Просеивающие поверхности

В качестве рабочих просеивающих поверхностей в произ­водственных условиях применяются колосниковые решетки, штампованные, литые и сварные решета, проволочные и рези­новые сита (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Просеивающие поверхности грохотов:

а — металлические щелевидные или колосниковые решетки (живое сечение 40-70%); б — сварные металлические решета (живое сечение 50-70%); в — металлические штам­пованные 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%);

Просеивающие поверхности характеризуются коэффици­ентом живого сечения S_С — отношением площади отверстий сита (площади живого сечения) к общей его площади. Сита с мелкими ячейками принято характеризовать их плотностью К_с, %, т. е. отношением площади, занимаемой проволокой, к общей площади сита:

(2.4)

В зависимости от величины К_с различают сита малой (до 25 %), нормальной (25-50%), большой (50-75%) и особен­но большой (свыше 75 %) плотности, Чем меньше плотность сетки, тем больше ее живое сечение, выше эффективность гро­хочения и производительность, однако прочность и срок службы меньше, чем у сеток большей плотности.

Преимущественно для крупного, а также среднего грохо­чения (по крупности от 50 до 300 мм) применяются колоснико­вые решетки (рис. 2.1, а). Они набираются из колосников, парал­лельно скрепленных между собой со строго определенными за­зорами, от величины которых зависит максимальный размер зерен подрешетного продукта. Ширина зазора между колосни­ками обычно бывает не менее 50 мм. Наилучшим профилем се­чения колосников является трапециевидный, так как при про­хождении через расширяющуюся щель зерна не заклиниваются в ней. Простота изготовления, повышенная прочность и боль­шой срок службы колосниковых решеток обусловливают широ­кое их распространение, особенно при крупном грохочении.

Для среднего и мелкого грохочения (по крупности от 10 до 100 мм) применяют сварные (рис. 2.1, 6) и штампованные (рис. 2.1, 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 ма­териалов. Например, при переработке абразивных горных по­род 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 при­меняют тканые, плетеные, шпальтовые и струнные сита.

Тканые и плетеные сита (рис. 2.1, г) изготовляют преимуще­ственно с квадратными и прямоугольными отверстиями раз­мером от 100 до 0,04 мм из стальной, бронзовой, медной или никелевой проволоки. В операциях мелкого грохочения исполь­зуют сита из частично рифленой или сложно рифленой про­волоки. Основными достоинствами проволочных сит, по срав­нению с решетами, являются большое живое сечение их и ма­лая масса. В последние годы все большее применение находят сита (рис. 2.1, д) из резины и различных полимерных матери­алов (например, капроновые, капросталевые, резиновые, полиуретановые и другие сита), срок службы которых в несколько раз больше металлических.

При мелком и иногда тонком грохочении широко приме­няют шпалътовые сита (рис. 2.1, е), представляющие собой ще­левидные сита, набираемые из проволоки круглого или стер­жневого трапециевидного сечения с шириной щелевидных от­верстий в свету от 0,25 до 16 мм. Шпальтовые сита изготов­ляют обычно из нержавеющей стали, и срок службы их со­ставляет 2-3 месяца.

При грохочении материалов с содержанием значительно­го количества глинистого материала повышенной влажности находят применение струнные сита, просеивающая поверх­ность которых образуется из стальной проволоки или резино­вых 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 про­изводят также ряд сит специальных конструкций. Эффектив­ность рассева на них достигается в основном вследствие са­моочистки ячеек при колебаниях элементов сита относитель­но друг друга. Сита могут быть набраны, например, из рас­положенных в одной плоскости двух проволочных систем, независимых друг от друга, но скрепленных между собой ви­броэлементами из резинометаллического соединения. Свобод­ные колебания проволок и систем относительно друг друга предотвращают залипание просеивающей поверхности.

Конструкции грохотов

К настоящему времени предложено и используется боль­шое число различных конструкций грохотов. Различие их за­ключается в способе разрыхления и передвижения материала на просеивающей поверхности.

