Механическое оборудование промышленных предприятий

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Сборник лабораторных работ
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки
140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»
профиль «Электропривод и автоматика промышленных
установок и технологических комплексов»
Составитель: В. В. Сыромятников
Владикавказ 2014
0
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
Кафедра электропривода и автоматики
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Сборник лабораторных работ
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки
140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»
профиль «Электропривод и автоматика промышленных
установок и технологических комплексов»
Составитель: В. В. Сыромятников
Допущено
редакционно-издательским советом
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета).
Протокол заседания РИСа № 3 от 11.04.2014 г.
Владикавказ 2014
1
УДК 622.7.002
ББК 30.604
С95
Рецензент:
кандидат технических наук, доцент
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета)
Духанин В. М.
С95
Механическое оборудование промышленных предприятий:
Сборник лабораторных работ для студентов, обучающихся по
направлению подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» / Сост.: В. В. Сыромятников; Северо-Кавказский горнометаллургический институт (государственный технологический университет). – Владикавказ: Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет).
Изд-во «Терек», 2014. – 104 с.
Сборник методических указаний является руководством к лабораторным
работам по дисциплине «Механическое оборудование промышленных предприятий».
Рассматривается устройство и принцип действия современного механического оборудования, применяемого на промышленных предприятиях.
УДК 622.7.002
ББК 30.604
Редактор: Хадарцева Ф. С.
Компьютерная верстка: Куликова М. П.
 Составление. ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский
горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)», 2014
 Сыромятников В. В., составление, 2014
Подписано в печать 28.11.2014. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура
«Таймс». Печать на ризографе. Усл. п.л. 6,05. Уч.-изд. л. 4,78. Тираж 20 экз.
Заказ №
. Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет). Издательство «Терек».
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ).
362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.
2
Содержание
Лабораторная работа № 1.
Изучение конструкции грохотов .............................................................
4
Лабораторная работа № 2.
Изучение конструкции дробилок ............................................................
29
Лабораторная работа № 3.
Изучение конструкции ленточных конвейеров .....................................
50
Лабораторная работа № 4.
Изучение конструкции барабанных мельниц.........................................
57
Лабораторная работа № 5.
Изучение конструкции флотационных машин.......................................
65
Лабораторная работа № 6.
Изучение конструкции оборудования для обезвоживания продуктов обогащения ....................................................................................
79
Литература .................................................................................................
104
3
Лабораторная работа № 1
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГРОХОТОВ
Введение
Все типы грохотов предназначены для разделения кусковых горных пород на продукты различных классов крупности просеиванием
через отверстия стандартного размера, просеивающая поверхность
(сито) которых может быть составной (колосниковой), плетеной,
наборной, состоять из металлических листов с отверстиями (рештаков).
Грохоты могут быть подразделены на следующие группы:
- неподвижные колосниковые;
- валковые;
- барабанные вращающиеся;
- плоские качающиеся;
- полувибрационные (гирационные);
- вибрационные с круговыми вибрациями (инерционные с простым дебалансным вибратором и самоцентрирующиеся);
- вибрационные с прямолинейными вибрациями (с самобалансным вибратором, электровибрационные и резонансные);
- дуговые сита.
На обогатительных предприятиях широко применяют следующие
виды грохочения:
- предварительное – отделение из исходного материала крупных
кусков для последующей их обработки, как правило, предшествует
операциям дробления, породовыборки и удаления посторонних предметов;
- подготовительное – разделение исходного материала на несколько классов крупности, которые подвергаются последующей раздельной обработке в различных обогатительных аппаратах;
- окончательное – разделение обрабатываемого материала на
классы, имеющие самостоятельное применение как товарные продукты;
- обезвоживающее – удаление основной массы воды, содержащейся в обрабатываемом материале, или обесшламливание – отделение частиц шламовой крупности от исходного продукта с применением водной среды, а также отделение суспензии от продуктов обогащения и т. д.
4
Цель работы
Цель выполнения лабораторной работы – приобретение студентами знаний по устройству и принципу действия современных грохотов, предназначенных для грохочения горной породы на обогатительной фабрике.
1. Конструкции инерционных наклонных грохотов
1.1. Классификация и область применения
инерционных наклонных грохотов
Инерционные наклонные грохоты предназначены для сухого и
мокрого грохочения руд и угля, а также для рассева других сыпучих
материалов с насыпной плотностью не более 2,8 т/м3.
Инерционные наклонные грохоты обеспечивают высокую интенсивность вибраций и соответственно высокую эффективность грохочения, широкий диапазон динамических параметров, позволяющий
подобрать оптимальный режим процесса грохочения.
Наличие вибратора блочного типа обеспечивает грохоту повышенную надёжность и ремонтопригодность.
Инерционные наклонные грохоты имеют низкую удельную металлоемкость, простоту и надежность конструкции, низкие эксплуатационные расходы. Они используются в циклах мелкого и среднего
дробления в подготовительных отделениях обогатительных фабрик, а
также при сухом и мокром грохочении различных руд и строительных
материалов, при переработке природного и техногенного сырья и продуктов горно-химической промышленности.
В России выпускаются следующие инерционные наклонные грохоты с круговыми движениями:
- грохоты инерционные легкого типа (ГИЛ32, ГИЛ42, ГИЛ52);
- грохоты инерционные среднего типа (ГИС32, ГИС42, ГИС52);
- грохоты инерционные тяжелого типа (ГИТ32Н, ГИТ41,
ГИТ41А, ГИТ42, ГИТ51, ГИТ51А, ГИТ51Б, ГИТ52, ГИТ61, ГИТ61А,
ГИТ71).
Техническая характеристика грохотов типа ГИТ приведена в
табл. 1.1.
5
Таблица 1.1
Техническая характеристика грохотов типа ГИТ
Параметр
Тип грохота
ГИТ51 ГИТ51Б ГИТ52 ГИТ52Т
Производительность (в зависимости от
крупности разделения), т/ч
100–400 100–400 100–500 50–300
Крупность разделения, мм
10–100 10–100 10–100
5–50
Размер просеивающей поверхности, м
1,75–3,5 1,75–4,0 1,75–3,8
Количество сит, шт.
1,75
1
1
2
2
15–25
15–25
15–25
15–25
Амплитуда колебаний, мм
3–5
3–5
3–5
3–4,5
Частота колебаний, Гц
16
16
16
16
Мощность привода, кВт
15
18
15
15
Габаритный размер
(при наклоне 20º), мм:
– длина
– ширина
– высота
3920
3120
2085
3940
3185
2250
3955
3120
2265
4550
3120
2265
Масса, кг
3500
4740
4500
4200
Угол наклона сит, град.
Грохоты отличаются между собой конструкцией вибратора и
опорой короба, размерами, числом и назначением сит.
Грохоты типа ГИЛ применяются для грохочения углей, антрацитов и других материалов с насыпной массой до 1 т/м3.
Грохоты типа ГИС в основном применяются при грохочении нерудных материалов.
Грохоты типа ГИТ используются при грохочении руд, а также для
предварительного грохочения и разделения нерудных материалов на
товарные фракции угля, нерудных строительных материалов.
1.2. Устройство и принцип действия инерционных
наклонных грохотов
Грохот ГИТ51Б представляет собой вибрационную машину, в которой колебания короба с наклонным ситом вызываются неуравновешенными дебалансами вибратора.
6
Грохот состоит (рис. 1.1) из короба 1 с поперечными связьбалками 5, футерованными резиной, на которых крепится сетка 4.
5
4
3
1
2
6
8 7
Рис. 1.1. Грохот инерционный типа ГИТ-51Б.
Крепление фланцев поперечных связь-балок 5 к бортовым стенкам короба 1 осуществляется высокопрочными болтами. Угол наклона
просеивающей поверхности выбирается по технологическим соображениям от 10 до 30º. Пружинная опора 2 содержит цилиндрические
винтовые пружины, работающие на сжатие. Привод грохота состоит
из электродвигателя 6, установленного на подпружиненной раме 8 и
клиноременной передачи 7, передающей вращение вибратора 3.
При включении электродвигателя 6, закреплённого на подпружиненной раме 8, крутящий момент с помощью клиноремённой передачи передаётся на вибратор 3, который за счёт центробежных сил его
дебалансов приводит в движение короб 1, установленный на пружинных опорах 2. Дебалансы развивают центробежную силу инерции, которая приводит короб в колебательное движение. Траектория движения каждой точки короба расположена в вертикальной плоскости и
близка к окружности с радиусом, равным амплитуде колебаний. Грохочение материала происходит под действием этих колебаний.
Подшипники вала вибратора крепятся к боковинам короба. При
вращении вала на его подшипники действует центробежная сила дебалансов, которая передается коробу грохота, вызывая его колебания.
Для уменьшения влияния резонансных явлений целесообразно применять пружины или резиновые амортизаторы с минимальной жесткостью, а также электродвигатель с высоким пусковым моментом.
7
Вибратор (рис. 1.2) грохотов ГИЛ42, ГИЛ43 и ГИЛ52 имеет вал 1
с посадочными местами по концам для подшипников 2, дебалансов 3
и приводного шкива 4. По заказу потребителя вибратор собирается с
левым или правым расположением шкива. Дебалансами являются
стальные диски, имеющие эксцентричное посадочное отверстие со
ступицей.
Рис. 1.2. Вибратор грохота типа ГИЛ.
При передаче крутящего момента на шкив 4, посаженный на вал
1, вращается и вал 1 в подшипниках 2, которые установлены с обеих
его сторон в боковинах корпуса, при этом дебалансы 3, закреплённые
на валу 1, вращаясь, создают центробежную силу, которая приводит
короб грохота в колебательное движение. Вдоль боковин корпуса короба с внутренней стороны приварены полосы, которые лежат на поперечных трубах. Полосы предназначены для крепления к ним сит.
Трубчатая форма поперечных связей наиболее подходит к круговой
траектории движения короба при работе грохота, образуя равнопрочное сечение. Пылезащитный кожух устанавливается над коробом грохота и служит для подключения вытяжной вентиляции для отсоса пыли, образующейся над просеивающей поверхностью.
Электродвигатель крепится на подмоторной раме, основание которой имеет продольные отверстия под болты, что позволяет перемещать электродвигатель для регулирования натяжения ремней. Опорный лист подмоторной рамы, на котором крепится электродвигатель,
одним концом шарнирно закреплен на ее основании, а другим опирается на пружины, надетые на стержень, снабженный шарниром. При
больших амплитудах колебаний короба в периоды пуска и остановки
грохота двигатель может колебаться вместе с коробом, что предотвращает разрыв клиновых ремней.
8
Для предварительного грохочения
применяются инерционные грохоты типа
ГИТ51А в опорном и подвесном исполнениях. Пружинная опора грохота (рис. 1.3)
состоит из пружины 1, кронштейна 2 и
опорной плиты 3, которая крепится болтами к раме грохота, стойкам или промежуРис. 1.3. Пружинная опора точным опорам в зависимости от требуегрохота.
мого угла наклона короба.
При опорном исполнении кожух крепится к раме и опорным
стойкам, при подвесном – подвешивается к строительным конструкциям здания.
В подвеску грохота (рис. 1.4) входит нижнее кольцо 1, которое
надевается на цапфу короба и фиксируется на ней с помощью распорных колец и торцевой шайбы с болтами. На кольце закрепляется
стальной трос, для этого оно имеет специальную канавку на наружной
поверхности. Другим концом трос крепится к аналогичному кольцу 2
с проточкой, приваренному к тяге 3.
Длина подвески регулируется с помощью резьбы и гаек 4 на верхнем конце тяги. Пружина 5 опоры или подвески имеет
минимально допустимую жесткость, благодаря чему обеспечиваются наименьшие
динамические нагрузки на опорные конструкции грохота.
Массивность элементов конструкции
короба определяется не только требованиями надежности, но и динамикой грохота.
Значительно большая масса короба
грохота ГИТ51А по сравнению с массой
короба грохота ГИЛ52 при меньшей площади просеивающей поверхности обеспеРис. 1.4. Подвеска грохота. чивает стабильность амплитуды колебаний
короба даже тогда, когда на его просеивающей поверхности находится несколько кусков грохотимого материала большой массы (допускаются куски размером до 1200 мм).
Конструкция короба предусматривает возможность установки колосниковой просеивающей поверхности из отдельных секций, устанавливаемых каскадом. При этом щель расширяется к концу секции.
