Оборудование для обогащения и классификации каменных материалов

Изготовление дорожно-строительных материалов с гарантиро­ванными свойствами предъявляет строгие требования к фракци­онному составу используемых в качестве компонентов измельчен­ных каменных материалов. Технологические операции, позволяю­щие добиваться заданного фракционного состава щебня, гравия, песка и других минеральных наполнителей, называются обогаще­нием и классификацией. Обогащение - это удаление из материала непригодных примесей и включений. Классификация - это сорти­ровка материала на фракции, различающиеся крупностью входя­щих в них частиц.

В промышленности строительных материалов для обогащения и классификации используют просеивание и промывку. Просеи­вание позволяет сортировать каменные материалы по фракциям, т.е. по размерам частиц. При промывке материал очищается от глинистых и пылеватых частиц, ухудшающих качество конечного продукта.

Грохоты.Для просеивания используются установки, называе­мые грохотами (рис. 6.22), поэтому сам процесс часто называют грохочением. Для предварительной классификации материала, по­ступающего на дробление с места добычи, как правило, применя­ются колосниковые (неподвижные и подвижные) грохоты, разде­ляющие всю массу поступающей породы на группы фракций, тре­бующих той или иной степени измельчения. Колосниковыми эти

П

Подвижные

Грохоты

Плоские

Неподвижные

Барабанные

Рис. 6.22. Классификация грохотов по принципу действия

грохоты называются благодаря колосникам - решеткам из проч-ных, параллельно установленных брусьев (рис. 6.23), способных выдержать не только вес, но и удары массивных кусков породы, сбрасываемых на них из кузовов транспортных средств, ковшей добычных машин и с загрузочных эстакад. Колосники устанавли­ваются под наклоном, и материал просеивается, двигаясь по ним под действием собственной массы.

При отделении крупных включений угол наклона не должен превышать 12°, при отделении мелких включений - 45 ... 55°. Не­габарит, не прошедший в зазоры между колосниками, отправляется на дополнительное измельчение. Подвижные колосниковые грохо­ты используют в качестве питателей камнедробилок. Производитель­ность колосникового грохота (П_кол) можно рассчитать по формуле

(6.8)

П_кол =

где Ь_гр - ширина грохота; /г_сл - условная высота слоя материала на колосниках (0,24); ос_нак - угол наклона колосников; &_сит- коэффици­ент влияния вида просеивающей поверхности; р - насыпная плот­ность материала.

При большом содержании в дробимой массе камней, размером более 700 мм, крупных кусков глины и значительной загрязненно-! сти производительность следует уменьшить на 20%.

Значения коэффициента влияния вида просеивающей поверхности

Каскад сит...................................................................................................... 1>0

Плоское сито............................................................................................... 0,85

Криволинейное сито................................................................................. 1>50

В барабанных цилиндрических (рис. 6.24) и конических (рис. 6.25) грохотах используются колосниковые, кованные, сварные и про­сечные сита. Просеиваемый материал подается ленточным или скребковым конвейером внутрь барабана. Цилиндрические бара­баны устанавливаются под углом 5... 7 ° к горизонту, оси кониче­ских барабанов не наклоняются, так как коническая поверхность

Рис. 6.23. Решетка колосникового грохота

барабана расположена под углом к горизонту. Стенки барабана состоят из сит, расположенных последо­вательно или коаксиально, т.е. одно в другом. Бара­бан опирается бандажами на опорные и упорные ро­лики либо осевыми цапфа­ми - на подшипниковые

узлы. Привод осуществляется либо открытой зубчатой парой, со­стоящей из звездочки на валу электродвигателя или гидромотора 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. Куски по­роды, не прошедшие ни в одно сит, выходят с противоположного конца барабана и отправляются на повторное дробление.

Барабанные грохоты иногда используются 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. Часовая производительность барабанного грохота (П_бар) может быть рас­считана по формуле

(6.9)

где у_мат - насыпная плотность сортируемого материала; &_бар - ко­эффициент, учитывающий влияние вида сит и конструкции бара-

Рис. 6.24. Схема цилиндрического барабанного грохота:

/ - подача материала на просеивание; 2 - отсев самой мелкой фракции; 3, 4 — отсев более крупных фракций по мере их увеличения; 5 - выход негабарита, не прошедшего сквозь сита

I

Рис. 6.25. Схема конического барабанного грохота:

1 - подача материала на просеивание; 2 - отсев самой мелкой фракции; 3, 4 - отсев более крупных фракций по мере их увеличения; 5 - выход негабарита, не прошедшего сквозь сита

бана на скорость его вращения (8... 14); г_бар - радиус барабана; «оси - У^гол наклона оси или образующей барабана к горизонту; 4-ит ~ диаметр отверстия сита; </_мат - средний размер куска матери­ала сортируемой фракции.