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

Рис.2.2.Схемы грохочения на неподвижных колосниковых (а), дуговых (б), плоских гидравлических (в), конических (г), цилиндрических (д) и вертикаль­ных (е) грохотах

В практике грохочения полезных ископаемых в настоящее время применяют в основном грохоты следующих конструк­ций: неподвижные - колосниковые, прямоугольные, кониче­ские, дуговые, плоские гид­равлические, цилиндрические и вертикальные; подвижные — механические (барабанные и ви­брационные, инерционные, валковые, плоские качающиеся, гирационные (полувибрационные), инерционные, самобалан­сные, резонансные, электровибрационные и самобалансные). В практике обо­гащения наибольшее распространение получили вибрационные грохоты, так как они имеют высокую производительность и эф­фективность грохочения.

Грохоты неподвижного типа

Неподвижные колосниковые грохоты представляют собой колосниковые решетки (рис. 2.2, а), устанавливаемые под углом 30 -25° при грохочении углей и 40-45° при грохочении руд. Ширина грохота обычно равна двум-трем размерам макси­мального куска исходной руды, а длина — удвоенной ширине грохота. Исходный материал загружается в верхнюю часть решетки и движется вниз самотеком. При этом мелочь час­тично проваливается через зазоры между колосниками. Для увеличения производительности и эффективности грохоче­ния, особенно глинистых и влажных руд, применяют решетки с консольно-закрепленными колосниками, вибрирующими при движении материала, что обеспечивает самоочистку просеи­вающей поверхности.

Преимуществами колосниковых грохотов являются: просто­та устройства и обслуживания, отсутствие энергозатрат, воз­можность изготовления на предприятиях из самых разно­образных материалов (старых рельсов, балок и др.), возмож­ность загрузки непосредственно из автомашин, железнодорож­ных вагонов, шахтных скипов. Недостатком их является низ­кая эффективность грохочения, обычно не превышающая 50-60%. Поэтому неподвижные колосниковые грохоты ис­пользуют обычно для выделения наиболее крупных классов и в тех случаях, когда низкая эффективность грохочения, (на­пример, перед первой стадией дробления) не оказывает суще­ственного влияния на эффективность последующих процессов переработки полезного ископаемого.

Дуговые грохоты (рис. 2.2, 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 вы­делению воды и мелкого продукта через щелевые отверстия сита, которые при обезвоживании продукта располагаются вдоль, а при грохочении — поперек потока пульпы. В послед­нем случае крупность частиц подрешетного продукта пример­но в 2,5 раза меньше ширины щелей сита. Для повышения эф­фективности грохочения некоторые конструкции дуговых гро­хотов снабжены ударными устройствами или вибраторами (на­пример, грохоты типа "Рапифайн") с частотой встряхивания сита 5-20 раз в минуту. Дуговые грохоты отличаются про­стотой устройства, большой удельной производительностью и высокой (до 90 %) эффективностью грохочения при боль­ших колебаниях содержания твердого в пульпе (от 7 до 70 %). Недостатком дуговых грохотов является быстрый износ се­ток, особенно на абразивных пульпах.

Плоские гидравлические грохоты (рис. 2.2, в), или гидро­грохоты, предназначены для грохочения в потоке пульпы из­мельченных 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 механиз­мом, чтобы исключить забивание отверстий сита. Эффектив­ность грохочения при этом составляет 50-70 %. Гидрогрохот «Луганец» входит в состав комплекса для подготовки угля по крупности перед его обогащением.