Короб грохота изготавливаются из двух высоких боковин толщиной
9
12 мм с накладными листами в местах крепления вибратора, поперечных связей швеллерного профиля, подситных рам и защитных листов,
предохраняющих боковины от истирания. Просеивающая поверхность
представляет собой листовое решето толщиной 25 мм с квадратными
отверстиями. Для предохранения от интенсивного износа на лист
наварены продольные брусья сечением 40 х 40 мм, которые по мере
износа заменяются.
В модернизированных грохотах предусматривается установка
всех поперечных связей короба на высокопрочных болтах вместо
сварки, что значительно повышает ремонтопригодность основного
узла грохота – короба. Клиноременная передача заменена лепестковой
муфтой простой конструкции, изготовляемой из конвейерной ленты.
В модернизированных грохотах предусмотрена установка резиновых крупноячеистых (свыше 25 мм) литых и тонколистовых мелкоячеистых (менее 25 мм) штампованных сит.
2. Конструкции самобалансных грохотов
2.1. Классификация и область применения
самобалансных грохотов
Самобалансные грохоты относятся к грохотам с прямолинейными направленными колебаниями просеивающей поверхности под углом к плоскости сит.
Выпускаются самобалансные грохоты в двух отличающихся конструктивных вариантах:
- двухвальные (однодвигательные);
- двухвибраторные с самосинхронизирующимися вибровозбудителями.
При горизонтальной установке короба и прямолинейных его колебаниях, направленных под углом 40–60º к плоскости сит, сортируемые частицы подбрасываются на сите в сторону его разгрузочного
конца. В этом случае для перемещения материалов частицы при
встряхивании получают направленное движение, процесс грохочения
протекает весьма интенсивно.
Техническая характеристика самобалансных грохотов приведена
в табл. 2.1.
Таблица 2.1
10
Техническая характеристика самобалансных грохотов
Тип грохота
Параметр
Производительность по исходному
материалу, до т/ч
Число ярусов, шт.
Размер просеивающей поверхности,
не более
Верхний ярус, м:
– ширина
– длина
Нижний ярус, м:
– ширина
– длина
Угол наклона просеивающей
поверхности, градус
Расчетная площадь просеивающей
поверхности, м2:
– верхний ярус
– нижний ярус
Амплитуда колебаний короба, мм
Частота колебаний, с–1
ГИС-42 ГИС-62 ГИСЛ-72 ГИСЛ-82А
Мощность двигателя, кВт
Габаритный размер колеблющейся
части грохота, мм, не более:
– длина
– ширина
– высота
Масса грохота, кг, не более
125
2
160
2
450
2
900
2
1,5
5,0
2,0
5,0
2,5
6,89
3,04
7,99
1,5
5,0
2,0
5,0
2,5
6,59
3,04
7,58
0–8
0–8
0–10
0–10
7,5
7,5
4,85
10,0
10,0
4,35
16,6
16,4
6
22,5
24,5
6,5
12,3
11,7
12,25
12,25
15
15
2ø22
2ø37
5 530
2 200
2 300
6 750
5 530
2 700
2 300
7 430
6 970
3 760
2 500
13 980
8 200
4 250
2 700
20 150
Грохоты типа ГИСЛ и ГИС применяются на операциях обезвоживания, обесшламливания мокрого и сухого, грохочения каменных углей, антрацитов и горючих сланцев, а также отмыва суспензии от продуктов обогащения.
Грохоты самобалансные изготавливаются в опорном или подвесном исполнениях.
Секции просеивающих поверхностей: штампованные, сварные
щелевые, полиуретановые.
2.2. Устройство и принцип действия самобалансных грохотов
11
Грохот ГИСЛ-72 представляет собой вибрационную машину, в
которой колебания короба с двумя слоями сит вызываются неуравновешенными дебалансными вибровозбудителями.
Грохот типа ГИСЛ (рис. 2.1) состоит из короба 1, внутри которого
установлены на связь-балках два слоя сит 2 и 3. Короб 1 грохота может быть установлен горизонтально или под углом наклона до 25º к
горизонту, в зависимости от технологических требований, и опирается
на пружинные опоры 7. Брызгальное устройство 4 предназначено для
подачи воды. Вращение валам вибровозбудителя 5 передается от двух
электродвигателей через клиноременные передачи 6.
Рис. 2.1. Грохот инерционный типа ГИСЛ.
Вибровозбудитель (рис. 2.2) состоит из двух корпусов 13, внутри
которых на подшипниках качения 11 установлены параллельно друг
другу валы 8, 9, 12, 4 с расположенными на них неуравновешенными
дебалансами 14, полумуфтами 5 и 7, дисками 6 и втулками 2 и 3. Валы
вибровозбудителя соединены между собой промежуточными валами
10 и приводятся во вращение через шкивы 1.
Рис. 2.2. Вибровозбудитель грохота инерционного типа ГИСЛ.
12
При передаче крутящего момента на шкив 1 синхронно вращаются валы 8, 9, 12, 4, соединённые полумуфтами 5 и 7, дисками 6. На
каждом валу закреплены неуравновешенные дебалансы 14, которые
создают центробежную силу, которая приводит короб грохота в колебательное движение.
По принципу действия самобалансный грохот является инерционным, но благодаря особому вибратору обладает преимуществом резонансного грохота – горизонтальным расположением просеивающей
поверхности.
Самобалансный грохот имеет преимущества как инерционных
(простота конструкции и отсутствие необходимости в периодической
настройке), так и резонансных (удобство компоновки, пригодность
для процессов обезвоживания) грохотов. Самобалансный грохот передает на опору меньшие динамические нагрузки, чем резонансный. В
отличие от инерционного наклонного грохота здесь применяется самобалансный вибратор, в корпусе которого на параллельных валах
размещены два цилиндрических зубчатых колеса и одинаковые дебалансы. Колеса имеют равное число зубьев, благодаря чему валы вращаются с одной угловой скоростью в противоположные стороны. Дебалансы расположены по отношению друг к другу так, что при вращении валов результирующая их центробежных сил изменяется по
синусоиде.
Самобалансный грохот типа ГСЛ (рис. 2.3) состоит из короба 5 с
просеивающими поверхностями, инерционного вибратора 1, пружинных опор или подвесок 4, электродвигателя 3 и клиноременной передачи 2.
Рис. 2.3. Грохот ГСЛ.
13
Короб с вибратором может быть установлен на пружинных опорах или подвешен на пружинных подвесках с наклоном в сторону разгрузки до 8º. Конструкция опор или подвесок аналогична опорам и
подвескам грохотов ГИЛ.
Поскольку опоры или подвески имеют сравнительно небольшую
жесткость, то и нагрузка на фундамент от грохотов невелика.
Короб движется практически поступательно: все его точки колеблются в вертикальных плоскостях, перпендикулярных осям валов
вибратора, по прямолинейным траекториям под углом к плоскости
просеивающей поверхности.
При этом материал, находящийся на просеивающей поверхности,
подбрасывается и просеивается. Запуск грохота и его остановку при
наличии материала на просеивающей поверхности производить не рекомендуется.
Вибратор самобалансный грохота ГСЛ (рис. 2.4) имеет корпус 1,
в котором находятся зубчатая пара 2 и подшипники 3 с валами 4. Дебалансы 5 размещены снаружи на концах валов и закрыты щитками 6.
Для смазки подшипниковых узлов и зубчатых пар в корпус заливается
жидкая смазка.
Рис. 2.4. Вибратор самобалансный грохота ГСЛ.
Вибратор самобалансный грохота ГСЛ имеет дебалансы, расположенные по отношению друг к другу так, что при вращении
валов результирующая центробежных сил дебалансов всегда действует по оси, проходящей через центр тяжести короба (через
14
центр инерции подвижных частей грохота). Изменяясь по синусоидальному закону, эта сила действует на короб и вызывает его
колебания.
При пуске и остановке величина амплитуды колебаний короба
изменяется, так как имеет место явление резонанса. Максимальные
амплитуды колебаний короба в этот период могут достигать
8–10-кратной величины рабочей амплитуды. Направление вращения
вала вибратора на работу грохота не влияет.
Вибраторы приводятся в действие соответственно двумя электродвигателями, помещенными на отдельных рамах.
Преимущества самобалансного грохота:
1) отсутствие большого количества резиновых шарниров, стоек и
шатунов;
2) наличие одного короба вместо двух;
3) сравнительно простой вибратор обеспечивает удобство и простоту эксплуатации;
4) высокие борта короба препятствуют разбрызгиванию пульпы;
5) эффективный режим грохочения обеспечивает высокую производительность грохота.
Самобалансный грохот позволяет получить на операции обезвоживания угля такую же удельную и общую производительность, что и
резонансный грохот того же размера. При этом самобалансный грохот
не только значительно проще и удобнее в эксплуатации, чем резонансный, но и значительно легче.
По принципу действия самобалансный грохот является инерционным, но благодаря особому (самобалансному) вибратору он обладает преимуществом резонансного грохота – горизонтальным расположением сита.
Такой грохот обладает лучшими качествами как инерционных
грохотов (простота конструкции и отсутствие необходимости в периодической настройке), так и резонансных (удобство компоновки, пригодность для процессов обезвоживания и величина удельной производительности на этих операциях). К тому же угол подбрасывания материала у самобалансных грохотов больше (50º), чем у резонансных
грохотов (35º), что обеспечивает более эффективное отделение воды.
Самобалансный грохот передает на опору меньшие динамические
нагрузки, чем резонансный типа ГРЛ.
15
3. Конструкции резонансных грохотов
3.1. Классификация и область применения резонансных
грохотов
Грохоты резонансные нашли широкое применение на углеобогатительных фабриках. Выпускаются два типа резонансных грохотов –
ГРЛ и ГРД. ГРЛ – грохот резонансный легкого типа с одним коробом
и уравновешивающей подвижной рамой. ГРД – грохот резонансный
двухкоробный без уравновешивающей рамы.
Техническая характеристика резонансных грохотов приведена в
табл. 3.1.
Таблица 3.1
Техническая характеристика резонансный грохотов
Параметр
Тип грохота
ГРД72
ГРД62
Производительность по исходному материалу, до т/ч
Число ярусов, шт.
Размер просеивающей поверхности, не более
Верхний ярус, м:
– ширина
– длина
Нижний ярус, м:
– ширина
– длина
Угол наклона просеивающей
поверхности, градус
Расчетная площадь просеивающей поверхности, м2:
– верхний ярус
– нижний ярус
Амплитуда колебаний короба, мм
Частота колебаний, с–1
Мощность двигателя, кВт
Габаритный размер колеблющейся части грохота,
мм, не более:
– длина
– ширина
– высота
Масса грохота, кг, не более
16
2
2
2,5
6,0
2,0
5,0
2,5
6,0
2,0
5,0
0–5
0–5
15
15
8–11
10
10
8–11
8,3–10,3
15
8,3–10,3
11
7 100
4 250
1 700
14 900
6 000
3 700
2 000
12 900
Из грохотов типа ГРД освоено производство двух типоразмеров
ГРД62 и ГРД72.
Грохоты тина ГРЛ предназначены для подготовительной и окончательной сухой и мокрой классификации углей, обезвоживания продуктов обогащения, отделения циркуляционной суспензии, обесшламливания, отмывки утяжелителя. В зависимости от назначения
грохот комплектуется просеивающей поверхностью соответствующей
конструкции с отверстиями необходимых размеров и формы. Грохот
ГСЛ72 выпускается только в опорном исполнении.
По принципу действия и конструкции резонансные грохоты представляют собой двухмассные динамические колебательные системы с
упругими связями между массами и эффективной виброизоляцией.
При одинаковом с качающимися грохотами характере колебаний
короба интенсивность грохочения у резонансных выше благодаря как
нелинейности упругих связей, так и большей частоте колебаний.
3.2. Устройство и принцип действия резонансных грохотов
типа ГРЛ
Самобалансные вибраторы резонансного грохота типа ГРЛ такие,
как и у грохотов ГСЛ42 и ГСЛ62, соединены между собой промежуточным валом с муфтами. При вращении вала привода, имеющего
эксцентриситет, происходит деформация приводных упругих связей
по закону, близкому к гармоническому.
Периодически изменяющаяся сила упругости резиновых элементов привода представляет собой возмущающую силу, вызывающую вынужденные колебания короба и рамы. Рабочая частота вынужденных колебаний системы принимается близкой к резонансной.
