Процессы дробления, измельчения и грохочения

Если исходный материал не содержит негабаритных кусков, то колосниковые грохоты применяют для предварительного выделения мелкого класса, в этом случае щель между колосниками 150-250 мм, ширина грохота принимается: В= 3D_max, либо В= 2D_max+100 мм; длина грохота L=2-3В.

Производительность колосниковых грохотов велика, поскольку материал движется по грохоту как по самотечному желобу.

Общая объемная производительность: Q_o=g₁lF,

Q_o - полная объемная производительность, м³/ч;

g₁ - объемная нагрузка на 1 мм щели, м3/м²ч;

l - ширина щели, мм;

F- площадь колосниковой решетки, м².

g₁ - табличное значение, величина находится в пределах от 0,30 при ширине щели 50 мм до 0,18 при 200 мм.

Эффективность грохочения неподвижных колосниковых грохотов зависит от содержания мелких классов в питании, влажности исходного продукта и колеблется в пределах 50-70%.

Достоинства: простота конструкции и обслуживания; не требует затрат эл/энергии; высокая объемная производительность.

Недостатки: низкая эффективность грохочения; большие потери по высоте.

13. Барабанные вращающиеся грохоты

Барабанные грохоты имеют вращающуюся просеивающую поверхность цилиндрической, реже конической формы. Загружаемый в барабан материал продвигается по его внутренней поверхности и делится на два продукта - подрешетный и надрешетный. Если по технологии необходимо получение нескольких классов крупности, то решето (сито) барабана собирается из нескольких секций с различными отверстиями, увеличивающимися к разгрузочному концу.

Рис. 21. Схема барабанного грохота

Ось цилиндрического барабана располагают под малым углом от 1 до 14⁰ (чаще 4-7⁰), а ось конического - горизонтальна.

Грохоты малых размеров изготавливают с центральным валом, к которому на спицах крепится сито. Тяжелые грохоты центрального вала не имеют и вращаются на бандажах, опирающихся на ролики.

Привод барабанного грохота состоит из электродвигателя, редуктора и конической зубчатой передачи. В некоторых случаях движение от электродвигателя передается через редуктор и опорный приводной ролик.

Барабанные грохоты применяют:

- для промывки глинистых руд (промывочные аппараты или скрубберы);

- для улавливания скраба или крупных кусков руды, разгружаемых из шаровых или стержневых мельниц (бутары), укрепляются на разгрузочном конце мельницы;

- для промывки и сортировки щебня (гравиемойки или гравиесортировки), имеют два концентрических барабана - внешний и внутренний, для получения нескольких классов крупности;

- для сортировки асбестового волокна (бураты), барабан имеет форму многогранника, т.е. состоит из 6-8 плоских сит.

При выборе размеров и параметров работы барабанных грохотов учитывают крупность питания.

Диаметр барабана должен превышать размер максимального куска не менее, чем в 14 раз: D>4dmax. Обычно диаметр барабана колеблется в пределах от 500 до 3000 мм.

Длина барабана - от 2000 до 9000 мм; длина отдельной секции барабана - от 800 до 1500 мм.

Частота вращения барабана ограничивается определенным пределом, так как при больших скоростях возникающая центробежная сила прижимает материал к рабочей поверхности, и грохочение становится невозможным. Такая частота называется критической и определяется по формуле:

n_кр= 42,3/vD; где D - диаметр барабана, м

n_кр= 30/vR; где R - радиус барабана, м.

Скорость вращения принимается меньше критической в пределах:

n= 13/vD…. 20/vD; n= 8/vR….14/vR.

Полная объемная производительность: Q_o=g₁lF, м³/ч.

Эффективность грохочения 60-80%.

Достоинства: уравновешенная работа без ударов и сотрясений, возможность получения нескольких классов крупности, широкий диапазон использования.

Недостатки: громоздкость, низкая эффективность рассева, крошение крупных кусков при движении по поверхности.

14. Плоские качающиеся грохоты

Плоские качающиеся грохоты имеют один или два короба, удлиненной прямоугольной формы с натянутыми в них ситами. Короба устанавливают на опорах или подвешиваются на подвесках к раме грохота, либо к поддерживающей конструкции и совершают возвратно-поступательные, круговые или сложные движения (качания).

Вследствие движения и наклона короба грохота материал, загружаемый в головной части короба, продвигается к разгрузочному концу. При этом он расслаивается, и мелкий класс просеивается через отверстия сита.



Рис. 22. Кинематическая схема грохота с наклонным коробом на шарнирных подвесках с эксцентриковым механизмом, сообщающим качания под углом к его плоскости.

Рис. 23. Кинематическая схема грохота с горизонтальным коробом на наклонных пружинящих опорах.

Оба грохота совершают возвратно-поступательные движения в горизонтальной плоскости.

Рис. 24. Кинематическая схема двухкривошипного (двухвального) грохота с наклонным коробом

Для него характерны круговые качания в вертикальной плоскости.

Рис. 25. Кинематическая схема однокривошипного грохота с наклонным коробом

Рис. 26. Кинематическая схема грохота с коробом на шарнирных наклонных опорах

Грохоты представленные на рис. 25 и 26 совершают сложное движение - верхняя часть короба совершает круговые движения, а нижняя, поддерживаемая шарнирными подвесками, - прямолинейные движения.

Применяются данные грохоты для среднего и мелкого грохочения руд.

Производительность определяется по их транспортирующей способности по исходному материалу:

Q=3600Bhvkд, т/ч;

где B - ширина грохота, м;

h - высота слоя материала на сите, м (h= dmax);

v - скорость подачи материала по ситу, м/сек (0,1-0,2 м/сек);

k - коэффициент разрыхления материала (0,6-0,8);

д - плотность материал, т/м³.

Достоинства: высокая эффективность грохочения (75-85%). Удобство контроля и замены сит.

Недостатки: неуравновешенность движения (при большой массе короба возникают силы инерции, передающиеся на опорные конструкции), небольшой срок службы.