Конические (рис. 2.2, г) и цилиндрические (рис. 2.2, д)гро­хоты по принципу действия аналогичны дуговым. Просеива­ющая их поверхность выполнена из шпальтовых сит с разме­ром щели 0,5-1,0 мм. Пульпа подводится под некоторым на­пором по касательной к верхней конической или цилиндри­ческой части грохота, получает вращательное движение и по спирали перемещается к вершине конической части, где раз­гружается через патрубок. Подрешетный продукт разгружа­ется во внешний кожух грохота и выводится через патрубок в вертикальные грохоты рис. 2.7, в) представляют собой установленные 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. Ши­рина щелей у сит и угол их наклона выбираются в зависимо­сти от крупности обрабатываемого материала. Достоинства­ми грохотов являются довольно высокая удельная производи­тельность за счет больших ускорений материала при грохо­чении, почти полное предотвращение забивания сит и воз­можность разделения по крупности влажного слипшегося ма­териала. Недостатком грохотов является высокая нагрузка на сито и, следовательно, сильный износ ситовой поверхности.

Грохоты механического типа

Все грохоты механического типа делятся на легкие, сред­ние 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 — ци­линдрический; третья буква определяет тип грохота: Д — двухкоробный, Л — легкого типа, С — среднего типа, Т - тяже­лого 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 валка­ми, находится в средней части рамы грохота, наклоненной под углом 12—15°.

На валки насажены или отлиты вместе с ними эксцентрич­ные диски, фигурные симметричные сферические треугольники или эллипсовидные насадки, образующие просеивающую поверхность с квадратными отверстиями 50, 75, 100, 125, 150 мм. Грохоты нашли применение при грохочении углей, из­вестняков и других неметаллических ископаемых крупностью до 300 мм.

Барабанные грохоты имеют цилиндрическую или кониче­скую просеивающую поверхность из перфорированных сталь­ных листов или сетки. Ось цилиндрического барабана накло­нена к горизонту под углом А-7°, ось конического - гори­зонтальна. Исходный материал крупностью до 300-500 мм по­дается внутрь вращающегося барабана. Если материал необ­ходимо рассеять на несколько классов крупности, барабан по длине собирается из ряда секций с разными отверстиями, уве­личивающимися к разгрузочному концу. Барабанные грохоты широко применяются, например, для промывки и грохочения руд россыпных месторождений благородных и редких метал­лов. Достоинствами их являются: простота конструкции, спо­койная, бесшумная работа, простота обслуживания и надеж­ность в работе; возможность мокрого грохочения сильногли­нистых крупнокусковых материалов. К недостаткам грохотов следует отнести низкую удельную производительность и не­высокую эффективность грохочения.

Плоские качающиеся грохоты (рис. 2.3, а) устанавливают­ся под углом а = 8-12° к горизонту на упругих опорах или подвешиваются на специальных упругих подвесках и приво­дятся в возвратно-поступательное движение от эксцентрико­вого механизма. При этом величина хода и траектория дви­жения 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 об­разом для грохочения и обезвоживания угля и других неме­таллических полезных ископаемых.

Рис. 2.3.Кинематические схемы грохотов:

а — плоских качающихся; 6 — гирационного; в — инерционного с простым дебалансом; г — инерционного самоцентрирующегося

Гирационные (полувибрационные) (рис. 2.3, б) грохоты в подвесном и в опорном исполнении характеризуются круго­вым движением короба с ситом в вертикальной плоскости, вызываемым эксцентриковым валом. При этом сито грохота, устанавливаемого наклонно под углом 20-30° к горизонту, остается параллельным самому себе в течение всего оборота вала. В результате такого движения короба материал на сите встряхивается, разрыхляется и продвигается вниз по уклону сита, подвергаясь рассеву.

Для уравновешивания центробежных сил инерции, возни­кающих от массы короба, на валу закрепляются маховики с контргрузами. Независимость амплитуды колебаний полуви­брационных грохотов от величины загрузки позволяет приме­нять их для грохочения материала крупностью от 1 до 400 мм в тяжелых условиях с высокой производительностью. Недо­статком данных грохотов является сложность их конструкции.

Инерционные грохоты (рис. 2.3, в, г) в подвесном и опор­ном исполнении совершают колебания под действием неурав­новешенных масс дебалансов, устанавливаемых на валу. При вращении вала и дебалансов возникают центробежные силы инерции, в результате короб грохота, устанавливаемого под уг­лом до 25° к горизонту, описывает эллиптическую траекторию.