Грохот ГРЛ (рис. 3.1) представляет собой колебательную систему
двух масс (короба 4 с просеивающими поверхностями и подвижной
рамы 1), связанных между собой системой упругих связей: плоскими
рессорами 5, пружинными опорами 6, буферами 7, укрепленными как
на коробе, так и на раме.
Рама установлена на амортизаторах 8. При наклонном расположении грохота применяются поддерживающие пружины 9. Привод 2
кривошипно-шатунного типа установлен на раме с загрузочной стороны короба. Вал приводится во вращение от электродвигателя 10 посредством клиноременной передачи 11. Шатун привода с помощью
резиновых элементов 3 упруго соединяется с коробом, благодаря чему
17
привод не нагружается большими инерционными силами движущихся
масс и большие пусковые нагрузки устраняются.
Рис. 3.1. Принципиальная схема резонансного грохота типа ГРЛ.
Буфера установлены с зазором, меньшим суммарной амплитуды
колебаний короба и рамы. Это определяет нелинейный характер упругих связей между коробом и рамой. Плоские рессоры обеспечивают
направленные колебания короба и рамы под углом к плоскости просеивающей поверхности. Амортизаторы 8 и 9 обеспечивают возможность колебаний рамы и при этом передают на опору грохота динамические нагрузки, намного меньшие сил инерции подвижных частей
грохота.
Нелинейная характеристика жесткости упругих связей благодаря
применению резиновых буферов на 30 % повышает ускорение короба
(и просеивающей поверхности) по сравнению с качающимися грохотами.
Работа в режиме, близком к резонансному, обеспечивает возможность колебаний коробов больших размера и массы при минимальных
затратах энергии и минимальных нагрузках на детали привода. Им
присущи недостатки, основные из которых – сравнительная сложность в эксплуатации и большая масса.
Режим колебаний короба регулируется изменением частоты колебаний за счет смены шкивов клиноременной передачи или изменением зазора между упругими связями.
Колебания короба и рамы происходят навстречу друг другу, поэтому сила инерции от движения массы короба гасится противоположно направленной силой инерции массы рамы. Масса рамы грохота
в 1,5–3 раза тяжелее короба, соответственно и амплитуда колебаний ее
во столько же меньше амплитуды колебаний короба.
18
Уменьшение частоты колебаний или зазора между упругими связями приводит к уменьшению амплитуды колебаний короба.
В периоды разгона и остановки грохота наступают моменты, когда частота вращения вала близка к частоте собственных колебаний
грохота на подрамных амортизаторах. При этом возникают резонансные колебания грохота на его упругих опорах, которые наблюдаются при небольшой частоте вращения приводного вала (1,16–3 об/с) и
выглядят как несколько бросков грохота; при разгоне – вначале вдоль
грохота, а затем поперек, при остановке – наоборот. Длительность резонансных колебаний 3–15 с.
При повышении частоты вращения приводного вала колебания
этого рода исчезают и наступает рабочий режим. Короб и рама совершают возвратно-поступательные колебания в плоскостях, перпендикулярных рессорам, т. е. под углом к плоскости, просеивающей поверхности. При этом грохотимый материал подбрасывается на просеивающей поверхности, транспортируется вдоль нее и просыпается
сквозь отверстия. Траектории точек короба и рамы прямолинейны и
перпендикулярны рессорам. При нарушении нормального режима работы грохота эти траектории становятся кривыми, овальными, непараллельными.
Нарушения колебаний в грохоте могут появиться при изменении
его динамических параметров, что может происходить самопроизвольно при эксплуатации в результате изменения жесткости упругих
связей от старения резины, некачественного обслуживания.
3.3. Устройство и принцип действия резонансных грохотов
типа ГРД
Резонансные грохоты типа ГРД могут быть установлены на железобетонные или металлические опорные конструкции горизонтально
или наклонно.
При горизонтальном расположении грохотов (рис. 3.2) поверхности опорных конструкций, на которые устанавливаются опоры грохота,
должны быть ровными и лежать в одной горизонтальной плоскости.
Грохот резонансного типа ГРД (рис. 3.2) состоит из нижнего 1 и
верхнего 2 коробов, связанных подвеской 3, шарнирно закреплённой
на опоре 4. Через упругие связи 5 и привод 6 от электродвигателя 7
посредством шкива 8, приводятся в движение короба 1 и 2, которые
совершают колебательные движения вдоль горизонтальной опорной
плоскости. Короба 1 и 2 связаны упругими связями 9.
19
Рис. 3.2. Грохот резонансный типа ГРД.
При включении от электродвигателя 7 крутящий момент передаётся через клиноремённую передачу на шкив 8, а от него на привод 6,
установленный на нижнем коробе 1. От эксцентрикового механизма
привода 6 через тяги и упругие связи 5 движение передаётся на верхний короб 2. Нижний 1 и верхний 2 коробы связанны подвесками 3,
что обеспечивает им возможность синхронного колебательного движения вместе с ситами, закреплёнными на них.
Четыре винтовых домкрата 10 используются для контрольной
установки коробов и при монтаже грохота, для чего они полностью
вывинчиваются до положения совпадения контрольных отверстий в
гайке и винте домкрата. После монтажа, перед пуском в работу грохота, все винтовые домкраты вкручиваются в гайку до конца.
Электродвигатель монтируется на специально подготовленной
площадке так, чтобы ось клиноременной передачи была перпендикулярна оси упругой связи привода.
Узел привода коробов грохота ГРД (рис. 3.3) включает контргайки 1 и гайки 2, которыми регулируется положение вала на эксцентричных втулках вала и крышек подшипников привода и коробов.
При этом через резиновые амортизаторы 4 на опорный лист 5 приводного коробного кронштейна передаются каждой тягой 6 колебания от
привода грохота.
Перед пуском грохота необходимо произвести тщательный
осмотр всей машины, особенно подвижных частей, проверить все болтовые соединения и подтянуть ослабевший крепеж, проверить крепление сит, их исправность, натяжение клиновых ремней привода,
наличие смазки в подшипниках.
20
Рис. 3.3. Узел привода коробов грохота ГРД.
При нарушении нормального режима колебаний или появлении
боковых колебаний короба (рамы) в элементах грохота в несколько
раз возрастают напряжения и вызывают быстрое разрушение его элементов. Это же наблюдается при наличии разности в амплитудах правой и левой сторон короба (рамы) и отклонении от прямолинейной
траектории движения их точек.
Между движущимися частями грохота и неподвижными конструкциями: воронками, желобами, кожухами, течками, во избежание
ударов и трения элементов грохота о неподвижные части, должны
быть достаточные зазоры (50–100 мм).
Питающие устройства (конвейер, питатель, желоб и др.) должны
распределять материал по всей ширине короба, подавать его по ходу
движения материала на грохоте.
4. Конструкции грохотов с неподвижной рабочей поверхностью
4.1. Классификация и область применения грохотов
с неподвижной рабочей поверхностью
В отечественной практике и за рубежом на углеобогатительных
фабриках широко применяют грохоты с неподвижной рабочей по21
верхностью. Это высокопроизводительные и эффективные стационарные устройства, отличающиеся простотой конструкции, эксплуатационной надежностью, отсутствием динамических нагрузок на элементы
зданий и значительно меньшим по сравнению с подвижными грохотами уровнем шума.
К таким устройствам относится гидрогрохот ГГН-3,6, предназначенный для мокрого подготовительного грохочения углей и антрацитов.
Техническая характеристика гидрогрохота ГГН-3,6 приведена в
табл. 4.1.
Таблица 4.1
Техническая характеристика гидрогрохота ГГН-3,6
Параметр
Норма
Производительность по рядовому углю, т/ч
Общая площадь просеивающей поверхности, м2
Граничная крупность разделения, мм
Угол наклона гидрогрохота в рабочем положении, град.
Удельный расход воды, м3/т
не более – 600
не более 3,6
не более 10–13
23+2
не более 1,2
Давление воды, МПа
0,1
Максимальная крупность питания, мм
Габаритный размер при угле наклона 23º не более, мм:
– длина
– ширина
– высота
Масса, кг
не более 300
5550
1670
4300
не более 6570
Грохоты этого типа рекомендуются для применения на углеобогатительных фабриках с глубиной обогащения до 0 (0,5) мм, где технологическая схема предусматривает обогащение крупного и мелкого
угля в гидравлических отсадочных машинах, а также может быть использован для предварительной подготовки угля при обогащении методом тяжелосредной сепарации.
Также к грохотам с неподвижной рабочей поверхностью относятся грохоты ленточно-струнные типа ГЛС.
22
Грохот типа ГЛС с принудительной очисткой просеивающей поверхности, применяется для:
– предварительного отсева мелких классов (0–6; 0–13 мм) из рядовых каменных углей и антрацитов повышенной влажности при
мощности грузопотока до 350–400 т/ч;
– выделения сорта (6–13 мм) крупностью 0–13 мм;
– подготовительного грохочения углей по граненой крупности
6–13 мм при невысоких требованиях к чистоте надрешетного
продукта.
Гидрогрохот ГГЛ предназначен для мокрой классификации рядовых углей на два машинных класса по граничной крупности 6–25 мм.
Грохот типа ГЛС состоит из жесткой сварной рамы с течками для
загрузки исходного материала и отвода продуктов грохочения. Грохот
снабжен колосниковым разгрузочным ситом.
Для гашения скорости потока материала устанавливаются специальные тормозные устройства. Ширина щелей нижней просеивающей
поверхности может обеспечить граничную крупность разделения 6, 8,
10, 13, 25 мм.
4.2. Устройство и принцип действия грохотов
с неподвижной рабочей поверхностью
Грохот ГЛС обеспечивает эффективный отсев мелочи из рядовых
углей с верхним пределом крупности до 300 мм в широком диапазоне
содержания внешней влаги (5–10 %).
Грохот ГЛС (рис. 4.1) состоит из рамы 1, к которой
прикреплены очистители с
пазами для металлических
лент, приводимые в движение
приводом 2.
Просеивающая поверхность 3 состоит из неподвижно закрепленных металлических лент, образующих
параллельно расположенные
поперечные щели. Горная
Рис 4.1. Грохот типа ГЛС.
масса подаётся на наклонную
просеивающую поверхность 3
23
грохота, которая закреплена на раме 1, и разделяется на ней под силой
веса на два продукта. Подрешётный продукт с использованием привода 2 очищается прикрепленными под просеивающей поверхностью 3
грохота очистителями металлических лент. Подвижная рама совершает с очистителями возвратно-поступательные перемещения в плоскости, параллельной просеивающей поверхности.
При грохочении углей указанной влажности по граничной крупности 6 мм обеспечивается удельная производительность по сухому
отсеву около 15 т/(ч/м2). Содержание класса 6 мм в отсеваемых штыбах составляет в среднем 2–3 %.
Просеивающие поверхности износостойки и заменяются после
переработки 0,5–1 млн т рядовых углей.
Гидрогрохот ГГЛ, предназначенный для мокрой классификации
рядовых углей на два машинных класса, также может быть использован для предварительной подготовки и последующей обработки крупного машинного класса при обогащении его методом тяжелосредной
сепарации.
Конструкция гидрогрохота приведена на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Гидрогрохот ГГЛ.
Корпус грохота 4 представляет собой жесткую несущую сварную
конструкцию, выполненную из листового проката и состоящую из
двух боковин, жестко соединенных между собой, где между ними в
24
верхней части корпуса закреплён разравниватель 1 и трубы с консольными соплами 3 с брызгалами. В нижней части корпуса 4 размещены
колосниковые сита 5, а над ними, вдоль двух боковин, расположены
подвижные борта 2, под колосниковыми решетами 5 внизу грохота
установлены дуговые сита 6.
В верхней части боковин снаружи имеются водораспределители,
снабженные патрубками с фланцами для присоединения подводящих
трубопроводов для воды.
Разравниватель 1 предназначен для равномерного распределения
и смачивания угля. Он состоит из сварного каркаса и двух переходных
втулок, которые, выполняя роль шарниров, обеспечивают подвижность каркаса.
Трубы с консольными соплами 3 относятся к основным рабочим
органам гидрогрохота. Конструкция труб путем поворота сопел в вертикальной и горизонтальной плоскостях, относительно колосниковых
сит 5, позволяет в широких пределах изменять гидравлический режим
грохочения и регулировать подачу воды через сопло. Труба состоит из
сварного каркаса с торцевым кольцом и двух фланцев с кронштейнами для закрепления консольных сопел и задвижек, регулирующих подачу воды в сопла.
