимая динам ический к оэф ф и ц и ен т вязкости воздуха р = 0,00002 Н с/м 2, плот­ ность Д = 1,23 кг/м3.

П о формуле (3.19) значение R e2 \|/ = 39 447. Н а диаграмме (см. рис. 3.5) этому значению соответствует Re = 400. П о ф орм уле (3.7) скорость v = vo = = 7,18 м/с.

При расчете скоростей падения зерен неправильной фор­ мы пользуются эквивалентным диаметром d3 частиц, т. е. ди­ аметром шара, одинакового с частицей объема:

и в расчетные формулы вводят поправочный коэффициент фор­ мы Кф, представляющий собой отношение поверхности равно­ великого шара к поверхности зерна неправильной формы и рав­ ный: 1,0 — при шарообразной; 0,8—0,9— при округлой; 0,7 —0,8

— при угловатой; 0,6—0,7 — при пластинчатой форме частиц.

Скорость стесненного падения vCTзерен всегда меньше ско­ рости их свободного падения v0 (например, для кварца в 2,76 раза, для галенита в 3,47 раза). Установлена существенная за­ висимость скорости стесненного падения от степени разрых­ ления или взвешенности минеральных частиц в среде, харак­ теризуемой коэффициентом разрыхления 0Р равным отно­ шению объема свободного пространства между зернами к пол­ ному объему, занимаемому разрыхленной смесью (значение всегда меньше 1). По П.В. Лященко,