15. Полувибрационные (гирационные) грохоты

Полувибрационные грохоты имеют короб с одним, чаще двумя ситами. Короб совершает круговые движения малого радиуса в вертикальной плоскости, передаваемые ему от быстроходного эксцентрикового вала. При этом сито грохота в течение оборота вала остается параллельным самому себе.

Рис. 27. Схема гирационного грохота

На неподвижной опорной раме (1) в подшипниках качения (2) горизонтально установлен вал (3), имеющий две эксцентриковые заточки (4). На заточки насажены подшипники (5), наружная обойма которых укреплена в коробе грохота (6). Короб с натянутым в нем ситом (7) устанавливается наклонно под углом 10-30⁰ и удерживается в таком положении с помощью эластичных связей - амортизаторов (11).

Вращение эксцентриковому валу передается от электродвигателя через гибкую передачу на шкиф (8).

Короб в центральной части совершает круговые движения с радиусом, равным эксцентриситету вала. Крайние точки короба в загрузочной и разгрузочной части совершают движения по замкнутым овальным кривым, форма которых определяется жесткостью пружин и местом расположения амортизаторов (11).

Для компенсации центробежных сил, возникающих при работе грохота, на валу с двух сторон устанавливают два маховика (10) с контргрузами (9).

Применяют для среднего и мелкого грохочения руд с крупностью -400+5 мм (ГГТ - тяжелого типа).

16. Вибрационные (инерционные) грохоты

Все вибрационные грохоты характеризуются отсутствием жесткой связи подвижного корпуса с источником колебаний. При этом амплитуда свободных колебаний зависит от величины движущихся масс, жесткости пружин и как вывод возникающей силы инерции.

По характеру движения короба грохота различают:

- грохоты с прямолинейными вибрациями (резонансные, с электромагнитным вибратором и с самобалансным вибратором);

- грохоты с круговыми вибрациями (с простым дебалансным вибратором и самоцентрующиеся).

Достоинства: высокая эффективность грохочения, за счет хорошего расслоения материала на поверхности грохота (85-90%); высокая производительность; низкое потребление электроэнергии.

Недостатки: сложность конструкции и большая металлоемкость; необходимость тщательного контроля за уравновешенностью масс.

Грохоты с прямолинейными вибрациями

Рис. 28. Резонансный грохот с эксцентриковым механизмом и уравновешенной массой: 1 - короб грохота; 2- опорная рама; 3 - шарнирные опоры; 4 - упругие подставки; 5 - эксцентриковый вал; 6 - шатун; 7 - эластичный элемент; 8 - пружины.

Грохот представляет собой колебательную систему из двух масс: короба грохота (m₁) и опорной рамы (m₂), связанных между собой упругими элементами.

На раме смонтирован приводной эксцентриковый механизм, сообщающий движение коробу грохота через шатун с эластичным элементом, в результате чего рама и короб колеблются в разных направлениях. Амплитуда колебаний массивной рамы (для утяжеления ее заполняют бетоном) меньше амплитуды колебаний короба. При этом энергия расходуется только на преодоление сил трения, поэтому затраты электроэнергии минимальны.

Применяются для предварительного и поверочного грохочения материала крупностью от 300 до 10 мм на сетках с отверстиями 50-0,5 мм.

Рис. 29. Резонансный грохот с электромагнитным вибратором: 1 -короб грохота (m₁); 2 - якорь вибратора (m₁); 3 - вспомогательный груз (m₂); 4 - электромагнит (m₂); 5 - пружины (рессоры); 6 - пружинные подвески.

Грохот также состоит из двух масс, связанных между собой, приводимых в движение электромагнитным вибратором. Короб грохота и якорь вибратора составляют одну колебательную систему. Вспомогательный груз с электромагнитом составляют вторую колебательную систему. Обе массы соединены рессорами, и вся система подвешена на пружинных подвесках к неподвижной поддерживающей конструкции. При питании вибратора переменным током якорь и сердечник электромагнита попеременно притягиваются и отходят один от другого. При этом обе массы приходят в колебательное движение.

Вибратор устанавливают под углом к поверхности короба грохота, в результате чего материал продвигается по ситу с элементами подбрасывания.

Данные грохоты выгодно отличаются от других механических грохотов отсутствием промежуточных передач и вращающихся частей. Они безопасны в обслуживании и допускают легкую регулировку амплитуды колебаний короба.

Грохоты с самобалансным вибратором. Данные грохоты имеют короб с одним или несколькими ситами, устанавливаемый на пружинящих опорах или подвешиваемый через амортизаторы к опорной конструкции. На коробе монтируется самобалансный вибратор, создающий колебания короба. Вибратор состоит из двух одинаковых дебалансов, вращающихся на параллельных валах в противоположные стороны с одинаковым числом оборотов.

Рис. 30. Схема грохота с самобалансным вибратором

Короб (1) с ситом (2) закреплен на вертикальных упругих опорах (3), совершает прямолинейные колебания (по стрелке А) под углом к плоскости сита, возбуждаемые вибратором (4). Вибратор установлен на опорной раме, укрепленной на коробе под углом 35-55⁰ к плоскости сита, что обеспечивает движение материала с элементами подбрасывания.

Грохоты с круговыми вибрациями.

Грохоты с простым дебалансным вибратором. Вибрации короба вызываются центробежной силой инерции, возникающей при вращении неуравновешенной массы дебаланса.

Рис. 31. Принципиальная схема грохота с простым дебалансным вибратором: 1 - короб грохота; 2 - просеивающая поверхность; 3 - пружины (рессоры); 4 - подшипники; 5 -вал; 6 - шкив; 7 - дебаланс.

Короб устанавливают на пружинных опорах под углом 15-3-⁰ к горизонту. На коробе грохота укреплены два подшипника, в которых установлен вал с закрепленным на нем шкивом, имеюшим неуравновешенный груз - дебаланс. Вал приводится во вращение от электродвигателя, установленного на неподвижной опоре, при помощи клиноременной передачи.