Зависимость амплитуды колебаний от величины загрузки короба и связанные с этим колебания оси вращения вала яв­ляются недостатками инерционных грохотов с простым дебалансом (см. рис. 2.3, в). В инерционных самоцентрирующихся грохотах (см. рис. 2.3, г), в отличие от грохотов с простым дебалансом, используется вал с эксцентриковыми заточками, диаметрально противоположно которым расположены дебалансые грузы маховиков, уравновешивающие центробежную силу инерции короба при вращении вала. При этом ось вала будет неподвижна в пространстве, а короб будет описывать круговые движения вокруг оси. Инерционные грохоты обоих типов отличаются простотой конструкции, надежностью в ра­боте, высокой производительностью и эффективностью при грохочении различных типов минерального сырья крупностью обычно до 160 мм.

В самобалансных грохотах (рис. 2.4, а) подвесного или опор­ного исполнения в качестве приводного механизма использу­ется самобалансный вибратор, устанавливаемый над ситом грохота. Вибратор состоит из двух одинаковых дебалансов, вращающихся на параллельных валах в противоположные сто­роны с одинаковой скоростью. При любом положении грузов вибратора силы вдоль оси II-II взаимно уравновешиваются как силы, противоположно направленные и равные по вели­чине, а действуют только силы вдоль оси I-I. Поэтому вибра­тор сообщает коробу прямолинейные колебания под углом к плоскости сита, которые вызывают движение материала по си­ту. Недостатком самобалансных грохотов является сложность конструкции вибратора. Достоинства — малая высота, высо­кая эффективность и производительность при грохочении. Они применяются для грохочения влажных и глинистых материа­лов и рассева агломерата.

Рис.2.4.Схемы самобалансного (а), резонансного (б) и электровибраци-(в) грохотов

Резонансные грохоты (рис. 2.4, б) состоят из двух колеб­лющихся масс: горизонтального короба с ситами и подвиж­ной рамы, удерживаемых и связанных между собой пружина­ми и амортизаторами. Короб получает колебания от эксцен­трикового механизма, укрепленного на раме. Так как короб и рама соединены между собой пружинами, то колебания пере­даются также и подвижной раме. При этом короб и рама дви­жутся в противоположные стороны, совершая прямолиней­ные колебания.

Центр тяжести системы остается неподвижным, а ампли­туда колебаний короба и рамы определяется величиной их масс, которые подбирают таким образом, чтобы система работала в резонансном режиме, обеспечивающем минимальный расход энергии. Достоинствами резонансных грохотов являются их ди­намическая уравновешенность, большая просеивающая по­верхность и производительность, высокая эффективность. Не­достаток — сложность конструкции, наладки и регулировки. Они применяются для грохочения и обезвоживания углей, де-шламации, отделения суспензии и отмывки утяжелителя.

У электровибрационных грохотов (рис. 2.4, в) используется электромагнитный вибратор с большой частотой и малой ам­плитудой колебаний, приводящий в движение упругую систе­му грохота, короб, раму, просеивающую поверхность.

Производительность и эффективность работы грохотов лю­бой конструкции зависят, прежде всего, от их механического состояния, правильности монтажа и наладки, характеристики материала и тщательности обслуживания.

Обязательными условиями эффективной работы грохотов являются: равномерное питание их исходным материалом во времени и по ширине; правильное и равномерное натяжение, хорошее состояние и чистота сит; правильное направление вращения вала грохота; своевременная смазка и нормальный нагрев подшипников, исправность всех частей грохота.

Очистку отверстий сит от посторонних предметов и за­стрявших зерен материала производят с помощью щеток, де­ревянных молотков, сжатого воздуха, ультразвука. Пуск и ос­тановка грохота допускается только при отсутствии материала на сите, а ремонт — после остановки грохота. При грохо­чении пылящих материалов грохот должен иметь тщательную герметизацию и исправную вентиляционную систему.