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

количества подрешетного продукта к общему количеству его в исходном продукте, т. е. представляет собой извлечение ниж­ него класса в подрешетный продукт.

Если обозначим через а, р и 0 содержание нижнего класса соответственно в исходном, подрешетном и надрешетном продуктах, то на основании уравнения (2.7) эффективность гро­ хочения можно рассчитать по следующей формуле:

В случае, когда зерна крупнее заданного размера не попа­ дают в подрешетный продукт и р = 100 %, получаем:

При грохочении сыпучего материала эффективность гро­ хочения зависит от продолжительности рассева V.

где е — основание натуральных логарифмов; К и п — пара­ метры, характеризующие грохотимость материала.

Поэтому увеличение производительности грохота, приво­ дящее к уменьшению продолжительности рассева материала, сопровождается понижением эффективности грохочения.

На эффективность грохочения значительное влияние оказы­ вают также гранулометрический состав и влажность исходно­ го материала, размер и форма отверстий сит на грохоте, частота и амплитуда колебаний просеивающей поверхности, угол накло­ на сига и угол подбрасывания материала, способ грохочения.

Эффективность грохочения возрастает с увеличением со­ держания подрешетного продукта в исходном материале и при значениях его 60—80 % становится максимальной. Нали­ чие в исходном материале так называемых «трудных» зерен, имеющих размер, близкий к размеру отверстия сита, и вызы­ вающих их забивку, понижает эффективность грохочения.

Влажность исходного материала (содержание внешней вла­ ги) весьма значительно ухудшает эффективность грохочения,

особенно мелких материалов. Для повышения ее при грохоче­ нии глинистых влажных материалов применяют их подсушку горячим воздухом или подогрев сит токами высокой частоты. Однако при повышенном содержании влаги в исходном ма­ териале мелкие зерна слипаются в крупные агрегаты и разде­ лить их при сухом грохочении с достаточной эффективно­ стью не удается. В таких случаях предусматривается мокрое грохочение, при котором вода подается на грохот вместе с ис­ ходным материалом.

При оценке эффективности грохочения углей рекоменду­ ется пользоваться номограммой, учитывающей производитель­ ность грохота, засорение надрешетного продукта нижним клас­ сом, содержание нижнего класса в исходном материале и раз­ мер отверстий сита. При этом производительность грохотов уменьшается прямо пропорционально размеру отверстий про­ сеивающей поверхности.

Производительность грохотов в общем случае зависит от удельной нагрузки (6—25 т/м2 ч), площади сига, насыпной плот­ ности материала и коэффициентов, учитывающих влажность исходного материала, режим работы грохота, размер и форму отверстий просеивающей поверхности.

3.2.2. Просеивающие поверхности

В качестве рабочих просеивающих поверхностей в произ­ водственных условиях применяются колосниковые решетки, штампованные, литые и сварные решета, проволочные и рези­ новые сита (рис. 3.1).

Просеивающие поверхности характеризуются коэффици­ ентом живого сечения SQ— отношением площади отверстий сита (площади живого сечения) к общей его площади. Сита с мелкими ячейками принято характеризовать их плотностью Кс>%, т. е. отношением площади, занимаемой проволокой, к общей площади сита:

В зависимости от величины Кс различают сита малой (до 25 %), нормальной (25—50 %), большой (50—75 %) и особен­ но большой (свыше 75 %) плотности. Чем меньше плотность

Рис. 3.1. П росеиваю щ ие поверхности грохотов:

а — металлические щелевидные или колосниковые решетки (живое сечение 40— 70 %): 6 — сварные металлические решета (живое сечение 50—70 %); в — металлические штам­ пованные сита и решета (живое сечение 35— 40 %); г — тканые сита из металлической проволоки, синтетического волокна или комбинированные (живое сечение 40—60 %);

д— литые секционные резиновые или синтетические сита (живое сечение 40—70 %);

е— шпальтовые металлические сита (живое сечение 8— 40 %);

сетки, тем больше ее живое сечение, выше эффективность гро­ хочения и производительность, однако прочность и срок службы меньше, чем у сеток бо'льшей плотности.