Сила инерции, возникающая при вращении дебаланса, определяется по формуле:

P=Gn²r/900;

где G - вес дебаланскного груза, кг;

n - скорость вращения вала, об/мин;

r - расстояние от центра тяжести дебалансного груза до оси вращения, м.

Применяются для мелкого грохочения материала на сетках с отверстиями 6-2 мм.

Грохоты самоцентрующиеся.

Рис. 32. Общий вид самобалансного грохота ГСТ 31.

Рис. 33. Схема самобалансного грохота ГСТ 31: 1 и 2 - дебалансные валы; 3 - короб с ситом; 4 - амортизаторы

В грохотах данного типа валы с дебалансными грузами вращаются навстречу друг другу. Короб грохота наклонно подвешивается к неподвижным поддерживающим конструкциям при помощи пружин. В подшипниках, жестко укрепленных в коробе, смонтирован эксцентриковый вал. На концах вала посажены маховики с дебалансными грузами и укреплен шкив, приводимый во вращение при помощи клиноременной передачи от электродвигателя, установленного на неподвижной опоре.

Короб грохота совершает круговые качания за счет взаимодействия двух вращающихся масс: короба грохота, подвешенного на пружинах и дебалансных грузов, укрепленных на валу.

Применяются для среднего и мелкого грохочения руд.

Расчет производительности полувибрационных (гирационных) и вибрационных (инерционных) грохотов.

На процесс грохочения решающее влияние оказывают физические свойства рассеиваемого материала. Каждому материалу присуща своя «грохотимость». Поэтому производительность грохота с высокой степенью надежности можно установить только на основании предварительных опытов грохочения данного материала в аналогичных условия.

При проектировании обогатительных фабрик размеры грохотов выбирают по ориентировочным, усредненным показателям их производительности.

В основу расчета принимают производительность грохота по исходному материалу или по подрешетному продукту в м³/ч на 1 м² площади сита при данном размере отверстий. Конкретные условия грохочения учитываются введением ряда коэффициентов, зависящих от характеристики крупности исходного материала, эффективности грохочения, формы зерен, способа грохочения (сухого или мокрого) и других условий.

Производительность грохота по исходному материалу определяется по формуле:

Q=Fgдklmnop, т/ч;

где F - рабочая площадь сита, м²;

g - средняя производительность на 1м² поверхности сита, м³/ч;

д - насыпной вес грохотимого материала, т/м³;

k - коэффициент, учитывающий влияние мелочи;

l - коэффициент, учитывающий влияние крупных зерен;

m - коэффициент, зависящий от эффективности грохочения;

n - коэффициент, учитывающий влияние формы зерен;

o - коэффициент, учитывающий влияние влажности;

p - коэффициент, учитывающий влияние способа грохочения.

Рабочая (полезная) площадь сита определяется:

F=0,85BL, м²;

где B и L- ширина и длина короба, м. Если в типовых характеристиках указываются размеры сита грохота, то коэффициент 0,85 опускается.

Производительность двухситных грохотов рассчитывается по верхнему и нижнему ситам. Эффективная рабочая площадь нижнего сита принимается равной 0,7F, ввиду неполного использования его, так как питание на сито поступает не только в начале сита, но и по всей его длине.

В этом случае требуемая площадь верхнего сита определится:

F₁= Q_исх/gдklmnop, м²;

Требуема площадь второго сита: F₂= 0,7F₁.

Производительность трехситных грохотов рассчитывается практически аналогично:

- площадь I (верхнего сита): F₁= Q_исх/gдklmnop, м²;

- площадь II (среднего сита): F₁= Q_исх - Q_от /gдklmnop, м²;

где Q_от - массовая производительность по верхнему отсеваемому классу, т/ч;

- площадь III (нижнего сита): F₃= 0,7F₂.

17. Дуговые (гидравлические) грохоты

Дуговые грохоты применяют для мокрого грохочения материала крупностью 12-0,074 мм и в качестве обезвоживающих аппаратов. Рабочая поверхность грохота собрана из проволок клиновидного сечения, укрепленных на раме, выгнутой по дуге окружности радиуса 500-800 мм. Обычно длина сита принимается равной ј длины окружности.

У классифицирующих дуговых грохотов щелевидные отверстия между проволоками расположены поперек потока пульпы, а у обезвоживающих грохотов - вдоль потока.

Пульпа поступает в приемную коробку над грохотом и по касательной на рабочую поверхность. Под действием центробежной силы из движущегося потока мелочь и вода просачиваются через решетку, а крупные фракции сходят с нее через разгрузочный желоб.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 34. Схема дугового грохота: 1 - приемная коробка; 2 - рама; 3 - кромка стенки кармана; 4 - карман; 5 - просеивающая поверхность; 6 - разгрузочный патрубок для подрешетного продукта; 7 - клинья для крепления решетки; 8 - уголок для поддержания решетки; 9 - опора для решетки

Дуговые грохоты могут работать с самотечной подачей пульпы (начальная скорость потока 0,5-3 м/с) и с подачей питания насосами (скорость потока на входе 6-10 м/с).

Содержание твердого в питании колеблется от 7-70%.

Объемная производительность дуговых грохотов определяется:

Q=160Fv, м³/ч;

где F - площадь живого сечения решетки, м2;

v - скорость подачи пульпы, м/с.

Объемная производительность по подрешетному продукту определяется:

Q=1375Fvvh_о/R, м³/ч;

где h_о - начальная толщина потока, мм;

R - радиус решетки, мм.

18. Плоский гидравлический грохот

Гидравлические грохоты с плоской решеткой или ситом подразделяют на два типа, отличающихся принципом действия: гидрогрохоты с непогруженным ситом (ГПГ) - грохот плоский гидравлический; гидрогрохоты с полупогруженным ситом (ГВП) - грохот вибрационный плоский. В первом случае перемещение материала по наклонной просеивающей поверхности происходит за счет начальной скорости пульпы и силы тяжести, во втором - за счет направленных вибраций, сообщаемых грохоту.

