Оборудование для обогащения и классификации каменных материалов. Грохоты

В технологическом процессе разделения каменных материалов на фракции различают:

• предварительное сортирование — для выделения из горной массы мелких кусков, не требующих первичного дробления;

• промежуточное сортирование — для распределения материа­ла по различным стадиям дробления;

• окончательное сортирование — для разделения материала на товарные фракции.

Сортирование материала обычно состоит в его просеивании. Для просеивания используются установки, называемые грохотами, по­этому сам процесс часто называют грохочением. При производстве щебня преобладает главным образом механическое сортирование на рабочей поверхности с использованием колосников, решет (стальных листов с отверстиями) и плетеных проволочных сит.

Для процесса просеивания необходимо относительное переме­щение материала по просеивающей поверхности. В неподвижных грохотах это перемещение достигается благодаря наклону рабочей поверхности к горизонту. Такие грохоты используют для предва­рительного отделения мелочи от крупных кусков перед дроблени­ем. Подвижные грохоты разделяют по форме просеивающей по­верхности на барабанные (цилиндрические или конические) с вращательным рабочим движением и плоские.

Плоские грохоты, в свою очередь, подразделяют на эксцент­риковые (гирационные) с круговыми колебаниями в вертикаль­ной плоскости и вибрационные, совершающие направленные колебания.

Исходный материал, перемещаясь по просеивающей поверх­ности, разделяется на надрешетный и подрешетный продукты, размер зерен последнего меньше размера отверстий просеиваю­щей поверхности.

Эффективность грохочения определяется отношением количе­ства продукта, фактически прошедшего через отверстия просеи­вающей поверхности, к количеству продукта данной крупности, содержащегося в исходном материале, который мог бы пройти через отверстия.

Оценивают эффективность процесса разделения материала на фракции коэффициентом качества грохочения

где d — процентное содержание зерен нижнего класса, вышед­ших после грохочения с надрешетным продуктом; с — процент­ное содержание зерен нижнего класса в исходном материале.

Для предварительной классификации материала, поступающего на дробление с места добычи, как правило, применяют колосни­ковые (неподвижные и подвижные) грохоты, разделяющие всю массу поступающей породы на группы фракций, требующих той или иной степени измельчения.

Колосниковыми эти грохоты называются благодаря колосникам — решеткам из прочных, параллельно установленных брусьев¹ (рис. 4.10), способных выдержать не только силу тяжести, но и удары массивных кусков породы, сбрасываемых на них из кузовов транспортных средств, ковшей добывающих машин и с загрузочных эстакад. Колосники устанавливают под наклоном, и материал просеивается, двигаясь по ним под действием собственной силы тяжести.

При отделении крупных включений угол наклона колосников не должен превышать 12°, при отделении мелких включений — 55°. Негабарит, не прошедший в зазоры между колосниками, отправляют на дополнительное измельчение. Призматическая форма поперечного сечения колосников позволяет избежать заклинивания в щелях между ними кусков, размеры которых по ортогональным осям сильно различаются.

Рис. 4.10. Решетка колосниковогв грохота

Подвижные колосниковые грохоты используют в качестве пи­тателей камнедробилок.

В барабанных цилиндрических и конических грохотах (рис. 4.11) используют колосниковые, кованые, сварные и просечные сита. Просеиваемый материал подается ленточным или скребковым кон­вейером 1 внутрь барабана. Цилиндрические барабаны устанавли­вают под углом 5...7° к горизонту, оси конических барабанов не наклоняют, так как коническая поверхность барабана уже накло­нена к горизонту. Стенки барабана состоят из сит, расположен­ных последовательно или коаксиально (одна в другой).

Барабан опирают бандажами на опорные и упорные ролики либо осевыми цапфами — на подшипниковые узлы. Привод осу­ществляют либо открытой зубчатой парой, состоящей из звездоч­ки на валу электродвигателя или гидродвигателя, и зубчатого ко­леса, охватывающего барабан снаружи, либо через редуктор — на одну из осевых цапф. При вращении барабана сортируемый материал перемещается вдоль барабана, проходя сначала через самые мелкие, а затем все более крупные сита.-

Рис. 4.11. Схемы барабанных грохотов:

а — цилиндрического; б — конического; 1 — питатель, подающий материал на просеивание; 2 — отсев самой мелкой фракции; 3 и 4 — отсев более крупных фракций по мере их увеличения; 5 — выход негабарита, не прошедшего сквозь сита

Куски породы, не прошедшие ни в одно из сит, выходят с противоположного конца барабана и их отправляют на повторное дробление. Барабанные грохоты иногда используют не только для просеивания, но одновременно и для мойки щебня в дополни­тельной секции со сплошными цилиндрическими стенками. Они отличаются малой производительностью и невысоким качеством грохочения при больших габаритах, массе и энергопотреблении.

Плоские грохоты широко применяются для разделения камен­ных материалов на фракции благодаря высокой производитель­ности при относительно небольших размерах и массе. Просеивающие поверхности грохотов (сита) изготавливают из колосников, плетеной сетки, сварной или кованой решетки и решета (метал­лического листа с отверстиями). Рядное расположение сит (рис. 4.12, а) обеспечивает простоту наблюдения за их работой, а так­же удобство их ремонта и замены. Но средние 2 и крупные 3 фрак­ции и негабарит 4, двигаясь по ситам, увлекают за собой часть мелкой фракции 1, снижая качество сортирования; к тому же мелкое сито, по которому проходит весь сортируемый материал, быстро изнашивается. Расположение сит ярусом (рис. 4.12, б) обес­печивает хорошее качество сортирования, но конструктивно слож­нее, что затрудняет обслуживание и ремонт сит. Комбинирован­ная схема (рис. 4.12, в) лучше рядной и хуже ярусной, но сниже­ние качества сортирования у нее компенсируется преимуществами компоновки, поэтому она более популярна.