Консольное сопло изготавливается литым или сварным с отверстием, имеющем сверху цилиндрическую форму, а снизу – щелевидную. Сопло предназначено для формирования водяной струи и сообщения ей нужного направления. Конструкция сопла предусматривает
возможность его оперативной очистки во время работы гидрогрохота
от застрявших в щелевом отверстии кусков угля или породы, привнесенных водой.
Просеивающая поверхность гидрогрохота состоит из отдельных
секций. Секция колосникового наборного сита состоит из гребенок
сварной конструкции. Подвижные борта предназначены для регулирования площади просеивающей поверхности в зависимости от технологической необходимости.
Дуговые сита 6 располагаются во встроенном корпусе гидрогрохота – обезвоживающем поддоне. Обезвоживающий поддон представляет собой сварную конструкцию из листового проката. Каждое сито
укладывается в рамку – кассету, закрепляется и устанавливается в
поддоне.
При подаче на гидрогрохот исходного угля разравниватель 1 равномерно распределяет слой угля по ширине корпуса грохота 4, затем
по мере движения угля по колосниковым ситам 5 он смачивается во25
дой, подаваемой из труб с консольными соплами 3, затем вода с продуктами обмыва уходит на дуговые сита 6, где происходит их обезвоживание.
5. Конструкции цилиндрических грохотов
5.1. Классификация и область применения
цилиндрических грохотов
Грохоты цилиндрические типа ГЦЛ предназначены для предварительного грохочения рядового угля.
Техническая характеристика грохотов цилиндрического типа
ГЦЛ приведена в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Техническая характеристика цилиндрических грохотов
Параметр
Тип грохота
ГЦЛ-1
ГЦЛ-3
Максимальная производительность, т/ч
400
1000
Максимально допустимая крупность кусков, мм
250
400
Ширина щелей между витками рабочей
поверхности (внутренней), мм
50; 70;
100
100; 150;
200
Диаметр рабочей поверхности цилиндра, мм
1 200
1 700
Рабочая длина цилиндра, мм
1 500
2 500
Угол наклона оси цилиндра, градус
8
8
Частота вращения цилиндра, мин–1
11
9,26
Мощность электродвигателя, кВт
4,5
7,5
3 750
1 750
2 400
5 700
2 000
3 460
3,2
9
Габарит грохота, мм:
– длина
– ширина
– высота
Масса, т
26
Преимущества грохота – простота конструкции, надежность в
эксплуатации, сравнительно небольшое переизмельчение крупных
кусков и высокая производительность; недостаток – повышенное засорение подрешетного продукта надрешетным.
При грохочении рядовых углей и антрацитов влажностью 4–7 %
удельная производительность этих грохотов (при ширине щелей между спиралями 100 мм) достигает 70 т/(ч/м2), а эффективность грохочения 97–98 %.
5.2. Устройство и принцип действия
цилиндрических грохотов
Цилиндрический грохот ГЦЛ (рис. 5.1) со спиральной просеивающей поверхностью состоит из вращающегося на катках цилиндра 1,
загрузочного 2 и разгрузочного 7 желобов, механизма привода 4,
укрепленного на раме 3.
Рис. 5.1. Грохот цилиндрический ГЦЛ.
Грохот устанавливают непосредственно на раме 3, для него не
нужен специальный фундамент. Ось цилиндра имеет небольшой
наклон к горизонту. С одной стороны цилиндр опирается на приводные 6, а с другой – на опорные катки, укреплённые на раме 3 грохота.
Приводные катки 6 вращаются электродвигателем через редуктор. Для
предотвращения сдвига цилиндра по каткам вдоль своей оси вниз
служат упорные катки. Все вращающиеся части грохота закрыты металлическими ограждениями. Ограждение цилиндра, состоящее из
27
отдельных секций, которые можно снимать, образует пылезащитный
кожух. В кожухе имеются лазовые и смотровые люки 5, фланцы для
подключения к вытяжной вентиляции.
Рабочая поверхность грохота представляет собой многозаходную
спираль, расстояние между витками которой определяется размером
кусков подрешётного продукта. Образованная витками спираль по
технологии рассева аналогична колосниковому ситу грохота с плоской
рабочей поверхностью.
При включении электродвигателя привода 4 приводные катки 6
передают крутящий момент на цилиндр 1, обеспечивая его вращение
на катках упорных катках, установленных на раме 3.
После запуска электропривода в загрузочный желоб 2 подаётся
рядовой уголь, который подвергается грохочению внутри вращающегося цилиндра 1, где мелкие куски просыпаются между витков многозаходной спирали, витки которой и определяются размером кусков
подрешетного продукта. Надрешётный продукт выходит из цилиндра
1 через разгрузочный желоб 7. Для эффективного и безопасного обслуживая и ремонта используются лазовые и смотровые люки 5, которые предусмотрены на кожухе грохота.
28
Лабораторная работа № 2
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДРОБИЛОК
Введение
Дробилки предназначены для разрушения кусков горных пород с
целью получения продукта заданной крупности. Различают крупное
(до максимального размера кусков 100–300 мм), среднее (25–80 мм) и
мелкое (3–15 мм) дробление.
На обогатительных фабриках применяются в основном дробилки
для крупного дробления кусков руды и породы (горной массы) при
подготовке руды к обогащению и реже – для мелкого дробления промежуточного продукта, чтобы раскрыть сростки минералов и породы
перед следующей стадией обогащения.
Как правило, дробилки крупного дробления устанавливаются перед аккумулирующе-дозировочными бункерами. Мелкое дробление
промпродукта наиболее эффективно при избирательном дроблении,
когда один из компонентов материала, отличающийся малой прочностью, под действием одинаковых усилий разрушается интенсивнее
другого, более прочного.
При дроблении стремятся избежать значительного образования
мелких (<0,5–1,0 мм) классов, увеличение выхода которых приводит к
росту стоимости переработки руды и ухудшению качественных и количественных показателей обогащения.
В зависимости от разрушающих усилий горные породы разделяются на:
- мягкие, если сопротивление раздавливания не превышает
10 МПа;
- средней твердости – при сопротивлении 10–50 МПа;
- твердые – при сопротивлении 50–100 МПа;
- сверхтвердые при сопротивлении более 100 МПа.
Благодаря тому, что горные породы различаются по своим физическим свойствам, разрушаются они по-разному при одном и том же
способе дробления.
Разрушение материала в дробилках возможно следующими способами: раздавливанием, раскалыванием (сжатием), истиранием и ударом.
В современной практике применяют дробилки, главным образом
использующие раздавливание и удар при добавочном истирающем
воздействии на дробимый материал.
29
Цель работы
Цель выполнения лабораторной работы – приобретение студентами знаний по устройству и принципу действия, современных дробилок, предназначенных для дробления руды на обогатительной
фабрике.
1. Классификация и область применения дробилок
По принципу действия и конструкции различают дробилки следующих основных видов:
- щековые, в которых материал дробится раздавливанием, раскалыванием и частичным истиранием в пространстве между двумя щеками при их периодическом сближении;
- конусные, в которых материал дробится раздавливанием,
изломом, частичным истиранием между двумя коническими поверхностями, одна из которых движется эксцентрично по отношению
к другой, осуществляя тем самым непрерывное дробление материала;
- валковые, в которых материал раздавливается между двумя валками, вращающимися один навстречу другому, или валками и неподвижной поверхностью; нередко валки вращаются с разной частотой,
и тогда раздавливание материала сочетается с его истиранием;
- ударного действия, которые, в свою очередь, разделяются на
молотковые и роторные. В молотковых дробилках материал измельчается в основном ударом по нему шарнирно подвешенных молотков, а
также истиранием. В роторных дробилках дробление достигается в
результате удара по материалу жестко прикрепленных к ротору бил,
удара кусков материала об отражательные плиты и соударения
кусков.
В ряде случаев исходное сырье представляет собой горную массу
(или какой-либо другой материал), содержащую разные по прочности
компоненты, при этом осуществляется избирательное дробление, когда в дробилке более интенсивно разрушаются слабые составляющие,
а прочные разрушаются незначительно или не разрушаются совсем.
На ряде фабрик для крупного дробления твердых и сверхтвердых
пород применяют щёковые и валковые дробилки.
Для среднего и мелкого дробления промпродукта и руды на фабриках используют валковые, молотковые и роторные дробилки.
30
1.1. Щековые дробилки
Щековые дробилки предназначены для крупного и среднего
дробления каменных материалов средней и большой твердости. Дробилки этой группы широко распространены в промышленности, так
как отличаются простой конструкцией, надежностью и удобством в
процессе эксплуатации.
В щековых дробилках руда разрушается при сближении подвижной щеки с неподвижной под действием сжимающих нагрузок. Такие
дробилки предназначены для дробления хрупких материалов с пределом прочности на сжатие до 250 МПа.
Дробилка щековая широко применяется для первичной переработки рудных и нерудных материалов.
Реже используют эти дробилки для второй стадии дробления. Основным параметром, характеризующим щековую дробилку, является величина загрузочного отверстия (зева).
Шириной этого отверстия определяется наибольший допустимый
размер загружаемых кусков. Обычно допускают предельный размер
кусков равным 0,80–0,85 ширины зева.
От длины камеры дробления зависит количество одновременно
загружаемых кусков перерабатываемого материала и производительность дробилки.
Для большинства типоразмеров щековых дробилок отношение
длины загрузочного отверстия к его ширине не превышает 1,5, но есть
дробилки для среднего дробления с увеличенным отношением.
Промышленностью изготовляются дробилки щековые двух
типов:
- дробилка щековая с простым (по дуге окружности) движением
щеки относительно оси ее подвеса и с одной подвижной щекой;
- дробилка щековая со сложным (эллипсовидным) движением
щеки относительно оси подвеса и с одной подвижной щекой.
Крупное, среднее и мелкое дробление твёрдых (прочных) и хрупких пород целесообразно проводить раздавливанием. Ниже рассмотрены типы щековых дробилок, где реализован их тип разрушения –
раздавливание. Это дробилки щековые с простым (по дуге окружности) движением щеки относительно оси ее подвеса и с одной подвижной щекой.
Основные параметры технических характеристик щековых дробилок с простым движением щеки приведены в табл. 1.1.
31
Таблица 1.1
Технические характеристики щековых дробилок
с простым движением щеки
Параметр
180 х 250
Размер загрузочного отверстия, мм
- ширина
- длина
Производительность, м3с/ч
Крупность исходного питания, мм
Размер разгрузочной щели, мм
Мощность двигателя, кВт
Габаритный размер, мм:
- длина
- ширина
- высота
Масса, кг
Тип дробилки
250 х 400 900 х 1 200
180
250
3
170
5–15
7,5
250
400
4–7
220
20–60
18,5
900
1 200
95–165
750
130
100
1 800
775
1 295
1 100
2 000
1 110
1 630
2 830
5 000
6 000
4 000
75 000
1.2. Конусные дробилки
Конусные дробилки изготавливаются в трех различных модификациях: ККД (крупного дробления), КСД (среднего дробления), КМД
(мелкого дробления), отличающихся друг от друга лишь узлами,
образующими дробящее пространство.
Технические характеристики конусных дробилок приведены в
табл. 1.2.
Таблица 1.2
Технические характеристики конусных дробилок
Тип
Диаметр Максимальный ПроизводиДиапазон
Мощность Масса,
дробилки дробяще- размер входя- тельность, регулирования электрот
го конуса, щей фракции,
м3/ч
разгрузочной двигателя,
мм
мм
щели, мм
кВт
ККД 600
600
65
от 12 до 23
от 12 до 25
30
5,0
ККД 1750
1750
215
от 75 до 230 от 25 до 50
160
50,3
ККД 2200
2200
300
от 120 до
от 30 до 60
260–280
80,0
340
КСД 900
900
60
от 30
до 65
от 5 до 20
55
11,2
КСД 2200
2200
230
260–280
80,0
600
35
от 200 до
580
от 12
до 23
от 10 до 30
КМД 600
от 3 до 13
30
5,5
КМД 900
КМД 1200
900
1200
40
50
от 15 до 50
от 18 до105
от 3 до 13
от 3 до 15
55
110
11,3
25,3
32
Конусные дробилки для крупного дробления типа ККД, как и
большие щековые, способны принимать руды и угли непосредственно
из карьера, угольного разреза или шахты. Для крупного дробления руд
применяются конусные дробилки с подвесным валом и разгрузкой
дробленого продукта под дробилку.