Рис. 35. Схема и общий вид гидравлического грохота ГПГ 0,75: 1 -рама; 2 - короб; 3 - решето; 4 - зажим для крепления сита; 5 - коробка для питания; 6 - приводной вал; 7 - водило; 8 - ударник; 9 - боек; 10 - поперечная планка сита; 11 - защитный козырек

Питание подается на грохот в виде пульпы через питающую коробку. Грохот снабжен ударным механизмом для стряхивания сита с целью его очистки от «трудных» зерен. Материал, продвигаясь по поверхности сита, разделяется на верхний и нижний продукты за счет силы тяжести, угла наклона (45-55⁰) и сотрясательного движения поверхности грохочения.

Для повышения общей производительности грохоты могут собираться из нескольких параллельных секций (1-6) с общим приводным валом. Питание подается на каждую секцию отдельно, для чего предусматривается специальный пульподелитель. Средняя производительность одной секции (в зависимости от размера щели) по потоку пульпы 20-60 м³/ч.

Грохот ГПГ применяется для мокрого грохочения мелких и тонких материалов в циклах измельчения (Размер отверстий сита 1-0,09 мм).

Рис. 36. Схема и внешний вид вибрационного гидрогрохота с полупогруженным решетом ГВП1: 1 - дебалансный вибовозбудитель; 2 - короб; 3 - сито; 4 - пружина; 5 - ванна; 6 - опорная рама; 7 - моторный вибровозбудитель; 8 - клин; 9 - брус; 10 -лоток; 11 - пружина.

Сито грохота, установлен под углом 8-10⁰ и на 2/3 погружен в ванну с пульпой. Под действием дебалансных вибровозбудителей грохот совершает прямолинейные колебания, направленные под углом 30⁰ к поверхности решетки. Под влиянием вибраций происходит просеивание мелких частиц под решето и транспортирование надрешетного продукта вдоль грохота к его разгрузочному (верхнему) концу. Регулирование амплитуды вибраций короба с ситом производится изменением положения дебалансов в корпусе вибровозбудителя.

Для предотвращения скопления материала на днище ванны на ней закреплен моторный вибровозбудитель, включаемый периодически.

Применяются для тонкого грохочения продуктов на ситах с отверстиями от 0,5 до 0,1 мм.

19. Процессы дробления и измельчения

Процессы дробления и измельчения применяются для доведения минерального сырья до необходимой крупности, требуемого гранулометрического состава или заданной степени раскрытия минеральных сростков. При этом зерна разрушаются под действием внешних сил преимущественно по ослабленным сечениям, имеющим трещиноватости или другие дефекты структуры, при переходе предела прочности материала на сжатие, растяжение, изгиб и сдвиг.

Различные способы дробления и измельчения отличаются видом основной необратимой деформации.

Основные способы разрушения:

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Раздавливание- разрушение, возникающее при превышении предела прочности при сжатии.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. Раскалывание - разрушение, возникающее при превышении предела прочности при растяжении.

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. Удар - разрушение, возникающее при динамических нагрузках на зерно.

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Истирание - разрушение, возникающее при превышении предела прочности при сдвиге.

Размещено на http://www.allbest.ru/

5. Излом - разрушение, возникающее при превышении предела прочности при изгибе.

Выбор способа дробления зависит от физических свойств руды, исходной и конечной крупности продуктов. Наиболее предпочтительные способы разрушения:

- для твердых руд - удар, раздавливание;

- для хрупких - раскалывание и излом;

- для вязких - раздавливание и истирание.

Разрушение руды при крупном дроблении производят раздавливанием и раскалыванием, при среднем и мелком - ударом и истиранием.

При дроблении и измельчении заметное влияние оказывают физико-механические свойства горных пород, такие как: прочность (крепость), дробимость, измельчаемость, абразивность.

1. Прочность (крепость) - это способность горных пород противостоять разрушению под действием внешних сил. Она характеризуется предельными напряжениями, которые могут быть созданы в опасном сечении тела при разных видах разрушающих воздействий. Наиболее выгодным видом деформирующего разрушения является растяжение (раскалывание), но по конструктивным соображениям в современной практике дезентеграции основным разрушающим воздействием является раздавливание.

Для характеристики прочности горных пород используют величину предельного напряжения на сжатие либо коэффициент крепости (f), разработанный проф. М.М. Протодьяконовым.

По шкале Протодьяконова все горные породы делятся на 10 категорий, характеризуемых коэффициентом крепости от 0,3 для самых слабых (плывуны, болотистый грунт) до 20 для наиболее прочных пород (железистые кварциты и базальты). От коэффициента крепости зависит число стадий дробления.

2. Дробимость - это обобщающий параметр, характеризующий энергоемкость процесса дробления. Энергоемкость процесса дробления зависит от механических свойств горных пород, таких как: упругость, прочность, пластичность, влажность, абразивность).

Дробимость оценивают по индексу чистой работы дробления (W_i) и типовым характеристикам разгрузки стандартных дробилок. (Например, для медных руд W_i =7,13 кВтч/т; для железных руд W_i=!7,5 кВтч/т).

3. Измельчаемость руды оценивают по удельной производительности лабораторной мельницы по вновь образованному расчетному классу, при измельчении аналоговой и исследуемой руды в мельницах барабанного типа.

4. Абразивность - способность горных пород изнашивать рабочие органы в процессе дробления (измельчения) при трении. За критерий абразивности (А_i) принимают, суммарную потерю в массе стержня из незакаленной стали, истирающегося о поверхность образца породы своим торцом в течение 10 минут. (для медных руд А_i =0,147 г; для железных руд А_i=0,775 г). От показателя абразивности зависит выбор формы сечения футеровочных плит и материала для их изготовления.

20. Классификация дробильного оборудования

По технологическому назначению все машины, применяемые для разрушения кусков руды, делятся на две основные разновидности: дробилки и мельницы.

