Грохочение

Грохочение

ГРОХОЧЕНИЕ, одна из главных операций обработки полезных ископаемых, имеющая целью разделение их (сортировку или классификацию) по крупности сухим путем. Грохочение может иметь или самостоятельный характер, в случае приготовления готовых продуктов - рыночных сортов, почему и называется сортировкой, или подготовительный, когда материал подготовляется для каких-либо последующих операций, - в таком случае грохочение называется классификацией, а продукты последней - классами. Грохочение как самостоятельная операция применяется во многих случаях: при отсеве мелочи железных, медных и прочих руд и каменных углей, при сортировке антрацита и т. д. В операциях подготовительного характера число классов (сортов) и размеры продуктов грохочения определяются требованиями наибольшей успешности последующих операций, в частности (под термином «сухая классификация») для мокрого процесса обогащения. Шкала классификации (или шкала грохочения) в этом случае д. б. постоянной и диаметры отверстий последовательных решет должны составлять убывающую геометрическую прогрессию (в зависимости от т. н. «коэффициента равнопадаемости»); например, для обыкновенных руд принимается шкала классификации √2 = 1,41; диаметры составляют ряд: 64—45, 2—32—22,6—...—0,50... мм. Для каменных углей обыкновенная шкала классификации 2; диаметр отверстий решет составляют ряд: 80—40—20—10—5—2,5 мм; на практике, однако, наблюдаются отступления, и шкала теряет характер постоянства.

Грохочение как дополнительная операция применяется часто после дробления, если путем последнего желают получить продукт не крупнее определенного размера; в таком случае измельченный продукт просеивают через грохот с отверстиями желаемого размера, направляя остающийся на грохоте более крупный материал («избыточное зерно») обратно в дробление, пока весь материал не пройдет через данное решето. Такое грохочение называется поверочным.

В процессе грохочения на одном решете с диаметром отверстия d мм всегда получаются 2 продукта: верхний (высший) сорт с размером больше d мм и нижний (низший) сорт - от d мм до 0. Если требуется получить больше двух сортов, то применяется многократное грохочение на нескольких решетах, причем грохочение на n решетах дает n + 1 сортов. Порядок многократного грохочения может быть двоякий: сперва получают более крупные сорта, а потом мелкие, или наоборот. В первом случае последовательные решета имеют постепенно убывающие диаметры отверстий, причем верхний сорт на каждом решете будет продуктом определенного размера, а нижний - смесью всех остальных сортов. Операция эта повторяется до тех пор, пока при последнем грохочении не получатся 2 последних, наиболее мелких сорта. Во втором случае последовательные решета располагаются с постепенно возрастающими диаметрами отверстий, и процесс идет в обратном направлении. 1-й способ обыкновенно дает более точные результаты, чем 2-й, и применяется, например, при классификации, предшествующей мокрому обогащению, или при обработке твердых кварцевых руд, твердого донецкого антрацита и пр. 2-й способ имеет некоторые преимущества конструктивного характера и применяется при сортировке и классификации хрупких каменных углей, при подготовительной классификации для дробления и пр. В некоторых случаях, в особенности при грохочении мелких сортов (классов), оно сопровождается орошением материала водой из брызгал.

Аппараты, на которых производится грохочение (грохота), разделяются, по действию, на неподвижные и подвижные; по форме решета - на плоские, барабанные и ленточные; по роду решета - на колосниковые и решетчатые (сетчатые). Бывают еще простые переносные решета. Плоские подвижные грохота по роду своего движения разделяются на: продольные, поперечные, круговые в вертикальной плоскости и круговые в горизонтальной плоскости. Производительность грохотов и степень совершенства сортировки в значительной степени зависят от характера качания грохота, причем, чем длиннее путь, совершаемый рудой по грохоту (при одинаковых прочих условиях), тем производительность грохота меньше и тем совершеннее сортировка. Неподвижные грохота, только плоские, колосниковые или решетчатые, устанавливаются со значительным уклоном (30—45°) и применяются для самостоятельных операций на рудниках с небольшой производительностью для вспомогательного грохочения в первой стадии дробления твердых руд. Плоские подвижные грохота бывают наклоненные и горизонтальные. Принцип действия подвижных плоских грохотов основан на том, что ускорение грохота передается руде до тех пор, пока вызываемая им сила инерции не превзойдет силы трения руды о грохот; как только это случится, руда начинает самостоятельное движение по грохоту. Таким образом, при неравномерном движении грохота с некоторым ускорением в одну сторону, достигается перемещение руды вдоль грохота и ее просеивание.

