Просеивающие поверхности

Лекция 6. Грохочение. Основы процесса грохочения.

Грохочение – операция ­механического разделения минерального сырья на классы по крупности – осуществляется путем рассева материала на ситах или решетах, имеющих различные по форме и размерам калиброванные отверстия.

Аппараты, в которых производится рассев, называются грохотами. Нижний продукт рассева называется подрешетным продуктом, а верхний – надрешетным. При рассеве материала на ряд классов размеры отверстий смежных сит подбирают согласно модулю шкалы сит. Последовательный ряд абсолютных значений диаметров отверстий сит (от большего к меньшему) называется шкалой грохочения. Например, для шкалы грохочения 64:32:16:8:4:2 модуль шкалы е=2.

По технологическому назначению операции грохочения подразделяются:

1) вспомогательное грохочение, применяемое в схемах дробления (рисунок 1):

предварительное грохочение – применяется для выделения готового по крупности продукта перед дроблением;

поверочное грохочение – применяется для контроля за крупностью дробленого продукта и возврата недробленого материала снова в дробилку;

совмещенное (предварительное + поверочное) грохочение – учитывает оба предыдущих момента;

Рисунок 1 – Виды вспомогательного грохочения

2) самостоятельное грохочение, используемое для выделения классов, являющихся готовыми продуктами и отправляемых потребителю;

3) подготовительное грохочение, применяемое для разделения материала на ряд классов, подвергающихся раздельным операциям обработки или обогащения;

4) обезвоживающее грохочение, используемое для удаления избытка воды из продуктов обогащения, отделения суспензии от легкой и тяжелой фракции, отмывки шламов.

По условиям работы грохота операции грохочения подразделяют по крупности выделяемых классов на:

1) крупное – 75-300 мм;

2) среднее – 25-75 мм;

3) мелкое – 6-25 мм;

4) тонкое – 0,5-6 мм;

5) особо тонкое – 0,05-0,5 мм.

Во всех случаях для операции грохочения применяют в качестве рабочих органов грохота просеивающие поверхности с калиброванными отверстиями соответствующих размеров.

Просеивающая поверхность грохота является его основным рабочим элементом. Именно на ней в процессе вибрационного перемещения от зоны загрузки (питания) к зоне разгрузки материал разделяется по крупности. При этом подлежащие отсеву (выделению) в подрешетный продукт мелкие классы за время пребывания на грохоте должны бес­препятственно пройти в калиброванные отверстия просеивающей поверх­ности (просеяться), а остальной, более крупный материал - транспорти­роваться по просеивающей поверхности, не засоряя ее отверстий и не ухудшая тем самым условий просеивания.

В современной практике грохочения наибольшее распространение получили колосники и колосниковые решетки самых разнообразных ви­дов, в том числе так называемые шпальтовые сита, листовые решета, различные стандартизированные сетки из стальной проволоки. Послед­ние десятилетия характеризовались значительным интересом к ситам из эластомеров типа резины и полиуретана, среди которых особое место занимают динамические активные просеивающие поверхности.

Все виды просеивающих поверхностей характеризуются:

1) размером отверстий, определяемым наименьшим размером в свету между краями отверстия. Принимают: для круглых отверстий – диаметр; для квадратных – сторона квадрата; для прямоугольных –– меньшая сторона прямоугольника, для щелевидных – ширина щели (см. рисунок 2):

а – размер отверстия.

Рисунок 2 – Наименьший размер отверстия в зависимости от вида отверстия

2) коэффициентом живого сечения – отношением площади отверстий к общей площади просеивающей поверхности.