Плоские грохоты широко применяются для разделения камен­ных материалов на фракции благодаря высокой производительно­сти при относительно небольших размерах и массе. Просеиваю­щие поверхности грохотов могут изготавливаться из колосников, плетеной сетки, сварной или кованой решетки и решета, т.е. ме­таллического листа с отверстиями.

Грохоты могут иметь одну, две и более просеивающих поверх­ностей, но наиболее распространены грохоты с тремя поверхностя­ми. Поверхности сит могут располагаться друг за другом в одной плоскости - в ряд (рис. 6.26), друг под другом - ярусами (рис. 6.27)

Рис. 6.26. Грохот с рядным расположением сит:

- - - средняя фракция; 4 - крупная фракция; 5 - негабарит

а - мелкоячеистое сито; 6 - среднеячеистое сито; в - крупноячеистое сито; 1 - сортируе­мый материал; 2 - мелкая фракции; 3 - средняя фракция; 4 - крупная фракция;

с к.

ТРТ

или по комбинированной схеме, когда среднее сито рас­положено в один ряд с круп­ным, а мелкое - под крупным (рис. 6.28).

Рис. 6.27. Грохот с ярусным расположе­нием сит: а - мелкоячеистое сито; б - среднеячеистое сито; в - крупноячеистое сито; 1 - сортируе­мый материал; 2 - негабарит; 3,4, 5 - фрак­ция соответственно крупная, средняя, мелкая

Первая схема отличается простотой наблюдения за ра­ботой сит, а также удобством их ремонта и замены. Но круп­ные фракции, двигаясь по си­там, увлекают за собой более мелкие, снижая качество сор­тировки, к тому же первое сито, по которому проходит весь сортируемый материал, быстрее изнашивается.

Вторая компоновочная схе­ма обеспечивает хорошее ка­чество сортировки, но конст­руктивно более сложна и за­трудняет обслуживание и ре­монт сит.

Комбинированная схема по перечисленным характеристикам лучше плоскостной и хуже ярусной, но у нее снижение качества сор­тировки компенсируется преимуществами компоновки, поэтому она нашла наибольшее распространение. Процесс сортировки на всех плоских грохотах (кроме неподвижных колосниковых) интен­сифицируется принудительным движением сит с лежащим на них материалом (рис. 6.29).

Рис. 6.28. Грохот с комбинированным расположением сит:

а - мелкоячеистое сито; б — среднеячеистое сито; в - крупноячеистое сито; / - сортируе­мый материал; 2 - средняя и мелкая фракции; 3 - мелкая фракция; 4, 5 - средняя фракция;

6 - крупная фракция

0* С/

Рис. 6.29. Типы вибрационных грохотов:

а, б - качающийся; в - гирационный (эксцентриковый); г — вибрационный наклонный; д - вибрационный горизонтальный

Качающиеся грохоты приводятся кривошипно-шатунным меха­низмом. 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.

Производительность плоского качающегося грохота (П_пл) мож­но рассчитать по формуле

Ппл^сиААаз^под, . (6.10)

где 6_СИТ - ширина сита; /г_сл - толщина слоя материала на сите, /г_сл = (1 ...2)й?_кус; d_Kyc - наибольший размер кусков материала на сите; &_раз - коэффициент разрыхления материала при качании (^раз ⁼ 0,4...0,6); f/_nofl - скорость подачи на сито сортируемой смеси (С/_под = 0,05...0,25 м/с).

Если подставить в формулу рекомендуемые значения парамет­ров, окажется, что производительность качающегося грохота мож­но оценить по формуле

n_m =(0,02...0,15)^^. ' (6.11)

II 209

Рама сит плоского вибрационного грохота крепится горизон­тально или наклонно к станине установки на амортизаторах, по­глощающих высокочастотные колебания. Колебания сит возбуж­даются вибраторами направленных или ненаправленных колеба­ний, монтируемых на их рамах. Благодаря высокочастотным ко­лебаниям частицы материала, совершая быстрые хаотичные мик­родвижения, перемещаются по толщине 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. Часовую производительность плоского виб­рационного грохота (П_виб) в кубометрах отсортированной породы можно рассчитать по формуле

Сита гирационного или эксцентрикового грохота приводятся 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 являются несущими, а в подшип­никовых опорах рамы сит установлены втулки, оси внутренней и наружной поверхностей которых не совпадают, благодаря чему и происходят колебания сит. Параметры колебаний сит гирацион-ных и вибрационных грохотов отличаются, но механизмы действия сил, активизирующих процесс сортировки, аналогичны, поэтому для расчета производительности гирационных грохотов можно ис­пользовать формулу, рекомендуемую для вибрационных машин (табл. 6.7).

~ "»

(6.12)

Таблица 6.7

где Р_сш - площадь сита; р_уд - удельная производительность 1 м² сита; А;_сп - коэффициент способа грохочения; k_rp - коэффициент трудности грохочения материала; Ј_кач - коэффициент качества от­сева (табл. 6.5, 6.6).

Таблица 6.5