Дробилки с крутым конусом ККД-1200, ККД-1500, ККД-1500Б,
ККД-1500А. Все они имеют в соответствии с их назначением широкое
загрузочное отверстие.
Кроме того, изготовлены экземпляры конусных дробилок для
крупного дробления с гидрорегулированием щели: ККД-500/75 ГРЩ,
ККД-900/130 ГРЩ, ККД-1200/150 ГРЩ и ККД-1500/180 ГРЩ. Величины параметров этих дробилок те же, что и выпускаемых дробилок с
механическим регулированием.
Конусные дробилки для среднего и мелкого дробления предназначены для второй и третьей стадии дробления и способны принимать материал из дробилок крупного дробления.
Дробилки среднего дробления типа КСД с диаметром основания
конуса 1750, 2200 и 3000 мм предназначены для дробления руд и нерудных полезных ископаемых (кроме пластических) с временным сопротивлением сжатию до 300 МПа.
Дробилки выпускаются в исполнениях для грубого дробления
(Гр) и тонкого дробления (Т). Дополнительные исполнения: с виброизолирующими опорами (В) и дистанционным управлением (Д). Климатическое исполнение У, категория размещения ГОСТ 15150-69.
Серийно изготовляются следующие типоразмеры: КСД-1750Гр-Д,
КСД-1750Т-Д, КСД-2200Гр-ВД, КСД-2200Т-ВД.
Дробилки конусные мелкого дробления типа КМД с диаметром
основания конуса 1750, 2200 и 3000 мм предназначены для дробления
руд и нерудных полезных ископаемых с временным сопротивлением
сжатию до 300 МПа.
Дробилки выпускаются в исполнениях для грубого дробления
(Гр) и тонкого дробления (Т, Т1 и Т2).
Дополнительные исполнения: с виброизолирующими опорами
(В), дистанционным управлением (Д), распределителем питания (П).
Обычно конусные дробилки используются на второй стадии
дробления материалов высокой абразивности с прочностью на сжатие
до 300 МПа.
Конусные дробилки широко используются в нерудной промышленности для дробления камня на щебень, получения искусственного
33
песка, подготовки сырья для цементных мельниц, производства удобрений и химического сырья.
1.3. Область применения валковых дробилок
Валковые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления материалов малой абразивности таких, как уголь, известняк, доломит, мрамор, гипс, и других подобных материалов прочностью до
160 МПа.
Технические характеристики валковых дробилок приведены в
табл. 1.3.
Таблица 1.3
Технические характеристики валковых дробилок
Параметр
Тип дробилки
ДДЗ-4
ДДЗ-6
ДДЗ-10
ДДЗ-16
Производительность,
т/ч
20–80
60–100
125–225
650–1000
Крупность
поступающего
материала, мм
100х200х30 400х500х60 400х600х100 1200х300х130
0
0
0
0
Крупность
дробленого
материала, мм
25–125
50–150
100–300
200–300
Мощность
электродвигателя
привода, кВт
13
20
40
250
Диаметр валков, мм
400
600
1000
1600
Длина валков, мм
500
830
1250
2000
2 600
2 500
9 25
3 520
3 270
1 235
5 000
4 375
1 235
7 465
7 985
2 607
4,255
9,92
23,5
107,60
Габаритный размер,
мм, не более:
- длина
- ширина
- высота
Масса дробилки
(без комплектующего
оборудования),
т, не более
34
Валковые дробилки с гладкими валками применяют для мелкого
дробления руд, когда недопустимо переизмельчение ценного хрупкого
минерала (касситеритовые, вольфрамитовые руды). Дробимый материал подают на валки потоком толщиной в один кусок или валки работают под завалом. При первом способе загрузки производительность дробилок меньше, чем при втором, но меньше и переизмельчение материала.
Валковые дробилки с зубчатыми валками чаще всего используются для крупного дробления угля.
Рядовой уголь перед дроблением, как правило, подвергается грохочению, и в дробилку направляется только надрешетный продукт
грохота.
При загрузке материала в дробилку необходимо обеспечить поступление его по всей длине валков с тем, чтобы работала вся их поверхность.
На углеобогатительных фабриках валковые зубчатые дробилки
часто устанавливают на перекрытиях.
1.4. Молотковые и роторные дробилки
По конструктивным признакам дробилки можно разделить на молотковые дробилки с шарнирно-подвешенными и роторные с жестко
закрепленными на вращающемся роторе молотками; однороторные и
двухроторные; с вращением ротора в одном направлении и реверсивные; с колосниковой решеткой и без решетки; с неподвижными и подвижными отбойными плитами.
Дробилки этих типов предназначены для крупного, среднего и
мелкого дробления различных материалов – хрупких, мягких, пород
средней твердости и т. п. Без колосниковой решетки производительность дробилки повышается, но при этом в дробленом продукте появляются избыточные зерна. В дробилках с жестким закреплением молотков удары по материалу наносятся молотками, и сила удара обусловливается массой молотка и ротора. Эти дробилки находят применение для дробления руд, углей и других техногенных продуктов.
Изготовляют отечественными производителями следующие молотковые дробилки разных типоразмеров:
- дробилка молотковаяоднороторная СМД-147 (М-8-6Б) размером
860 х 600 мм, предназначенная для мелкого дробления хрупких и мягких материалов средней прочности и влажности, при которой не происходит замазывания колосниковых решеток;
35
- дробилка однороторная СМ-170В размером 1300 х 1600 мм,
предназначенная для мелкого дробления хрупких и мягких материалов прочностью до 120 МПа и влажностью, при которой не происходит замазывания колосниковых решеток;
- дробилка однороторная СМД-86А размером 1250–1000 мм,
предназначенная для крупного дробления известняка, доломита, мергеля, мрамора, гипса, руд малой абразивности. Не рекомендуется дробить влажные материалы, склонные к налипанию;
- дробилка молотковая двухроторная СМД-114 размером
800 х 600 мм, предназначенная для дробления материалов средней
прочности: каменного угля, мела, гипса, известняка, топочного шлака
и других малоабразивных пород, при которых не происходит замазывания колосниковых решеток;
- роторные для среднего и мелкого дробления СМД-75 с диаметром ротора 1000 мм и ДР11 – 1000 мм. Технические характеристики
молотковых дробилок приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.4
Технические характеристики молотковых
и роторных дробилок
Параметр
Производительность, м3/ч:
- на известняке
- на угле
Максимальный размер
загружаемого материала, мм
Размеры ротора, мм:
- диаметр
- длина
Максимальный размер получаемого
материала,
мм
Частота вращения
ротора, мин–1
СМД147
10–14
200
135
27
250
400
600
250
600
800
1300
1600
1300
1600
800
600
13
1000
10
750
20–300
750
8–13
1300
55
260
100
150
1350
1360
1250
2400
2800
1900
3200
2350
2800
2150
1500
1250
2,1
11,0
15,0
5,5
Установленная мощность, кВт
Габаритный размер, мм, не более:
- длина
- ширина
- высота
Масса дробилки без электрооборудования, т, не более
Тип дробилки
СМ-170В СМД-86А СМД-114
36
2. Конструкции щековых дробилок
2.1. Устройство и принцип действия дробилок
с простым движением щеки и с одной подвижной щекой
При крупном дроблении руд и других материалов широко применяются дробилка типа ЩДП, щековая с простым (по дуге окружности)
движением щеки относительно оси ее подвеса и с одной подвижной
щекой (рис. 2.1).
Корпус дробилки состоит из передней 1, задней 6 и двух боковых
13 стенок. Передняя стенка выполняет роль неподвижной щеки. Шарнирно подвешена на оси 3 щека 16, опирающаяся на два подшипника.
Рис. 2.1. Щековая дробилка типа ЩДП.
Обе щеки и стенки 13 корпуса дробилки, футеруются сменными
плитами 2 из марганцовистой стали или закаленного чугуна. На эксцентричную заточку вала 5, опирающегося на коренные подшипники,
надета головка шатуна 7, получающего при вращении вала возвратнопоступательное движение в вертикальном направлении. В гнездах шатуна находятся вкладыши 11, в которые свободно вставлены концы
распорных плит 12. Другой конец передней распорной плиты вставлен
во вкладыш 14, находящийся в гнезде подвижной щеки, а другой конец задней плиты – во вкладыш 10 в гнезде на упорной детали.
При ходе шатуна вверх угол между распорными плитами увеличивается и подвижная щека приближается к неподвижной. Происходит дробление материала раздавливанием, а также частично посредством изгиба и сдвига. Последние виды деформации обеспечиваются
37
тем, что футеровочные плиты имеют ребристую поверхность и выступы на плите подвижной щеки расположены против впадин плиты неподвижной щеки. В новых конструкциях для повышения производительности дробилок и уменьшения износа футеровок последние выполняются с выпуклым профилем. Боковые стенки корпуса дробилки
футеруются гладкими плитами. При ходе шатуна вниз подвижная щека отходит от неподвижной под действием силы тяжести и буферной
пружины 9, которая связана тягой 15 с подвижной щекой. Происходит
разгрузка дробленого продукта.
Изменение ширины разгрузочного отверстия выполняется регулировочными клиньями или заменой распорных плит. На валу насажены два маховика 4, служащие для выравнивания нагрузки электродвигателя. Один из маховиков выполняет роль шкива.
При работе дробилки в режиме дробления через клиноременную
передачу вращательное движение от шкива электродвигателя передаётся на маховик 4, выполняющий роль шкива, а затем от него на вал 5
с эксцентричной заточкой. Через подшипник от вала 5 передаётся
вращательное движение головке шатуна 7, что обеспечивает, в нижней его части, возвратно-поступательное движение вкладышей шатуна
11, в которые распёрты распорные плиты 12.
Расположенные под углом друг к другу распорные плиты 12, распёртые с одной стороны в заднюю стенку 6, а с другой стороны – в
подвижную щеку 16, обеспечивают возвратно-поступательное движение вкладышей шатуна 11 в вертикальном направлении и качание щеки 16, подвешенной на оси 3.
При рабочем ходе щеки 16, при котором ширина разгрузочной
щели уменьшается и происходит дробление горной породы, пружина 9 сжимается и, стремясь разжаться, при холостом ходе через тягу
15 производит возврат щеки 16, что обеспечивает постоянное плотное
замыкание звеньев шарнирно-рычажного механизма (подвижной щеки, распорной плиты и регулировочного устройства).
2.2. Устройство и принцип действия дробилок
со сложным движением щеки
Дробилки типа ЩДС имеют одну распорную плиту, а вал, на котором подвешена качающаяся щека, является эксцентриковым и вращается приводным электродвигателем. Эти дробилки являются более
легкими, но износ футеровки у них выше, чем у ЩДП, за счет истирания при ходе вверх.
38
На рис. 2.2. показана конструкция щёковой дробилки со сложным
движением подвижной щеки.
Рис. 2.2. Щековая дробилка типа ЩДС.
Станина дробилки стальная, боковые стенки выполнены из стального листа и соединены между собой передней стенкой 1 коробчатого
сечения и задней балкой 5, являющейся также корпусом регулировочного устройства. Над приемным отверстием укреплен защитный кожух 2, предотвращающий выброс кусков породы из камеры дробления. Подвижная щека 4 представляет собой стальную отливку, расположенную на эксцентриковой части приводного вала 3. В нижней части щеки имеется паз, куда вставляется сухарь для упора распорной
плиты 8. Другим концом распорная плита упирается в сухарь регулировочного устройства. Замыкающее устройство состоит из тяги 6 и
цилиндрической пружины 7, натяжение которой можно регулировать
гайкой. Подвижная щека имеет в нижней части косой выступ, на котором устанавливается дробящая плита 9. Дробящие плиты изготовляются из высокомарганцовистой стали. Неподвижная дробящая плита 10 опирается внизу на выступ передней стенки станины, а с боковых сторон зажата боковыми футеровками, выполненными в виде
клиньев. Рабочая часть плиты выполняется рифленой.