Колосниковые подвижные грохота бывают с продольным и поперечным расположением колосников, имеющих форму поставленных на ребро железных полос, иногда с боковыми отростками, придающими поверхности решетчатый вид, или полос коробчатого железа, с продырявленными отверстиями, или же, наконец, форму цилиндрических валиков. В первых двух типах колосники связываются в две качающиеся системы, сообщающие волнистый характер движению поверхности грохота (грохот Бриана, Зельтнера); в третьем - цилиндрические колосники имеют вращательное движение и, благодаря выступам на своей поверхности, обусловливают процесс грохочения (калибровый грохот Дистль-Суски). Колосниковые грохота особенно пригодны для грохочения крупных сортов вообще и, в частности, благодаря спокойному действию и незначительному дробящему влиянию, для сортировки хрупкого материала. В решетчатых подвижных грохотах решета приготовляются из железных или стальных листов с просверленными или штампованными отверстиями, слегка расширяющимися книзу (во избежание застревания кусков), круглой, квадратной или прямоугольной формы, или имеют вид проволочных сеток. По роду движения различают качающиеся и вибрирующие грохота. На фиг. 1 представлена схема продольного грохота (английского):

Схема продольного грохота (английского)

грохот качается на парных подвесных тягах (b) около неподвижных шарниров (о); качания передаются от приводного вала (w) посредством эксцентриков и парных шатунов (s). На фиг. 2 дана схема поперечного грохота (немецкого).

Схема поперечного грохота (немецкого)

Качание передается от одного вала (w) двум грохотам, расположенным по обе стороны вала. На фиг. 3 - продольный круговой грохот Баумана; верхний конец его наглухо соединен с эксцентриком, насаженным на вал (w).

Продольный круговой грохот Баумана

Нижний конец грохота подвешен на тяге (l) к шарниру. Для грохочения мелких сортов угля применяются горизонтальные круговые грохота (например, Зельтнера, Кокса, Гумбольта, Феррариса). На фиг. 4 показана конструкция грохота Феррариса с нижним подвесом.

Конструкция грохота Феррариса с нижним подвесом

Грохот А установлен на 6 пружинящих рычагах С из букового или ясеневого дерева; деревянная эксцентриковая тяга ОВ соединена с грохотом жестко при помощи стальной упорки на болтах D, могущей слегка пружинить. Такая конструкция дает в начале и в конце каждого хода толчок, усиливающий встряхивающее действие грохота.

Вибрационные грохота состоят из проволочной сетки, укрепленной наглухо по краям. Сетка от специального ударного механизма получает быстрые вибрирующие движения, наподобие натянутой струны. В вибрационном грохоте Hummer-Sieb (фиг. 5) быстрые качания натянутой металлической сетки (а) получаются от сильного электромагнита (b), питающегося переменным током в 15 периодов.

Вибрационный грохот Hummer-Sieb

Каждое качание прерывается ударом о пластинки (с), чем достигается сильное встряхивание материала, способствующее просеиванию его через отверстия грохота. Вращением колеса (d) можно во время работы грохота регулировать амплитуду его качаний. Проволочная сетка натянула так туго, что при наибольшей нагрузке невозможно ее провисание. Наклон грохота 28—35° и м. б. легко изменен. Приводной механизм заключен в непроницаемую для пыли коробку. Производительность достигает 100—150 т в 24 часа на м2 поверхности грохота при величине отверстий в 1 мм. Грохота этого типа применяются для классификации мелких руд (в поперечнике 1—5 мм) и для подготовки материала к сухим процессам обработки (например, электромагнитное или электростатическое обогащение).