Преимущественно для крупного, а также среднего грохо­ чения (по крупности от 50 до 300 мм) применяются колоснико­ вые решетки (рис. 3.1, а). Они набираются из колосников, парал­ лельно скрепленных между собой со строго определенными за­ зорами, от величины которых зависит максимальный размер зерен подрешегного продукта. Ширина зазора между колосни­ ками обычно бывает не менее 50 мм. Наилучшим профилем се­ чения колосников является трапециевидный, так как при про­ хождении через расширяющуюся щель зерна не заклиниваются в ней. Простота изготовления, повышенная прочность и боль­ шой срок службы колосниковых решеток обусловливают широ­ кое их распространение, особенно при крупном грохочении.

Для среднего и мелкого грохочения (по крупности от 10 до 100 мм) применяют сварные (рис. 3.1, б) и штампованные (рис. 3.1, в) решета, представляющие собой перфорированные листы. Круглые, овальные, квадратные, прямоугольные или

щелевидные отверстия располагают в решете параллельными рядами, в шахматном порядке или «в елочку». Срок службы штампованных металлических решет составляет 4— 6 месяцев. Для повышения долговечности их гуммируют или полностью изготовляют из резины или резиноподобных полимерных ма­ териалов. Например, при переработке абразивных горных по­ род применяют литые резиновые решета преимущественно с квадратными отверстиями размером от 15 до 35 мм. Срок их службы в 10— 20 раз больше, по сравнению с металлическими. Основные преимущества перфорированных решет — жесткость и большой срок службы; основной недостаток — малое живое сечение, величина которого редко превышает 40 % .

Для мелкого и среднего грохочения наиболее часто при­ меняют тканые, плетеные, шпальтовые и струнные сита.

Тканые и плетеные сита (рис. 3.1, г) изготовляют преимуще­ ственно с квадратными и прямоугольными отверстиями раз­ мером от 100 до 0,04 мм из стальной, бронзовой, медной или никелевой проволоки. В операциях мелкого грохочения исполь­ зуют сита из частично рифленой или сложно рифленой про­ волоки. Основными достоинствами проволочных сит, по срав­ нению с решетами, являются большое живое сечение их и ма­ лая масса. В последние годы все большее применение находят сита (рис. 3.1, д) из резины и различных полимерных матери­ алов (например, капроновые, капросталевые, резиновые, поли­ уретановые и другие сита), срок службы которых в несколько раз больше металлических.

При мелком и иногда тонком грохочении широко приме­ няют шпальтовые сита (рис. 3.1, е), представляющие собой ще­ левидные сита, набираемые из проволоки круглого или стер­ жневого трапециевидного сечения с шириной щелевидных от­ верстий в свету от 0,25 до 16 мм. Шпальтовые сита изготов­ ляют обычно из нержавеющей стали, и срок службы их со­ ставляет 2—3 месяца.

При грохочении материалов с содержанием значительно­ го количества глинистого материала повышенной влажности находят применение струнные сита, просеивающая поверх­ ность которых образуется из стальной проволоки или резино­ вых нитей, натянутых по всей длине грохота. Постоянство

размеров щелей просеивающей поверхности обеспечивается установкой поперечных резиновых гребенчатых планок или промежуточных стержней.

Для рассева материалов с повышенной влажностью про­ изводят также ряд сит специальных конструкций. Эффектив­ ность рассева на них достигается в основном вследствие самоочиспси ячеек при колебаниях элементов сита относитель­ но друг друга. Сита могут быть набраны, например, из рас­ положенных в одной плоскости двух проволочных систем, независимых друг от друга, но скрепленных между собой ви­ броэлементами из резинометаллического соединения. Свобод­ ные колебания проволок и систем относительно друг друга предотвращают залипание просеивающей поверхности.

3.2.3. Конструкции грохотов

К настоящему времени предложено и используется боль­ шое число различных конструкций грохотов. Различие их за­ ключается в способе разрыхления и передвижения материала на просеивающей поверхности.

Известные конструкции грохотов можно разделить на две большие группы: неподвижные и механические. К неподвиж­ ным грохотам относятся колосниковые, дуговые, плоские гид­ равлические, конические, цилиндрические и вертикальные; к механическим — валковые, барабанные, плоские качающиеся, гирационные (полувибрационные), инерционные, самобалансные, резонансные и электровибрационные.