При рабочем ходе щеки 9 ширина разгрузочной щели уменьшается, пружина 7 сжимается и, стремясь разжаться, способствует возврату щеки 9 при её холостом ходе, что обеспечивает постоянное плотное
39
замыкание звеньев шарнирнорычажного механизма (подвижной щеки
9, распорной плиты 8 и регулировочного устройства из тяги 6 и пружины 7).
3. Конструкции конусных дробилок
Дробилки с крутым конусом имеют в соответствии с их назначением широкое загрузочное отверстие. Шириной последнего и характеризуются дробилки этого типа, в условных обозначениях (марках)
которых указывается данный размер.
Степень дробления материала этими дробилками составляет 5–8.
Исключением являются инерционные конусные дробилки, дающие
значительно более высокую степень измельчения, но не получившие
пока широкого применения. Кроме дробилок ККД серийно изготовляется дробилка КРД-900 (конусная редукционная дробилка), предназначенная для крупного дробления на второй стадии.
Для среднего и мелкого дробления конусные дробилки изготовляются в довольно большом количестве типоразмеров и отличаются в
основном параметрами камеры дробления. В зависимости от конфигурации ее и размеров загрузочного отверстия и разгрузочной щели
различают дробилки среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления.
Для всех этих дробилок характерным является отсутствие траверсы для подвешивания подвижного конуса и опирание его на сферический подпятник или на детали гидравлического устройства. В
связи с этим такие дробилки называют также дробилками с консольным валом.
3.1. Устройство и принцип действия конусной дробилки
для крупного дробления
Как и большие щековые, эти конусные дробилки способны принимать руды и угли непосредственно из карьера, угольного разреза
или шахты. Для крупного дробления применяются конусные дробилки
с подвесным валом и разгрузкой дробленого продукта под дробилку. Дробление происходит в рабочем пространстве между наружным
неподвижным конусом 1 (рис. 3.1) и подвижным дробящим конусом 5, жестко закрепленным на валу 13. Рабочие поверхности этих
конусов покрыты футеровочными плитами 2 и 12 из марганцовистой
стали.
40
Рис. 3.1. Конусная дробилка с подвесным валом
для крупного дробления типа ККД.
Станина дробилки разъемная и состоит из двух или трех частей.
Верхняя часть станины представляет собой неподвижную коническую
чашу. На ней укреплена двухлапная траверса 3, отлитая заодно с
опорным кольцом и футерованная плитами 4. На траверсе подвешивается главный вал, нижний конец которого свободно входит в эксцентриковый стакан 8. При вращении эксцентрикового стакана в стальной вертикальной втулке 9, жестко укрепленной в станине дробилки,
ось вала описывает коническую поверхность.
Каждая точка оси вала описывает траекторию по окружности, радиус которой зависит от того, на каком расстоянии она находится от
точки подвеса вала (чем ниже точка, тем больше радиус вращения).
Нижний конец вала перемещается по окружности радиусом, равным эксцентриситету стакана. А амплитуда качаний дробящего конуса колеблется от 20 до 30 мм.
За один оборот эксцентрика внутренней поверхности неподвижного конуса осуществляет дробление горной массы. При отходе дробящего конуса от неподвижного происходит разгрузка дробленого
продукта под дробилку. Вращение эксцентрикового вала в дробилках
больших размеров проводится от двух электродвигателей через два
вала 7 и 10 приводных механизмов и две пары зубчатых колёс 6 и 11.
41
Конусные дробилки для крупного дробления типа ККД не имеют
маховика и работают с небольшими числами оборотов эксцентрика,
отличаются надежностью в работе, спокойным ходом. Они имеют относительно меньший расход энергии в сравнении со щековыми и более равномерный по крупности дробленый продукт.
3.2. Устройство и принцип действия конусной дробилки
для среднего и мелкого дробления
Принцип действия конусных дробилок для крупного, среднего и
мелкого дробления одинаков. Отличие заключается в том, что у дробилок для крупного дробления вал подвешивается к траверсе, а у дробилок для среднего и мелкого дробления (КСД и КМД) дробящий конус опирается на сферический подшипник.
Станина дробилки 1 (рис. 3.2) цилиндрической формы устанавливается на фундаменте 29. Верхний фланец станины соединён при помощи болтов и пружины 12 с опорным кольцом 6, имеющим на своей
внутренней поверхности винтовую нарезку.
Рис. 3.2. Конусные дробилки для среднего и мелкого дробления
типа КСД и КМД.
42
Пружины предназначены для защиты дробилок от поломок. При
попадании в дробилку недробимых предметов пружины сжимаются, а
опорное кольцо вместе с неподвижным конусом поднимается, пропуская этот предмет.
В опорное кольцо ввинчивается наружная неподвижная чаша 8,
внутренняя поверхность которой имеет коническую форму 7 и покрыта футеровкой из марганцовистой стали. Футеровки крепятся болтами,
зацепляющимися с крючками, отлитыми заодно с футеровкой. Плотное прилегание футеровки к поверхности чаши обеспечивается цинковой заливкой. С чашей соединен кольцевой кожух, на котором
укреплена футеровка приёмной воронки 11.
В нижней части станины имеется цилиндрическая втулка 25, в
которой жёстко крепится сменная бронзовая втулка 26. Оси втулок и
станины дробилки совпадают. В бронзовой втулке свободно вращается цилиндрический эксцентриковый стакан 20 с закреплённой на нём
конической шестерней 28. В конической расточке стакана, эксцентрично расположенной относительно оси его вращения, укреплена
бронзовая втулка 27. В последнюю входит нижний конец вала 9, на
котором жёстко закреплён дробящий конус 5. Для балансировки вращающихся масс к шестерне прикреплен груз. Эксцентриковый стакан
опирается на подпятник 24, состоящий из трёх скользящих друг по
другу шайб, закрытых нижней крышкой станины 23. Подпятник находится в гнезде днища картера 30, закреплённого на втулке 25. Для
равномерного распределения исходного материала по рабочему пространству дробилки предназначена тарелка 10, жёстко закреплённая
на валу.
Дробящий конус своей нижней, тщательно обработанной поверхностью опирается на сферический подпятник, установленный в опорной чаше 15. При вращении эксцентрикового стакана ось вала описывает коническую поверхность с вершиной в точке, являющейся центром соприкосновения сферических поверхностей 13 и 14. Сферический подпятник покрыт бронзовым вкладышем и опирается на кольцевой подпятник 3. Попадание пыли в сферический подпятник
предотвращает гидравлический затвор, состоящий из кольцевой канавки 3 на подпятнике и воротника 4 на дробящем конусе. Канавки
заполняются водой (летом) или маслом (зимой). Привод дробилки
состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, муфты 16,
приводного вала 17 с подшипниками, смонтированными в установочной обойме, и зубчатой передачи 19 и 28. Трубки 2 и 18 предназначе43
ны для подачи и отвода воды, боковые отверстия 21 и 22 – для подачи
и слива масла.
4. Конструкции валковых дробилок
Дробилки двухвалковые зубчатые типа ДДЗ предназначены для
крупного и среднего дробления рядового угля и сланцев с примесями
крупнокусковой породы, с крепостью пород по шкале М. М. Протодьяконова, по которой коэффициент крепости составляет f < 4–6.
4.1. Устройство и принцип валковых дробилок
Дробилка двухвалковая зубчатая ДДЗ (рис. 4.1) состоит из рамы 1, на которой смонтированы подшипники 5 и 10, двух параллельных валов, опирающихся на эти подшипники.
Рис. 4.1. Дробилка двухвалковая зубчатая ДДЗ.
Валки 12 вращаются навстречу один другому. Ряды зубьев одного
валка расположены между рядами зубьев другого валка, что обеспечивает получение более однородного по крупности дроблёного продукта. Исходный материал загружается в дробилку через воронку 4,
захватывается зубьями и подвергается дроблению. При попадании в
дробилку недробимых предметов сжимаются буферные пружины 2,
44
один из валков отодвигается (вращается в скользящих подшипниках).
После прохождения недробимого предмета пружины возвращают
валок в прежнее положение. Привод валков состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, шкива 6, вала 7, малой 8 и большой 9 шестерен. Левый валок получает вращение от правого при помощи зубчатых колес 11 с удлиненными зубьями. Валки покрыты кожухом 3.
Валок имеет форму многогранника, жёстко насаженного на вал. К
граням валка крепятся при помощи болтов зубчатые сегменты, которые изготавливаются из марганцовистой стали. Набор сегментов образует зубчатый валок цилиндрической формы. При крупном дроблении
форма зубьев клювообразная, высотой 70–100 мм; при мелком – копьевидная, высотой примерно 30 мм.
Валки зубчатых дробилок больших размеров диаметром валика
1500 мм и длиной валика 1200 мм приводятся в движение электродвигателем при помощи редуктора и двух карданных валов. Такое
устройство привода позволяет регулировать ширину зазора между
валками в более широких пределах. Степень дробления зубчатых дробилок равна 4–6.
5. Конструкции молотковых и роторных дробилок
Дробилки этих типов предназначены для крупного, среднего и
мелкого дробления различных материалов – хрупких, мягких, пород
средней твердости и т. п.
Дробление материала в дробилках с шарнирной подвеской молотков осуществляется свободными ударами вращающихся молотков
по кускам материала, ударами кусков материала об отбойные плиты и
раздавливанием материала молотками на колосниковой решётке. Без
колосниковой решётки производительность дробилки повышается, но
при этом в дробленом продукте появляются избыточные зёрна. В дробилках с жёстким закреплением молотков удары по материалу наносятся молотками, и сила удара обусловливается массой молотка и ротора. Эти дробилки находят применение для дробления руд, углей и т. д.
5.1. Устройство и принцип работы молотковых дробилок
Однороторная нереверсивная молотковая дробилка состоит из
следующих узлов: ротора, отбойных плит и колосниковой решетки.
45
Верхняя 1 (рис. 5.1) и нижняя 2 части корпуса делаются литыми или
сварными из прокатной или листовой стали.
А
Рис. 5.1. Однороторная нереверсивная молотковая дробилка.
У боковых стенок корпуса расположены подшипники 9, в которых вращается вал 8 ротора 3. Последний представляет собой сборную конструкцию: на валу жёстко закреплены (шпонками) диски 10.
В каждом диске имеется шесть отверстий, через которые пропущены
стержни, служащие осями для шарнирно подвешенных на роторе рядов молотков 5. На валу укреплён шкив 11.
Верхняя часть корпуса футеруется сменными отбойными плитами 7. В нижней части корпуса укреплена колосниковая решетка 4, занимающая сектор 135–180¡ окружности ротора. Для наблюдения за
дробилкой имеются лазы с крышками 6.
Исходный материал, при загрузке попадая на вращающиеся молотки, подвергается ударному воздействию и отбрасывается на отбойные плиты 7. После удара об отбойную плиту нераздробленные куски
материала вновь подвергаются ударному воздействию и отбрасывают46
ся на отбойные плиты. В результате многократных ударов происходит
дробление материала.
Разгружается дробленый продукт через колосниковую решетку.
Более крупные куски материала додрабливаются на колосниковой решётке. Шарнирное крепление молотков даёт возможность избегать
поломок при попадании недробимых предметов, так как в этих случаях молотки отклоняются на некоторый угол.
В молотковых дробилках применяются молотки различных форм
(рис. 5.2) и различной массы – от 3,5 до 15 кг и более.
Рис. 5.2. Формы молотков, применяемых в дробилках.
В нереверсивных молотковых дробилках (рис. 5.1) загрузочное
отверстие находится в боковой части корпуса, а в реверсивных –
сверху (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Привод реверсивной дробилки.
47
Привод реверсивной дробилки (рис. 5.3) осуществляется через
ременную передачу или упругую муфту непосредственно от электродвигателя. Однороторная реверсивная молотковая дробилка (рис. 5.4)
представлена в виде её сечения по рисунку 5.3.
Рис. 5.4. Однороторная реверсивная молотковая дробилка.
Однороторная реверсивная молотковая дробилка (рис. 5.4) имеет
корпус 1, состоящий из разъёмного и футерованого стальных броневых плит 2.
Ротор дробилки представляет собой вал 6 с закреплённым на нём
набором чередующихся шайб и дисков 3, на которых шарнирно
укреплены молотки 5. Ротор подвергается тщательной балансировке.
Колосниковая решётка 4 из трапециевидных колосников выполняется
съёмной и подвижной, что позволяет регулировать с помощью специального приспособления зазор между внутренней поверхностью решётки и внешней окружностью вращения молотков.