Колосники и колосниковые решетки. Область применения просеивающих поверхностей колосникового типа обширна. На них осуществляют предварительное грохочение взорванной крупнокусковой горной массы в условиях карьеров, где крупность исходного материала составляет 1200-1500 мм; первичное грохочение угля, строительных материалов, руды после крупного дробления, металлургического сырья перед доменной плавкой. Имеются также колосниковые поверхности для разделения мелкого и тонкоизмельченного материала. Колосниковые решета изготавливаются из различных стальных профилей. Общее требование к форме колосника – наличие сужения к его подошве, что обеспечивает увеличение ширины щели между двумя соседними колосниками и снижает возможность застревания кусков материала. Листовые сита – перфорированные стальные листы – являются традиционным видом просеивающей поверхности, используемой в горнорудной и угольной промышленности для предварительного грохочения. Обычно применяют такие сита с круглыми отверстиями, реже – с квадратными или прямоугольными. Отверстия в ситах сверлят или штампуют. Срок службы сит достаточно велик и достигает 6-12 месяцев. Недостаток сит – большая масса и малый коэффициент живого сечения, не превышающий 35-40 %.

Проволочные сетки – наиболее распространенные просеивающие поверхности. Изготавливаются из предварительно рифленой (канилированной) стальной проволоки. Сита используют главным образом для среднего и мелкого грохочения.

а – частично рифленые, б – рифленые, в – сложно рифленые.

Рисунок 3 – Сборные сетки

Для проволочных сит с квадратными отверстиями коэффициент живого сечения составляет:

P = 100 * a² / (a + t)², д.е.

где: а – размер отверстия, мм;

t – толщина проволоки, мм.

Общий недостаток проволочных сеток – сравнительно низкая долговечность. В различных сырьевых отраслях срок службы сеток примерно одинаков и составляет в среднем при размере ячеек:

до 6х6 мм – 6-8 суток;

до 15х15 мм – 12-15 суток;

до 25х25 мм – 18-20 суток.

Создание более износостойких просеивающих поверхностей – из эластомеров – является основным направлением совершенствования в современной технике грохочения. Такие поверхности изготавливают литьем или штамповкой из резины или каучука. Особенно широкое распространение к настоящему времени они получили на предприятиях цветной и черной металлургии и в меньшей степени – в угольной промышленности. Это объясняется снижением качества грохочения и засорением надрешетного продукта подрешетным, что является допустимым в операциях грохочения руды в циклах дробления, но весьма нежелательно в операциях товарного грохочения угля и нерудных материалов.

Динамически активные сита. Поиск конструкции просеивающей поверхности, сочетающей высокую износостойкость, свойственную резиновому ситу, с высокими просеивающими свойствами сетки, привел к созданию динамически активных резиновых сит, элементы которых в процессе колебания грохота имеют взаимные относительные перемещения. В резинотросовом сите несущим элементом является тросик, проходящий внутри резинового слоя (рисунок 4, а). Ячейки сита образуются двусторонними выступами в виде гребенки при установке элементов сита на грохоте. Резонирующее ленточно-струнное сито (РЛСС) представляет собой просеивающую поверхность, состоящую из отдельных элементов – лент-струн с периодическими выступами-зубцами с одной стороны ленты. Ленты-струны устанавливаются с относительным натяжением 25-30 %. Такое натяжение должно обеспечить резонансную частоту короба грохота и натянутого сита. Это обеспечивает увеличение амплитуды колебания лент-струн в 2-3 раза выше по сравнению с амплитудой колебания короба грохота, образование крутильных колебаний струн и самоочистку сита.

Влияние факторов на процесс грохочения. На процесс грохочения, характеризуемый вероятностью просеивания зерен через отверстия сита, влияют отношение их диаметров к размеру отверстия и коэффициент живого сечения сита, скорость движения материала по ситу, угол наклона и форма отверстий просеивающей поверхности, физические свойства материала и производственные условия грохочения. Рассмотрим вероятность прохождения отдельного сферического зерна диаметром d через квадратное отверстие сита размером l при условии, что оно падает перпендикулярно к плоскости сита.