В дробилках между дробящими деталями всегда имеется некоторый зазор, заполняемый материалом при работе под нагрузкой и остающийся свободным при работе на холостом ходу.

В мельницах измельчающие детали отделяются друг от друга слоем материала только под нагрузкой, а при работе на холостом ходу они соприкасаются.

Дробилки, благодаря наличию некоторого «калибрующего» зазора выдают преимущественно крупный продукт с относительно небольшим количеством тонких фракций. Мельницы, где рабочий зазор между измельчающими телами приближается к нулю, выдают преимущественно порошкообразный продукт, с преобладанием мелких фракций.

В зависимости от способа разрушения материала дробилки делятся на:

1. Щековые - разрушение материала раздавливанием, раскалыванием и частичным истиранием в рабочем пространстве, образованном двумя щеками, при их периодическом сближении (крупное дробление).

2. Конусные - материал дробится раздавливанием, изломом и частичным истиранием между двумя коническими поверхностями, одна из которых движется эксцентрично по отношению к другой (крупное, среднее и мелкое дробление).

3. Валковые дробилки - раздавливание материала между валками, вращающимися на встречу друг другу или между валками и колосниковой решеткой.

4. Ударные дробилки - делятся на молотковые и роторные - основной способ разрушения удар шарнирно подвешенных молотков или жестко укрепленных бил.

Щековые дробилки

Щековые дробилки были разработаны в 1858 Блеком. Их ипользуют на стадии первичного дробления руды с плотностью до 1,8 т/м³ на обогатительных фабриках.

Общую классификацию щековых дробилок можно представить следующим образом:

Размещено на http://www.allbest.ru/

В дробилках с простым движением щеки ЩДП (а) подвижная щека совершает простые возвратно-поступательные перемещения в горизонтальной плоскости, приближаясь и удаляясь от неподвижной щеки под воздействием эксцентриково-шатунного механизма, приводящего в движения распорные плиты. При этом материал, попавший в рабочую зону, подвергается разрушению раздавливающими усилиями щек.

В дробилках со сложным движением щеки ЩДС (б) подвижная щека подвешена непосредственно на эксцентриковом валу, а нижняя ее часть шарнирно соединяется с распорной плитой. Траектория движения точек щеки представляет собой овалообразные кривые со значительным вертикальным перемещением, что обуславливает не только раздавливающее, но и истирающее действие щеки.

Рис. 37. Конструктивные схемы щековых дробилок простым (а) и сложным (б) движением щеки: 1, 2 - неподвижная и подвижная щеки; 3 - маховик; 4 - эксцентриковый (главный) вал; 5 - гнездо упора распорных плит; 6 - пружины замыкающего механизма; 7 - шатун; 8 - распорная плита; 9 - тяга замыкающего механизма; 10 - станина; 11 - ось подвеса подвижной щеки; в - ширина разгрузочной щели (минимальная)

Рис. 38. Щековая дробилка ЩДП-15х21 с простым движением щеки

В отечественной практике применяют преимущественно дробилки с простым движением щеки.

Корпус дробилки включает переднюю стенку (1), выполняющую роль неподвижной щеки. Подвижная щека (2) подвешена в горизонтальном валу и совершает возвратно-поступательные движения вследствие вращения вала, на которым эксцентрично посажена головка шатуна (3), совершающего такие же движения в вертикальном направлении и передающего через распорные плиты (4) усилия на щеку и упорную коробку. Последняя крепится с помощью винта и может перемещаться в вертикальном направлении, тем самым, изменяя ширину разгрузочной щели.

К нижнему концу щеки крепится тяга с буферной пружиной, что способствует отходу подвижной щеки от неподвижной при ходе шатуна вниз. На концах вала насажены два маховика для выравнивания нагрузки электродвигателя, передающего вращательный момент на вал посредством клиноременной передачи и приводного шкива.

При дроблении в щековых дробилках руда загружается в приемное отверстие между щеками. По мере уменьшения размеров куски руды опускаются вниз к выходной щели. Максимальная степень дробления, которую можно достичь в щековых дробилках составляет 8. Обычно они работают при степенях дробления от 3-4.

В целях предотвращения быстрого износа рабочее пространство дробилки, образованное подвижной и неподвижной щеками и боковыми стенками, защищено плитами из износоустойчивой стали. Подвижная и неподвижная щеки футеруются плитами, имеющими ребристую или волнистую форму. Выступы на плите неподвижной щеки располагаются против впадин на плите подвижной щеки. Это облегчает дробление кусков, так как дробящие усилия концентрируются на меньшей площади, соответствующей выступам футеровочных плит, и раздавливание частично заменяется другими видами деформации, как например, изгибом, сдвигом, для которых дробимые материалы имеют меньшие пределы прочности. Боковые стенки станниты футеруются гладкими плитами, так как не испытывают разрушающего усилия. Распорные плиты изготавливают из относительно хрупкого материала (например, серого чугуна), так как они предохраняют дробилку от поломок при попадании каких-либо сверхтвердых частей (куски металла и т.д.). В момент попадания в дробилку не дробимых предметов происходит раскол одной распорной плиты (чаще задней), ширина разгрузочной щели резко увеличивается и предмет проваливается вниз.

Одним из основных технологических факторов, определяющих эффективность работы щековой дробилки, является угол захвата б, представляющий собой угол, образованный подвижной и неподвижной щеками дробилки и обеспечивающий захват куска без выталкивания его вверх из приемного отверстия.

Для правильной работы щековой дробилки угол захвата б должен быть меньше двойного угла трения ц. При значении коэффициента трения скольжения между рудой и рабочей поверхностью щеки f=0,1-0,3 угол б должен быть 15-24^о.

Оптимальная частота вращения эксцентрикового вала n, равная числу полных движений подвижной щеки в 1 мин, при которой достигается максимальная производительность дробилки, зависит от ширины приемного отверстия дробилки. Ее можно определить по формуле

n=182,6/vB, об/мин

где В - ширина приемного отверстия, м.