Зазор зависит от крупности дробления. При крупном дроблении
зазор должен быть в 1,5–2 раза больше диаметра кусков дробленого
продукта, а при мелком – в 3–5 раз.
Молотки, применяемые в дробилках (рис. 5.2), различаются по
форме и массе. Форму и массу молотков выбирают в зависимости от
свойств дробимого материала и требуемой крупности дробления. При
дроблении крупного материала применяют меньшее число молотков
большей массы.
С уменьшением крупности исходного материала число молотков
возрастает, а масса их соответственно уменьшается. Гранулометрический состав дроблёного продукта зависит от степени износа молотков.
48
Чем больше износ, тем меньше степень дробления и, следовательно,
больше классов в дробленом продукте.
5.2. Устройство и принцип действия роторных дробилок
Роторные дробилки ударно-отражательного действия широко
применяют в отечественной и зарубежной практике для дробления
материалов прочностью до 150 МПа и крупностью до 1000 мм.
Основной рабочий орган дробилок – массивный широкий ротор с
жёстко закреплёнными на нём дробящими элементами (билами).
Дробление материала происходит путём удара материала о била,
футеровочные устройства (стержни, плиты, колосники и др.) и кусков
друг о друга.
Роторная дробилка типа СДМ (рис. 5.5) состоит из верхней 1 и
нижней 3 частей корпуса, вала 7, ротора 6. Последний представляет
собой барабан, в пазах которого при помощи клиньев 4 закреплены
ножи 5.
Длина ножей равна
длине ротора. Исходный
материал через погрузочную воронку 8 подается на вращающийся ротор, который ножами отбрасывает его на отбойные плиты 10.
Для смягчения ударов
при попадании в дробилку
недробимых
предметов
отбойные плиты закрепляются на амортизатоРис. 5.5. Роторная дробилка типа СДМ.
рах 2. Для равномерной
загрузки
дробилки
и
предотвращения выбрасывания из неё материала подвешены цепи 9.
Исходный материал при загрузке поступает на наклонную поверхность погрузочной воронки 8, двигается ускоряясь под собственным весом, где при этом уменьшается и выравнивается толщина слоя
грузопотока, а окончательное выравнивание материала обеспечивают
свободно подвешенные цепи 9.
Выровненный по всей длине ротора 6 слой поступающего в зону
дробления материала разрушается ножами 5 одновременно по всей
длине ротора, что обеспечивает эффективную работу дробилки.
49
50
Лабораторная работа № 3
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ
Цель работы
Цель выполнения лабораторной работы – приобретение студентами знаний по устройству и принципу действия современных ленточных конвейеров, предназначенных для транспортирования сыпучих материалов.
Конструкция ленточного конвейера
Ленточные конвейеры – самые распространенные машины, применяемые при непрерывном транспортировании сыпучих материалов.
а
9
Загрузка
10
б
15
Рис. 1. Схема ленточного конвейера:
а – с желобчатой лентой; б – с плоской лентой;
1 – привод, 2 – лента, 3 – приводной барабан, 4 – воронка, 5, 6 – верхний
и нижний опорные ролики, 7 – разгрузочная тележка, 8 – рама, 9 – загрузочное устройство, 10 – натяжной барабан, 11 – натяжная станция, 12 – груз,
13 – двигатель, 14 – редуктор, 15 – разгрузочная воронка.
51
Основные элементы конвейера: непрерывно движущаяся гибкая бесконечная лента 2 (рис.1), являющаяся одновременно тяговым и несущим элементом; приводной механизм с одним или двумя приводными
барабанами 3; натяжной барабан 10 с устройством для регулирования
натяжения ленты; рама 8 с верхними 5 и нижними 6 роликами, поддерживающими рабочую и холостую ветви ленты. Поперечное сечение ленточного конвейера показано на рисунке 2.
а
б
Рис. 2. Поперечные сечения ленточного конвейера:
а – в средней части конвейера; б – в месте загрузки;
1 – лента; 2 – трехроликовая опора; 3 – стоика; 4 – рама;
5 – нижний ролик; 6 – защитный лист; 7 – кронштейн для троса:
8 – уплотнения; 9 – загрузочный лоток; 10 – опорная рама.
Конвейеры разделяют на стационарные и передвижные, горизонтальные и наклонные. Наиболее широко распространены стационарные конвейеры. Передвижные конвейеры используют при подаче материала в несколько пунктов, расположенных лишь на одной линии
(отсеки бункеров, загрузочные воронки отражательных печей). Переносные механизмы применяют для различных вспомогательных, погрузочно-разгрузочных и ремонтных работ.
52
Лента. В зависимости от назначения конвейера лента (рис. 3) может быть плоской или желобчатой, принимая форму расположения
поддерживающих роликов.
а
б
в
г
Рис. 3. Поперечное сечение конвейерных лент:
а, б – с одним и двумя слоями брекерной ткани, соответственно;
в – резинотросовой; г – канатно-ленточного конвейера;
1 – тканевая прокладка; 2, 4 – брекер; 3 – резиновая обкладка;
5 – стальной трос; 6 – резиновое заполнение; 7 – стальная пластина;
8 – тканевая прокладка; 9 – бортовина клиновидная.
Желобчатую ленту применяют при транспортировании сыпучих
материалов. Ленты бывают прорезиненные с тканевой основой, резинотросовые и стальные. На предприятиях цветной металлургии используют преимущественно прорезиненные желобчатые ленты. Последняя состоит из каркаса-сердечника и резиновых обкладок 3. Каркас воспринимает тяговое усилие, а резиновые обкладки защищают
его от износа н повреждений. Каркас имеет несколько прокладок, соединенных между собой резиновыми прослойками (сквиджами)
в толщиной 0,2–0,3 мм. Для прокладок пригодна хлопчатобумажная
ткань – бельтинг или синтетические материалы типа лавсана, капрона
и нейлона. В лентах повышенной стойкости предусматривают 1–
2 слоя разреженной ткани (брекер) и усилие бортов. Ленты, предназначенные для работы в особо тяжелых условиях, имеют два слоя брекера.
53
Число прокладок зависит от необходимой прочности и ширины
ленты, колеблется в пределах от 3 до 10. Толщина резиновых обкладок с рабочей стороны 3–8, с нерабочей 1–2 мм. Для лент, работающих на тяжелых абразивных рудах, предусмотрены рабочие обкладки
из высокопрочных и износостойких резин толщиной 8–10 мм.
В соответствии с ГОСТом, отечественные заводы выпускают
конвейерные ленты пяти типов – 1; 2Р; 2; 3 и 4 следующих видов: общего применения, морозостойкие, маслостойкие, теплостойкие, повышенной теплостойкости, негорючие (для угольных шахт) и пищевые. Ленты общего применения рассчитаны на нормальную работоспособность при температуре окружающего воздуха +25...+45 С и
температуре транспортируемого материала не выше 60 °С. Морозостойкие ленты могут работать при температурах до –60 °С; температура рабочей обкладки не должна превышать в месте разгрузки 80 °С
для теплостойких и 150 С – для лент повышенной теплостойкости.
Ленты с основой из бельтинга имеют малую удельную прочность,
недостаточную теплостойкость, подвержены сравнительно быстрому
гниению под действием проникающей влаги из-за высокой гигроскопичности материала. Прочность (по основе) прокладок на 1 см ширины из хлопчатобумажного бельтинга составляет 550 Н, из комбинированных лавсановых и хлопковых нитей 1500 Н; из капроновых и
анидных нитей 3000–4000 Н.
В конвейерах большой мощности и длины применяют резинотросовые ленты (рис. 3в); их основой являются стальные тросы 5 диаметром 2,1–11,6 мм, свитые из высокопрочных стальных проволок.
Наружные обкладки изготовляют из износостойкой резины. Ленты
характеризуются высокой прочностью – от 7 до 60 кН/см ширины
ленты, отличаются долговечностью, большой гибкостью в продольном и поперечном направлениях и малым относительным удлинением, не превышающим 0,5 %.
Роликоопоры. В конвейерах с желобчатыми лентами применяют
роликоопоры с двумя, тремя и пятью одинаковыми роликами (рис. 4),
устанавливаемыми на подшипниках качения в средних и крайних
кронштейнах.
Нерабочая ветвь ленты конвейера поддерживается плоскими роликами (рис. 4а). В трехроликовых опорах угол наклона боковых роликов составляет 20, 30 и 35°. Последний применяют для очень широких лент. Увеличение угла наклона до 35° создает возможность повышения производительности конвейера примерно на 15 %.
54
а
б
Рис. 4. Ролик:
а – со сквозной осью; б – с двумя полуосями.
В зависимости от ширины ленты и свойства транспортируемого
материала диаметр ролика находится в пределах 83–219 мм, а расстояние между желобчатыми роликами – от 900 до 1400 на рабочей ветви
и от 2000 до 3000 мм на холостой ветви конвейера. Диаметр роликов в
зависимости от ширины ленты и насыпной массы р транспортируемого материала приведен ниже:
Ширина ленты, мм: до 800 800–1200 1200–1600 1800–2000
Диаметр роликов, мм:
при р = 1–5–1,3 т/м3
82
127
159
159; 194
при р = 2,0 т/мз
102
159
194
194; 210
Ролики изготовляют преимущественно из стальных труб. На
рис. 4а показан ролик со сквозной осью 6, а на рис. 4б – с двумя полуосями 11, приваренными к ступицам 4, закрепленным в трубе 5. Шарикоподшипники 1 в ролике со сквозной осью с наружной стороны
защищены лабиринтным уплотнением 2, а с внутренней стороны
фетровым кольцом. Установочные кольца 3 фиксируются штифтами.
В роликах с полуосями подшипники установлены в отдельных
корпусах 8 и защищены лабиринтным уплотнением, образованным
двумя штампованными фасонными кольцами. Пружинящие кольца 7 и
10 фиксируют положение подшипников и крышку 9. Достоинства
этой конструкции ролика по сравнению с другими состояли в лучшей
герметичности подшипников; возможности сравнительно быстрой
55
сборки и разборки узла; возможности раздельной замены трубы (ролика) и подшипникового узла; лучшем доступе к подшипникам и
меньшей массе ролика. Недостатками являются более сложная в изготовлении конструкция с несколькими штампованными деталями, рассчитанными на массовое изготовление: большая длина (за счет корпусов подшипниковых узлов) и более массивные опорные кронштейны;
недостаточная чувствительность к перекосам, возникающим при
сборке конвейера, или к возможным деформациям в роликоопорах.
Загрузочно-погрузочные устройства. Для правильного направления потока устанавливают загрузочные лотки (рис. 5б); ширина
между их бортами составляет 0,5–0,65 ширины ленты. Правильная
конструкция загрузочной воронки, соответствующий выбор угла
наклона, а также правильное сопряжение с загрузочным лотком (рис.
5а) позволяют снизить или совсем устранить разницу в скоростях падающего материала и скорости ленты 2. Угол наклона задней стенки 1
воронки принимают равным 45–65° в зависимости от влажности, липкости и крупности кусков материала. Для снижения высоты и скорости их падения применяют воронки каскадного типа (рис. 5б) с одной
или двумя полками (перепадами) 3. Это позволяет создать самофутерование воронки транспортируемым материалом, защитить стенки от
истирания.
а
б
Рис. 5.
Загрузочно-погрузочные устройства:
а – с наклонной воронкой; б – с каскадной воронкой.
При загрузке материала в промежуточных пунктах по длине конвейера используют плужковые сбрасыватели и сбрасывающие тележки (рис. 6).
56
Рис. 6. Разгрузочная тележка: 1 – лента; 2, 6 – соответственно верхний
и нижний барабаны; 3 – очиститель ленты; 4 – воронка; 5 – колесо;
7 – рельс; 8 – рама.
Первые применяют при перемещении сухих сыпучих материалов
на конвейерах с малыми скоростями движения ленты небольшой ширины. Угол наклона ножей 30–45°. Нижние кромки плужка, соприкасающиеся с лентой, должны иметь съемные пластины из твердой
технической резины или высокоплотного полиэтилена.
Сбрасывающие тележки широко применяют на конвейерах (с высокими производительностью и скоростью ленты), перемещающих
материалы с различными свойствами. Транспортируемая масса сбрасывается с ленты при огибании верхнего барабана.