Вероятностью называется объективная возможность наступления данного события. Математически вероятность P выражается отношением числа случаев n, благоприятствующих появлению данного события, к числу всех возможных случаев m, при которых оно может произойти, т.е. P = n/m. Вероятное число случаев, при котором может произойти данное событие, N = 1/P.

При условии, что сито изготовлено из бесконечно тонкой проволоки, число случаев, благоприятствующих просеиванию зерна через отверстие, будет пропорционально заштрихованной площади (а-d)² (рисунок 4, а), а всех возможных случаев падения зерна на отверстие пропорционально а, т.е.:

P = (a–d)² / a² = (1–d/a)².

В реальных условиях сита изготавливают из проволоки толщиной t. Вероятность просеивания зерен через отверстие с учетом толщины проволоки (рисунок 4, б) составит:

P = (a–d)² / (a+t)² = (1 – d/a)² * a² / (a+t)².

Рисунок 4 – Схема прохождения зерна через квадратное отверстие

Таким образом, вероятность просеивания зерна пропорциональна коэффициенту живого сечения сита. Ниже приведены значения P и N для соотношений d/a:

d/a	0,1	0,5	0,7	0,8	0,9	0,95	0,99
P	0,81	0,25	0,09	0,04	0,01	0,0025	0,0001
N

Из приведенных данных видно, что при размере зерен примерно до 0,75а вероятность их прохождения большая. На практике такие зерна называют легкогрохотимыми. Небольшое увеличение размера зерен сверх 0,75а предопределяет резкое снижение вероятности их прохождения, поэтому зерна крупностью от 0,75а до а называются трудногрохотимыми. Зерна диаметром от а до 1,5а называются «затрудняющими», так как они затрудняют просеивание трудногрохотимых зерен. Зерна крупностью более 1,5а существенно не влияют на перемещение легко- и трудногрохотимых зерен по поверхности сита.

На процесс грохочения также влияют влажность и гранулометрический состав исходного материала, форма зерен и наличие комкующих примесей, способ грохочения (сухой или мокрый), равномерность подачи исходного материала, состояние просеивающей поверхности. Влияние физических свойств исходного материала на результаты грохочения учитываются вводом соответствующих экспериментально определенных коэффициентов.

Эффективность грохочения. Основными показателями, характеризующими работу грохота, являются производительность – масса руды, проходящая через грохот в единицу времени, и эффективность грохочения – отношение массы нижнего класса в подрешетном продукте к массе этого же класса в исходном питании. Это отношение равно разности между извлечением (ε^–а) нижнего класса в подрешетный продукт и извлечением в него верхнего класса (ε^+а), т.е.

Е = ε^–а – ε^+а. (1)

Извлечение нижнего класса (ε^–а в %) в подрешетный продукт:

ε^–а = 100γβ / 100α = γβ/α. (2)

где: γ – выход подрешетного продукта, %;

β – содержание нижнего класса в подрешетном продукте, %;

α – содержание нижнего класса в исходном материале, %.

Извлечение верхнего класса (ε_В в %) в подрешетный продукт:

ε_В = γ * (100 – β) / (100 – α). (3)

Подставив выражения для ε и ε_В в формулу (1), получим:

Е = 100 * γ (β – α) / [α * (100 – α)]. (4)

Выход подрешетного класса можно определить из уравнения:

100 * α = γ * β + (100 – γ) * θ, (5)

где: θ – содержание нижнего класса в надрешетном продукте, %.

Тогда:

γ =100 * (β – α) / (β – θ). (6)

Подставив это выражение в формулу (4), получим:

Е = 10000 * (β – α) * (α – θ) / [α * (100 – α) * (β – θ)]. (7)

При β = 100 % формула (7) приобретает вид:

Е = ε = 100γ/α = 10000 * (α – θ) / [α * (100 – θ)]. (8)

Таким образом, при β = 100 % эффективность грохочения по нижнему классу равна извлечению этого класса в подрешетный продукт.

Лекция 7. Конструкции грохотов. Области применения,

Дата добавления: 2017-01-13