Дробленая руда из щековой дробилки разгружается на протяжении всего цикла движения щеки, однако за период холостого хода ее разгружается больше, чем при рабочем ходе.

Объемную производительность щековой дробилки можно рассчитать по формуле

Q = LvB(1479b - 40B), м³/ч

где L и B- длина и ширина приемного отверстия, м;

b - максимальная ширина выходной щели.

Массовая (весовая) производительность

Q_о = дQ, т/ч

где д - плотность материала, т/м³.

Потребная мощность электродвигателя при дроблении в щековых дробилках зависит от факторов, таких как крепость руды, влажность, размер куска и может быть определена по эмпирической формуле

N =cLB, кВт

где L и B - длина и ширина приемного отверстия, см;

с- коэффициент, принимаемый в зависимости от размеров загрузочного отверстия;

с=1/60 - для дробилок размером меньше 250х400мм;

с=1/100 - для дробилок от 250х400 мм до 900х1200мм;

с=1/120 - для дробилок размером 900х1200мм и более.

Мощность установленного электродвигателя принимают на 50% больше потребляемой для предотвращения перегрузки двигателя в момент запуска дробилки и работы ее при полной загрузке.

В настоящее время щековые дробилки широко применяются на обогатительных фабриках, поскольку достаточно просты конструктивно, стабильны и устойчивы в работе, удобны в обслуживании и ремонте. Однако обладают повышенной энергоемкостью, склонны к забиванию при неравномерном питании, имеют небольшую степень дробления и выдают продукт неравномерный по гранулометрическому составу.

Конусные дробилки

Наиболее универсальными из существующих дробильных агрегатов, способных разрушать материалы прочностью до 20 по шкале М.М. Протодьяконова, являются конусные эксцентриковые дробилки, созданные для процессов крупного, среднего и мелкого дробления.

Классифицируют конусные дробилки следующим образом:

I. По кинематическому признаку различают:

- дробилки с неподвижным вертикальным валом, геометрическая ось дробящего конуса которых остается параллельной своему первоначальному положению, применяют крайне редко в связи с малой работой дробления и быстрым износом футеровочных плит (в России в настоящее время не выпускаются);

- дробилки с подвижным вертикальным валом, ось которых образует малый угол с осью симметрии дробилки, за счет чего все точки дробящего конуса описывают конические поверхности разного радиуса. Радиус круговых движений тем больше, чем токи ближе к выходной щели.

II. По способу крепления центрального вала различают дробилки:

- с подвесным валом, укрепленным на верхнем шарнире в гнезде двухлапой траверсы. Они имеют крутой конус (с большим радиусом кривизны) и применяются для крупного дробления;

- с консольным валом с опорой в центральной части на опорный подпятник. Имеют пологий конус и применяются для мелкого и среднего дробления.

III. В зависимости от типа приводного механизма различают дробилки:

- с эксцентриковым механизмом (за рубежом называются гирационные) применяются для крупного ККД и КРД, среднего КСД и мелкого КМД дробления;

- с дебалансным вибровозбудителем КИД (инерционные) применяются для мелкого и особо тонкого дробления.

Не зависимо от типа дробилки материал разрушается в кольцевом пространстве, образованном наружной неподвижной конической чашей (верхней частью станины дробилки) и расположенным внутри этой чаши подвижным дробящим конусом, насаженным на вал. У дробилок для крупного дробления вал подвешивается к верхней траверсе, а у дробилок для среднего и мелкого дробления подвешивается на сферический подпятник, на который опирается дробящий конус, жестко закрепленный на валу. Дробилки с таким подвесом вал еще называют - дробилками с консольным валом.

Рис. 39. Схема конусной дробилки для крупного дробления с подвешенным валом (ККД): 1 - верхняя часть станины (неподвижная коническая чаша); 2 - дробящий конус; 3 - вал; 4 - эксцентриковый стакан; 5 - нижняя часть станины; 6 - коническая передача; 7 - приводной вал; 8 - шкив

Дробилка типа ККД имеет корпус, состоящий из нижней и верхней частей. Верхняя часть станины представляет собой неподвижный конус (чашу), обращенный большим основанием вверх, внутри которого производится дробление. Угол наклона конической поверхности (угол между образующей конуса и вертикалью) составляет 17-20⁰. Внутренняя поверхность неподвижного конуса футеруется плитами из марганцовистой стали. Подвижный дробящий конус жестко закреплен на валу и также покрыт футеровкой. Вал дробилки подвешен в специальном гнезде в центральной головке траверсы.

Нижний конец вала свободно входит в длинный полый эксцентраковый стакан, вставленный во втулку, ось которой совпадает с вертикальной осью дробилки и отлита заодно с нижней частью корпуса, глее размещается привод дробилки, состоящей из пары конических зубчатых шестерен, одна из которых закреплена на эксцентриковом стакане, а другая на валу привода. Стакан за счет шестерен вращается, и ось вала описывает коническую поверхность, благодаря чему подвижный дробящий конус совершает круговые движения, приближаясь и удаляясь от поверхности неподвижного конуса. Исходный материал загружается сверху, а дробленный продукт разгружается под дробилку.

Производительность дробилок ККД определяют по формуле

Q=К₁К_кК_тК_вD²rn_оb; м³/ч

где К₁ - коэффициент пропорциональности (0,6-0,7);

К_к, К_т, К_в - поправочные коэффициенты соответственно на крупность, твердость, влажность;

D - диаметр дробящего конуса, м;

r - эксцентриситет конуса в плоскости выходной щели, мм;

n_о - частота качаний дробящего конуса, об/мин;

b - размер выпускной щели в разомкнутом положении, м.

Конусные дробилки применяются для крупного дробления (i=3-6). Дробилки высокопроизводительны, могут работать «под завалом», но для их установки требуется значительная высота производственных зданий.

Конусные дробилки для среднего КСД и мелкого КМД дробления имеют сходные конструкции. Они отличаются лишь размерами приемных отверстий, выпускных щелей и профилем дробящей зоны. От дробилок крупного дробления их отличают характер расположения неподвижного конуса (чаши), который повернут большим основанием вниз, и более пологая форма подвижного конуса.