Плоские грохоты (за исключением неподвижных колоснико­вых) обеспечивают сортирование материала за счет его принуди­тельного перемещения по просеивающей поверхности (рис. 4.13). Приводом качающихся грохотов служит кривошипно-шатунный механизм. Электродвигатель, установленный на станине маши­ны, оснащен маховиком с эксцентричной осью кривошипа, со­единенной тягами с горизонтальной или наклонной рамой сит! свободно подвешенной к станине. Горизонтальные или наклонные сита качающихся грохотов двигаются по концентрическим Дугам, подкидывая и перебрасывая вперед лежащий на них мате­риал. При этом куски породы перемещаются внутри слоя по вер­тикали, благодаря чему мелкие куски проваливаются через ячей­ки сит, а крупные скатываются по их поверхности, не блокируя ячеек.

Рис. 4.12. Схемы расположения сит в грохоте:

а — рядная; б — ярусная; в — комбинированная; 1 — мелкая фракция; 2 — средняя фракция; 3 — крупная фракция; 4 — негабарит

Сита гирационного или эксцентрикового грохота приводят в движение эксцентриковым валом, соединяющим раму сит со ста­ниной машины. Вал приводится электродвигателем и проходит через подшипниковые опоры, закрепленные на станине и раме сит. Подшипниковые опоры станины — несущие, а в подшипни­ковых опорах рамы сит установлены втулки, оси внутренней и наружной поверхностей которых не совпадают, благодаря чему происходят колебания сит. Параметры колебаний сит гирационных и вибрационных грохотов различаются, но механизмы действия сил, активизирующих процесс сортировки, аналогичны, поэтому для расчета производительности гирационных грохотов можно ис­пользовать формулу, рекомендуемую для вибрационных машин.

Рис. 4.13. Типы плоских грохотов:

а — качающийся наклонный; б — качающийся горизонтальный; в — гирацион-ный (эксцентриковый); г — вибрационный наклонный; д — вибрационный го­ризонтальный

Одним из важных параметров гирационного грохота является частота вращения его вала. Для нормального режима работы гро­хота должно быть обеспечено подбрасывание кусков материала над сортирующей поверхностью.

С позиций минимума энергетических затрат наиболее выгоден случай, когда отрыв куска происходит в момент перехода эксцен­трика через положение, перпендикулярное к просеивающей по­верхности, т. е. при р = 90°. В этом случае момент сообщения грохо­ту импульсов будет совпадать с моментом падения на него куска. Иначе часть энергии будет расходоваться на ускорение движу­щихся масс грохота во время свободного полета материала.

Мощность привода эксцентрикового грохота расходуется на сообщение кинетической энергии качающимся массам и преодо­ление сил трения, возникающих на эксцентриках вала под дей­ствием центробежных сил инерции и от собственной силы тяже­сти подвижных частей грохота вместе с материалом.

Равномерность движения эксцентрикового грохота обычно обес­печивают два маховика, устанавливаемые на его эксцентриковом валу.

Центробежные силы инерции, возникающие при работе экс­центрикового грохота от качающихся масс, дополнительно на­гружают опорные подшипники вала и вызывают сотрясения фун­дамента. Для их уравновешивания на маховиках вала устанавлива­ют противовесы

Раму сит плоского вибрационного грохота крепят к станине установки горизонтально или наклонно на амортизаторах, погло­щающих высокочастотные колебания. Колебания сит возбуждают вибраторы направленных или ненаправленных колебаний, мон­тируемые на их рамах. Вибрационные грохоты отличают отсут­ствие жесткой кинематической связи между движущим механиз­мом и коробом. Вследствие этого амплитуда свободных колебаний вибрационного грохота является величиной переменной, зависящей от значения движущихся масс, частоты вращения дебалансов и ряда других факторов, а его работа зависит и от равномерности подачи сортируемого материала.

В качестве элементов, предотвращающих распространение виб­рации на станину и фундамент машины, используют рессоры, упругость которых уменьшает амплитуду и соответственно увеличивает продолжительность колебаний, и амортизаторы, поглоща­ющие энергию колебаний благодаря своим вязкостным свойствам.

Для вибрационного грохота характерны небольшие амплитуды колебаний (1...4 мм) при высокой их частоте (50...60 Гц) и не­большие размеры сита. Виброгрохоты очень чувствительны к ко­лебаниям нагрузки, поэтому их, в основном, используют для сор­тировки материала мелкой и средней крупности и стремятся по возможности обеспечить равномерную его подачу. Эти грохоты за­метно легче эксцентриковых при одинаковой производительно­сти, поэтому их чаще используют для комплектации передвиж­ных дробильно-сортировочных установок.

Благодаря высокочастотным колебаниям частицы материала, совершая быстрые хаотичные микродвижения, перемещаются внутри слоя и, кроме того, весь поток материала двигается по направлению равнодействующей силы гравитации и возбуждаю­щей силы вибраторов. Совместное действие перечисленных фак­торов активизирует сортировку и делает ее более полной.