Барабанные грохота бывают цилиндрические, устанавливаемые с небольшим уклоном, и конические; первые состоят из свернутых в виде цилиндра листовых или проволочных решет. Концентрические сочетания барабанных грохотов не позволяют использовать всю поверхность каждого барабана, и грохочение на них менее точно. Грохочение в барабанных грохотах происходит от того, что при медленном вращении барабана материал, загружаемый в верхнем конце его, перекатывается по внутренней поверхности, описывая винтовую линию, и вследствие наклона оси или конусности грохота постепенно двигается к его переднему концу.

Ленточные грохота имеют бесконечную ленту в виде проволочной сетки, перемещающейся по двум барабанам (роликам); материал загружается сверху и проходит через отверстия сетки под влиянием сильной струи воды из брызгал. Грохота этого типа применяются только для мокрого грохочения (для очень мелких зерен - не крупнее 0,5 мм). В грохоте Каллов (фиг. 6) загрузка материала производится питателем (b); материал на движущейся ленте (а) подвергается действию струй воды из брызгал (е).

Грохот Каллов

Мелкие зерна, прошедшие сквозь отверстия сетки, собираются в желобе (f) и уводятся в сторону; более крупные, оставшиеся на ленте, смываются в воронку (h) брызгалом (g). Обычно на грохоте поставлены две ленты параллельно; одна из них является запасной; ширина их 61 см, расстояние между осями роликов 1,2 м. Скорости движения ленты 15—30 м в минуту. Производительность за 8-часовой рабочий день около 43 т/м2 поверхности грохота, при отверстиях в 1 мм. Расход воды 55—90 л в 1 минуту.

Грохочение применяется также для сортировки по крупности песка, гравия, щебня для строительных нужд (бетон) и водоочистительных фильтров. Для просеивания щебня и удобной погрузки его в вагонетки применяется устройство, показанное на фиг. 7.

Grohochenie 7

Производительность плоских подвижных грохотов выражается формулой:

Производительность плоских подвижных грохотов

где Qt - производительность в т/ч, G - вес руды, лежащей на грохоте, в кг, L - длина грохота в м, v - относительная скорость в м/сек руды по грохоту в сторону подачи (вдоль грохота), μ - коэффициент разрыхления движущейся массы руды, В - ширина грохота в м, h - толщина слоя руды в м, γ - удельный вес руды в кг/м3. В среднем можно принять, что на 1 м2 площади решета возможно в 1 час отсортировать около 9 м3 крупной руды (>70 мм в поперечнике), около 5,5 м3 средней руды (30—70 мм), 3,8 м3 крупного песка (>1 мм) и только 1,8 м3 мелкого песка (<1 мм).

Производительность барабанного грохота в кг/сек определяется по формуле:

Производительность барабанного грохота

где ψ - коэффициент разрыхления движущейся массы материала, γ - вес единицы объема ее в кг/м3, v0 - средняя скорость подачи в м/сек, F - площадь движущегося слоя материала в м2. Производительность в т/ч:

Grohochenie 10

При ψ = 0,8

Grohochenie 11

где R - радиус барабана в м; h - толщина слоя руды в м; α - угол наклона оси барабана; n - число об/мин. Расход мощности на приведение во вращение барабанного грохота определяется по формуле:

Расход мощности на приведение во вращение барабанного грохота

где G - вес барабана со всеми его частями в кг, G0 - вес находящегося внутри него материала в кг, R - внутренний радиус барабана в м, n - число об/мин., принимаемое обычно в пределах от 8/√R до 14/√R.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 6 - 1929 г.