Рис. 40. Схема конусной дробилки для среднего и мелкого мелкого дробления: 1 - литой корпус; 2 - пружины; 3 - опорное кольцо; 4 - скрепляющие болты; 5 - коническая чаша; 6 - загрузочная коробка; 7 - дробящий конус; 8 -распределительная тарель; 9 - центральный вал; 10 - рабочий вал; 11 - эксцентриковый стакан; 12, 13 - конические шестерни; 14 - приводной вал; 15 - цилиндрическая втулка

Производительность дробилок КСД и КМД можно определить по формуле

Q = К_оnbD², м³/ч

где К_о - коэффициент пропорциональности (0,6-0,7);

n_о - частота качаний дробящего конуса, об/мин;

b - размер выпускной щели в разомкнутом положении, м.

D - диаметр дробящего конуса, м;

Степень дробления КСД и КМД - 4-6 (в замкнутом цикле до 8).

Конусная инерционная дробилка (КИД.) Основное отличие данного типа дробилок заключается в том, что эксцентрик заменен приводным вибратором дебалансного типа.

Рис. 41Принципиальная схема и общий вид промышленной дробилки КИД: 1 - цилиндрическая чаша; 2 - дробящий конус; 3 - вал; 4 - гибкая трансмиссия; 5 - дебалансный вибратор

Дробилка содержит цилиндрическую чашу (1) и внутренний (2) дробящий конус, защищенные бронями, которые образуют камеру дробления. На валу (3) дробящего конуса с помощью подшипника смонтирован дебалансный вибратор (5), приводимый во вращение через гибкую трансмиссию (4). При вращении дебалансного вибратора создается цетробежная сила, заставляющая дробящий конус обкатываться по цилиндрической чаше без зазора, если в камере дробления нет перерабатываемого материала или через слой этого материала.

В рабочем режиме внутренний подвижный конус может менять свою амплитуду в зависимости от неравномерности сопротивления дробимого материала по окружности дробящей полости, за счет отсутствия жестких кинематических связей между конусами. Таким образом, КИД не имеет разгрузочного зазора в понимании, принятом для эксцентриковых дробилок. Под шириной разгрузочной щели в КИД понимают размер диаметрального кольцевого зазора между конусами при совмещении их осей.

Валковые дробилки

Основным рабочим элементом валковой дробилки является вращающийся на горизонтальной оси цилиндрический валок. Подлежащий дроблению материал подается сверху, затягивается межу валками или валком и футеровкой камеры дробления и в результате этого разрушается.

Классифицируют валковые дробилки следующим образом:

I. В зависимости от количества дробящих валков различают: одно-, двух-, трех- и четырехвалковые дробилки.

II. В зависимости от вида валков различают дробилки с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками. Зубчатые валки могут быть с короткими зубьями (высота зуба менее 0,1 диаметра валка) и длинными зубьями (высота зуба более 0,1 диаметра валка).

Существенным недостатком валковых дробилок является интенсивное и неравномерное изнашивание рабочих поверхностей валков (бандажей) при дроблении прочных и абразивных пород. Бандаж изнашивается в основном в средней части валка, что не дает возможность поддерживать стабильный размер выходной щели по всей ее длине. Кроме того, валковые дробилки обладают сравнительно невысокой удельной производительностью.

Разрушение материала, поступающего сверху, происходит за счет раздавливания и частичного истирания между зубчатым валком и колосниками сборной решетки. Дробленый продукт проваливается вниз через отверстия решетки.

При попадании в дробилку недробимых предметов колосниковая решетка отходит, сжимая пружины, и пропускает предмет. В следствие того, что материал дробится на колосниковой решетке, и своевременно удаляется из процесса не происходит его переизмельчения.

Рис. 42. Одновалковая зубчатая дробилка: 1 - зубчатый валок; 2 - центральный вал; 3 - шарнирное крепление колосниковой решетки; 4 - пружина; 5 - станина; 6 - зубцы, 7 - приводной вал; 8 - колосники; 9 - зубчатая передача; 10, 11 - решетка; 12 - приводной шкив; 13 - тяга

Угол захвата - у валковых дробилок с гладкими валками называется угол, образованный двумя касательными, проведенными к поверхностям валков в точках соприкосновения с дробимым куском.

б?2ц - где ц- угол трения

Практически, угол захвата - 11-15⁰.

Отношение диаметра валка и максимального куска в питании. Для бесперебойного эффективного разрушения руды принятое отношение равно:

- гладкие валки D/d = 20;

- рифленые валки D/d = 10;

- зубчатые валки D/d = 2.

Частота вращения валков. Условия захвата кусков руды валками зависит от окружной скорости, чем выше скорость (частота) вращения валков, тем ниже коэффициент трения и, соответственно, производительность дробилки.

Частоту вращения (об/с) определяют по формуле предложенной проф. Л.Б. Левенсоном

n=102,5vf/(сdD);

f - коэффициент трения материала о валок;

с - плотность материала;

d - диаметр максимального куска в питании, м;

D- диаметр валка, м.

Чем больше диаметр валка, тем меньше должна быть скорость его вращения. Для определения максимальной и минимальной частоты вращения валков существует простая эмпирическая зависимость от диаметра валка, м:

n_min=1/D n_max=2/D

При этом окружная скорость для рабочей поверхности валков всех дробилок получается в пределах 3-6 м/с, что обеспечивает спокойную и устойчивую работу машины и соответствует сложившейся практике эксплуатации валковых дробилок.

Производительность дробилки. Производительность валковых дробилок можно вычислить, если представить процесс дробления как движение ленты материала шириной (L), равной длине валка, и толщиной, равной ширине (s) выходной щели. Тогда за один оборот вала объем (м³) ленты материала, прошедший через выходную щель определиться по формуле,

V=рDLs.