Грохоты неподвижного типа

Неподвижные колосниковые грохоты представляют собой колосниковые решетки (рис. 3.2, а), устанавливаемые под углом 30 —25° при грохочении углей и 40—45° при грохочении руд. Ширина грохота обычно равна двум-трем размерам макси­ мального куска исходной руды, а длина — удвоенной ширине грохота. Исходный материал загружается в верхнюю часть решетки и движется вниз самотеком. При этом мелочь час­ тично проваливается через зазоры между колосниками. Для увеличения производительности и эффективности грохоче­ ния, особенно глинистых и влажных руд, применяют решетки

ucx. UCX. мех

1 il

Рис. 3.2. Схемы грохочения на неподвижных колосниковых (а), дуговых (о), плоских гидравлических (в), конических (г), цилиндрических (д) и вертикаль­

ных (е) грохотах

с консольно-закрепленными колосниками, вибрирующими при движении материала, что обеспечивает самоочистку просеи­ вающей поверхности.

Преимуществами колосниковых грохотов являются: просто­ та устройства и обслуживания, отсутствие энергозатрат, воз­ можность изготовления на предприятиях из самых разно­ образных материалов (старых рельсов, балок и др.), возмож­ ность загрузки непосредственно из автомашин, железнодорож­ ных вагонов, шахтных скипов. Недостатком их является низ­ кая эффективность грохочения, обычно не превышающая 50—60 %. Поэтому неподвижные колосниковые грохоты ис­ пользуют обычно для выделения наиболее крупных классов и в тех случаях, когда низкая эффективность грохочения, (на­ пример, перед первой стадией дробления) не оказывает суще­ ственного влияния на эффективность последующих процессов переработки полезного ископаемого.

Дуговые грохоты (рис. 3.2, б) предназначены для мокрого грохочения тонкого и мелкого материала крупностью от 0,1

до 2,5 мм. Пульпа в них подается по касательной к шпальтовому ситу грохота под небольшим напором. Возникающая при этом центробежная сила способствует эффективному вы­ делению воды и мелкого продукта через щелевые отверстия сига, которые при обезвоживании продукта располагаются вдоль, а при грохочении — поперек потока пульпы. В послед­ нем случае крупность частиц подрешетного продукта пример­ но в 2,5 раза меньше ширины щелей сита. Для повышения эф­ фективности грохочения некоторые конструкции дуговых гро­ хотов снабжены ударными устройствами или вибраторами (на­ пример, грохоты типа «Рапифайн») с частотой встряхивания сита 5—20 раз в минуту. Дуговые грохоты отличаются про­ стотой устройства, большой удельной производительностью и высокой (до 90 0 о) эффективностью грохочения при боль­ ших колебаниях содержания твердого в пульпе (от 7 до 70 °о). Недостатком дуговых грохотов является быстрый износ се­ ток, особенно на абразивных пульпах.

Плоские гидравлические грохоты (рис. 3.2, в), или гидро­ грохоты, предназначены для грохочения в потоке пульпы из­ мельченных рудных материалов и углей крупностью до 3 мм (на гидравлических ситах) и для мокрой классификации углей на машинные классы (на гидравлических грохотах типа «Луганец»). Исходная пульпа подается сверху.

При тонком грохочении сито устанавливается под углом 45—55° к горизонту и обычно оборудовано ударным механиз­ мом, чтобы исключить забивание отверстий сита. Эффектив­ ность грохочения при этом составляет 50—70 %. Гидрогрохот «Луганец» входит в состав комплекса для подготовки угля по крупности перед его обогащением.

Конические (рис. 3.2, г) и цилиндрические (рис. 3.2, д) гро­ хоты по принципу действия аналогичны дуговым. Просеива­ ющая их поверхность выполнена из шпальтовых сит с разме­ ром щели 0,5— 1,0 мм. Пульпа подводится под некоторым на­ пором по касательной к верхней конической или цилиндри­ ческой части грохота, получает вращательное движение и по спирали перемещается к вершине конической части, где раз­ гружается через патрубок. Подрешетный продукт разгружа­ ется во внешний кожух грохота и выводится через патрубок в днище грохота.