Значит, при частоте (n - об/мин) объемная производительность (м³/ч) дробилки

Q=60рnDLs;

Необходимо иметь в виду, что при дроблении материалов средней прочности пружины, поджимающие валки, могут несколько сжиматься и валки расходиться. При этом ширина выходной щели может существенно измениться, что нужно учитывать, особенно при мелком дроблении пород средней прочности на гладких вплотную сдвинутых валках.

Для расчета массовой производительности (т/ч)

Q=60рnDLsмд;

где n - частота врещения валка об/мин;

D - диаметр валка, м;

L - длина валка, м;

s -ширина щели между валками, м;

м - коэффициент разрыхления (0,2-0,4);

д - плотность руды, т/м³.

Установочная мощность электродвигателя (Вт) валковой дробилки:

N_дв=1400у_сжnLR²;

где у_сж - напряжение сжатия в МПа; R - радиус валка, м.

Дробилки ударного действия

К данной группе дробилок относятся роторные и молотковые дробилки и дезентеграторы.

Роторные дробилки предназначены для ударного дробления различных материалов с помощью бил, жестко закрепленных на роторе, вращающемся вокруг горизонтальной оси. Применяются для разрушения различных руд, извести, гипса, угля, сырья и клинкера при производстве бетонов, дробления доменных шлаков и стекольного боя.

Данные дробилки отличаются высокими технико-экономическими показателями - большой степенью дробления, значительной производительностью, небольшим расходом электроэнергии, простотой конструкции и удобством обслуживания, а также специфическими достоинствами роторных дробилок - высокой избирательностью дробления, высоким процентов выхода продукта кубообразной формы и меньшей чувствительностью к попаданию недробимых предметов.

Первый патент на роторную дробилку был выдан в США в 1842 г, однако широкое промышленное применение их началось в 1939 г, в России роторные дробилки стали выпускаться в 1959 г.

По конструктивным признакам роторные дробилки разделяют:

- по числу роторов на одно- и двухроторные;

- по характеру исполнения отражательных органов на дробилки с колосниковыми отражательными решетками и дробилки с отражательными плитами;

- по направлению вращения роторов на реверсивные и нереверсивные.

Наибольшее распространение получили одноротороные дробилки, как наиболее простые, компактные и удобные в эксплуатации.

Молотковые дробилки

К молотковым - относят дробилки ударного действия с шарнирно закрепленными на роторе ударными элементами - молотками, дробилки отличаются высокой степенью дробления, достигающей 100.

Сравнительно небольшие размеры молотковых дробилок позволяют устанавливать их в ограниченных пространствах, например в шахтах. Герметичность корпуса и возможность плотного присоединения загрузочных и разгрузочных течек позволяют при малых затратах на аспирацию предупредить выброс пыли в окружающую среду. Большинство молотковых дробилок обладает малой чувствительностью к попаданию недробимых предметов в камеру дробления. Следует отметить такие преимущества молотковых дробилок, как простота конструкции и удобство обслуживания и ремонта, что обеспечивается наличием дверок или гидравлической системы раскрытия корпуса. Установка молотковой дробилки с динамически сбалансированным ротором не требует сооружения тяжелого фундамента.

Применяют для дробления руд различного минерального состава, а так же строительного щебня, глины, асбеста.

Однороторные молотковые дробилки - основной, наиболее многочисленный тип молотковых дробилок. Их выпускают большим количеством типоразмеров; от малых - лабораторных до крупных дробилок с ротором диаметром 2.5 м и массой 250 т. Число типоразмеров данных дробилок достигает 20 и более.

Дробилка состоит из корпуса, облицованного плитами, внутри которого расположен массивный ротор с шарнирно подвешенными на нем молотками различного веса (1 до 130 кг) и формы.

Рис. 43. Однороторная молотковая дробилка: 1, 2 - верхняя и нижняя часть корпуса; 3 - подшипники скольжения; 4 - роторный вал; 5 - откидная стенка; 6 - колосниковая решетка; 7 - ротор; 8 - стержни (ось дробящий молотков); 9 - молотки; 10 - боковые стенки; 11 - концевые диски ротора; 12 - промежуточные диски ротора; 13 - футеровочные плиты; 14 - заслонки

Молотки дробилки изготавливают из износоустойчивой стали и заменяют их по мере износа (рис. 44). Различают молотки:

- колосникового типа (а), применяемые для дробления хрупких и мягких пород;

- бандажного типа (б), имеющие утолщения на рабочем конце;

- скобообразной формы, применяемые для разрушения хрупких и мягких пород (в), а также твердых материалов (г).

Рис. 44. Виды молотков: а - колосникового типа; б - бандажного типа; В - скобообразного типа

Достоинства: высокая степень дробления (i=10-40); возможность получения кусков кубообразной формы; малогабаритны и низкоэнергозатратны.

Недостатки: необходимость постоянного контроля за износом молотков.

21. Измельчение руды

Для измельчения материала на обогатительных фабриках используют мельницы барабанного типа (рис. 45).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 45. Общий вид барабанных мельниц

22. Классификация мельниц

I. В зависимости от способа разрушения руды различают:

- аэродинамические, или струйные мельницы (без измельчающих тел) - разрушение руды происходит за счет ударов о броню или за счет соударения кусков материала, движущихся с большой скоростью (100-200 м/сек) в потоках газовых струй;

- механические мельницы с мелющими телами, которые в свою очередь делятся на: барабанные, роликовые, чашевые (бегунные) и дисковые.

II. В зависимости от формы барабана мельницы деляться на:

- цилиндрические;

- цилиндроконические.

III. В зависимости от размера барабана цилиндрические мельницы могут быть:

- короткие (L?D);

- длинные (L=2-3D);

- трубные (L?3D).

IY. В зависимости от характера движения барабанные мельницы делятся на:

- вращающиеся мельницы (тихоходные) - движение вокруг горизонтальной оси;

- вибрационные мельницы (быстроходные) - барабан мельницы приводится в колебательное движение от дебалансного вибратора, что приводит к перекатыванию находящихся в нем шаров;

...