Вертикальные грохоты (рис. 3.2, е) представляют собой ус­ тановленные на резиновом основании вертикально и близко друг к другу два плоских сита. Исходный мелкий материал поступает в пространство между ними и за счет вибраций грохота отклоняется то на одно, то на другое сито. Вибрация создается эксцентриковым или дебалансным приводом. Ши­ рина щелей у сит и угол их наклона выбираются в зависимо­ сти от крупности обрабатываемого материала. Достоинства­ ми грохотов являются довольно высокая удельная производи­ тельность за счет больших ускорений материала при грохо­ чении, почти полное предотвращение забивания сит и воз­ можность разделения по крупности влажного слипшегося ма­ териала. Недостатком грохотов является высокая нагрузка на сито и, следовательно, сильный износ ситовой поверхности.

Грохоты механического типа

Все грохоты механического типа делятся на легкие, сред­ ние и тяжелые, предназначенные для грохочения материалов с насыпной плотностью соответственно 1,0; 1,6 и более 2,5 т/м3. В соответствии с действующим стандартом различные типы грохотов обозначаются буквами и цифрами. Первая буква Г обозначает грохот; вторая буква характеризует исполнение: Г

— гирационный или гидрогрохот, И — инерционный, С — самобалансный, Р — резонансный, К — конический, Ц — ци­ линдрический; третья буква определяет тип грохота: Д — двухкоробный, Л — легкого типа, С — среднего типа, Т — тяже­ лого типа. Первая цифра числового обозначения характеризует ширину короба грохота: 3— 1250 мм, 4 — 1500 мм, 5— 1750 мм, 6 — 2000 мм, 7 — 2500 мм, 8 — 3000 мм; вторая цифра — число сит. Например, ГИЛ-52 — грохот инерционный легкого типа с шириной короба 1750 мм, двухситный.

Валковые грохоты состоят из ряда параллельных валков, вращающихся по ходу движения материала. Ведущий валок, соединенный цепной передачей с приводом и другими валка­ ми, находится в средней части рамы грохота, наклоненной под углом 12— 15°

На валки насажены или отлиты вместе с ними эксцентрич­ ные диски, фигурные симметричные сферические треугольни­

ки или эллипсовидные насадки, образующие просеивающую поверхность с квадратными отверстиями 50, 75, 100, 125, 150 мм. Грохоты нашли применение при грохочении углей, из­ вестняков и других неметаллических ископаемых крупностью до 300 мм.

Барабанные грохоты имеют цилиндрическую или кониче­ скую просеивающую поверхность из перфорированных сталь­ ных листов или сетки. Ось цилиндрического барабана накло­ нена к горизонту под углом 4— 7°, ось конического — гори­ зонтальна. Исходный материал крупностью до 300—500 мм по­ дается внутрь вращающегося барабана. Если материал необ­ ходимо рассеять на несколько классов крупности, барабан по длине собирается из ряда секций с разными отверстиями, уве­ личивающимися к разгрузочному концу. Барабанные грохоты широко применяются, например, для промывки и грохочения руд россыпных месторождений благородных и редких метал­ лов. Достоинствами их являются: простота конструкции, спо­ койная, бесшумная работа, простота обслуживания и надеж­ ность в работе; возможность мокрого грохочения сильногли­ нистых крупнокусковых материалов. К недостаткам грохотов следует отнести низкую удельную производительность и не­ высокую эффективность грохочения.

Плоские качающиеся грохоты (рис. 3.3, а) устанавливают­ ся под углом а = 8-И20 к горизонту на упругих опорах или подвешиваются на специальных упругих подвесках и приво­ дятся в возвратно-поступательное движение от эксцентрико­ вого механизма. При этом величина хода и траектория дви­ жения короба не зависят от скорости вращения приводного вала и загрузки грохота. Исходный материал крупностью от 1 до 350 мм (оптимальная крупность 40—50 мм) загружается в верхнюю часть короба и за счет сил инерции перемещается к его разгрузочному концу. Грохоты применяются главным об­ разом для грохочения и обезвоживания угля и других неме­ таллических полезных ископаемых.

Гирационные (полувибрационные) (рис. 3.3, б) грохоты в подвесном и в опорном исполнении характеризуются круго­ вым движением короба с ситом в вертикальной плоскости, вызываемым эксцентриковым валом. При этом сито грохота,