Тележки бывают стационарными и передвижными, медленно совершающими челночные движения по рельсам вдоль определенного
разгрузочного фронта (бункера и др.). Крупные тележки приводятся в
движение двигателем, наиболее легкие – барабаном, вращаемым лентой. Ход их переключается автоматически. Тележки оборудуют противоугонными устройствами: тормозом, захватом и пр. Недостатки
тележки: большие габариты и масса; двукратное огибание лентой барабанов (нижнего – рабочей стороной); повышенный расход энергии
при сильно натянутой ленте. В последнее время для загрузки бункеров
дробленой руды и отражательных печей успешно применяют реверсивные передвижные ленточные конвейеры с автоматическим переключением хода.
57
Лабораторная работа № 4
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ БАРАБАННЫХ МЕЛЬНИЦ
Цель работы
Цель выполнения лабораторной работы – приобретение студентами знаний по устройству и принципу действия современных барабанных мельниц, предназначенных для измельчения полезных ископаемых.
1. Принцип действия, классификация и область применения
Барабанная мельница (рис. 1) представляет собой пустотелый барабан 1, закрытый торцовыми крышками 2 и 3, в центре которых
имеются полые цапфы 4 и 5.
Исходный
материал
Измельченный
продукт
Рис. 1. Схема устройства и принцип действия
барабанной (шаровой) мельницы.
Цапфы опираются на подшипники, и барабан вращается вокруг
горизонтальной оси. Барабан заполняется примерно на половину объема дробящей средой (дробящими телами). При его вращении дробящие тела благодаря трению увлекаются его внутренней поверхностью,
поднимаются на некоторую высоту и свободно или перекатываясь падают вниз. Через одну полую цапфу внутрь барабана непрерывно подается измельчаемый материал, который проходит вдоль него и, подвергаясь воздействию дробящих тел, измельчается ударом, истиранием и раздавливанием. Измельченный продукт непрерывно разгружается через другую полую цапфу. При вращении барабана материал движется вдоль его оси вследствие перепада уровней загрузки и
разгрузки и напора непрерывной подачи материала; если измельчение
мокрое, то материал увлекается сливным потоком воды, а если сухое –
58
воздушным потоком, возникающим при отсасывании воздуха из
барабана.
В зависимости от формы барабана различают мельницы цилиндро-конические и цилиндрические. Последние, в свою очередь,
бывают трех типов – короткие, длинные и трубные. У коротких мельниц длина меньше диаметра или близка к нему; у длинных – она достигает 2–3 диаметров, а у трубных – длина барабана больше диаметра не менее чем в 3 раза. Трубные мельницы применяются в цементной промышленности.
В зависимости от вида дробящей среды различают мельницы шаровые, стержневые, галечные и мельницы самоизмельчения. У шаровых мельниц дробящая среда представлена стальными или чугунными
шарами; у стержневых – стальными стержнями, у галечных – окатанной кремневой галькой, у мельниц самоизмельчения – крупными кусками измельчаемой руды.
В зависимости от способа разгрузки измельченного продукта различают мельницы с центральной разгрузкой и разгрузкой через решетку. У мельниц с центральной разгрузкой удаление измельченного
продукта происходит свободным сливом через пустотелую разгрузочную цапфу. Для этого необходимо, чтобы уровень пульпы в барабане
был выше уровня нижней образующей разгрузочной цапфы. Поэтому
мельницы с центральной разгрузкой называют иногда мельницами
сливного типа или мельницами с высоким уровнем пульпы. У мельниц с разгрузкой через решетку имеется подъемное устройство, принудительно разгружающее измельченный продукт. Поэтому в мельницах такого типа уровень пульпы может быть ниже уровня разгрузочной цапфы. Мельницы с разгрузкой через решетку иногда называют мельницами с принудительной разгрузкой или мельницами с низким уровнем пульпы.
Мельницы характеризуются внутренним диаметром D барабана
(при снятой футеровке) и его рабочей длиной L (рис. 2).
Рис. 2. Типы барабанных мельниц.
59
2. Конструкции шаровых и стержневых мельниц
Шаровая мельница с центральной разгрузкой (рис. 3) состоит из
цилиндрического барабана 1 с торцовыми крышками 2 и 3, имеющими
пустотелые цапфы, посредством которых барабан опирается на коренные подшипники 4. Барабан и крышки футеруют внутри стальными
плитами 5. В барабан загружают стальные или чугунные шары разного диаметра (от 25 до 150 мм). Вращение барабану передается от электродвигателя посредством малой шестерни 7, насаженной на приводном валу, и зубчатого венца 6 на барабане.
Рис. 3. Шаровая мельница с центральной разгрузкой.
60
Исходный материал загружается в мельницу питателем 8 через
левую полую цапфу, снабженную сменной загрузочной воронкой 9.
Измельченный материал разгружается через правую цапфу, футерованную разгрузочной воронкой 10.
Барабан изготовляется сварным или клепаным из толстой листовой стали. На оба конца барабана приклепываются или привариваются стальные обработанные фланцы для прикрепления торцовых крышек. Иногда барабан изготовляют литым из стального чугуна
или стали с фланцами на концах. В мельницах малых размеров, где
диаметр разгрузочной цапфы недостаточен для введения футеровки
внутрь мельницы, на барабане устраивается один или два диаметрально расположенных люка 11. Торцовые крышки с пустотелыми цапфами отливаются из чугуна или стали в зависимости от размеров мельницы. Торцовые крышки к фланцам барабана мельницы крепятся болтами. Для уплотнения соединения болтов и уменьшения нагрузки на
них предусмотрен кольцевой выступ. Разгрузочная цапфа устраивается несколько большего диаметра, чем загрузочная, для создания уклона пульпы в мельнице. Край разгрузочной воронки 10 имеет форму
раструба.
У мельниц малого размера приводной вал вращается от электродвигателя через ременную или клиноременную передачу. У мельниц большого размера, если применяется электродвигатель с большой
частотой вращения (750–1000 об/мин), устанавливается редуктор, а
при применении тихоходного электродвигателя вал последнего соединяется с приводным валом мельницы через муфту. Приводной вал
с малой шестерней изготовляется из кованной стали. Подшипники
приводного вала располагаются на фундаментной плите, являющейся
опорой для одного коренного подшипника.
Конструкция футерованных плит барабана должна допускать легкую установку и смену их. Обычно плиты изготовляются из чугуна
или марганцовистой и хромистой сталей. Литая марганцовистая
сталь применяется при больших нагрузках шаров большого диаметра.
Толщина футеровочных плит принимается от 50 мм для малых до
130–150 мм для больших мельниц. Профили футеровочных плит показаны на рис. 4. Футеровки, показанные на рис. 4а, б и в, состоят из отдельных плит, прибалчиваемых непосредственно к барабану. Футеровка, показанная на рис. 4г, укрепляется на барабане стальными полосами. Футеровка последней конструкции легко устанавливается на
месте.
61
Рис. 4. Профили футеровочных плит барабана мельницы:
а – внахлестку; б – волнистая; в – брусковая; г – сталедеревянная.
В последние годы освоено производство резиновой футеровки
для шаровых мельниц. Установлено, что применение резиновой футеровки рационально в мельницах II и III стадии измельчения, в которых
используются шары диаметром меньше 80 мм. В этом случае применение резиновой футеровки заметно снижает эксплуатационные расходы. Масса резиновой футеровки на 80–85 % меньше, срок службы в
2–3 раза больше и время перефутеровки меньше соответствующих
показателей стальной футеровки. Кроме того, сильно снижается уровень шума при работе мельниц.
На рис. 5 показан способ крепления резиновой футеровки на
внутренней поверхности барабана мельницы. Резиновые футеровочные листы 1 изготовлены с уступами. При укладке листов между ними
образуются по всей длине барабана канавки, в которые вставляются
резиновые брусы-лифтеры 2. Последние имеют Т-образную прорезь
для установки прижимной скобы 3. Болты прижимной скобы своей
нарезной частью выходят на внешнюю поверхность барабана мельницы и, затягивая на ней гайки, закрепляют футеровку на барабане. Тор62
цовые крышки мельниц также футеруют резиновыми плитами. Разгрузочную решетку и пульпоподъемники делают резиновыми.
Толщина резиновой футеровки барабана колеблется от 50 до 80 мм.
3
Рис. 5. Резиновая футеровка.
Для питания мельниц применяются барабанные, улитковые и
комбинированные питатели.
Барабанный питатель (рис. 6) представляет собой цилиндроконическую камеру, открытую с обеих сторон и снабженную внутренней спиральной перегородкой для подачи измельчаемого материала в мельницу через загрузочную цапфу. Корпус питателя 1 отливается из чугуна или сваривается из стальных листов. Со стороны загрузки материала к корпусу болтами крепится крышка 2, имеющая
форму усеченного конуса с круглым отверстием в меньшем основании
для приема материала. Между корпусом и крышкой устанавливается
диафрагма 3 из листовой стали с секторным отверстием для пропуска
материала на спираль корпуса. Питатель крепится болтами к загрузочной цапфе барабана мельницы. Барабанные питатели применяются
для загрузки материала крупностью до 70 мм на уровне оси мельницы.
1 3
Рис. 6. Барабанный питатель.
63
Улитковый питатель (рис. 7) представляет собой спиральной
формы черпак с круглым отверстием в боковой стенке по оси вращения для выпуска зачерпываемого материала в мельницу. Питатель
болтами крепится к цапфе барабана мельницы так, чтобы отверстия
цапфы и питателя совпадали. Корпус питателя 1 изготовляется сварным из листовой стали или отливается из легированного чугуна. На
конце черпака питателя крепится сменный козырек 2 из марганцовистой стали или легированного чугуна. Внутренняя поверхность питателя футеруется стальными листами. Улитковые питатели изготовляются одно-, двух- и трехчерпаковыми. Поперечное сечение между
спиралями питателя прямоугольное и имеет достаточные размеры для
свободного прохождения шаров максимального диаметра. Улитковые
питатели позволяют загружать измельчаемый материал с более низкого уровня, что дает возможность устанавливать мельницы в замкнутом
цикле с классификаторами.
Рис. 7. Улитковый питатель.
Комбинированный питатель (рис. 8) применяется для загрузки
мельницы одновременно кусковым материалом и песками классификатора. Большое преимущество комбинированного питателя заключается в том, что крупнокусковой материал попадает в мельницу, минуя
загрузочную коробку для черпака улитки. Это предотвращает заклинивание крупных кусков между черпаком и стенками или днищем коробки, вызывающее распор коробки и дополнительные усилия в питателе и крепежных болтах.
64
Рис. 8. Комбинированный питатель:
1 – корпус; 2 – черпак; 3 – козырек черпака; 4 – крышка.
65
Лабораторная работа № 5
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ФЛОТАЦИОННЫХ
МАШИН
Введение
На обогатительных предприятиях применяют разные типы флотационных машин. Флотация – процесс разделения тонковкрапленных
и тонкоизмельченных материалов полезных ископаемых. В настоящее
время широкое промышленное применение получила пенная флотация.
В основу классификации флотационных машин положен наиболее важный признак – способ аэрации в них пульпы, в соответствии с
чем они делятся на механические, пневмомеханические (комбинированные) и пневматические.
К машинам механического типа, или с самоаэрацией, относятся
такие, в которых воздух из атмосферы засасывается вследствие механического воздействия на пульпу лопаток главного органа машины
(аэратора) и эжектирующего действия пульпы при ее протекании через межлопаточные каналы аэратора.
В пневмомеханических машинах воздух частично или полностью
подводится от внешнего источника, как правило, под низким давлением. Перемешивание пульповоздушной смеси в них осуществляется так же, как в машинах механического типа.
К пневматическим машинам относятся такие, у которых общим
признаком является способ аэрации и перемешивания пульпы: только
за счет введения сжатого воздуха от специальных воздухоподающих
устройств низкого, среднего и высокого давления (воздуходувки,
компрессоры и т. д.).
Флотационные машины по движению в них пульпы делятся на
камерные и прямоточные.
Цель работы
Цель выполнения лабораторной работы – приобретение студентами знаний по устройству и принципу действия, современных флотационных машин, применяемых на обогатительных фабриках.
66
1. Механические флотационные машины
Механические флотационные машины получили широкое применение в начальный период освоения флотации углей.
1.1. Флотационная машина ФМ-2,5
Флотационная машина ФМ-2,5 собирается из отдельных двухкамерных секций, число которых в зависимости от характеристики угля
и требуемых результатов процесса достигает четырех. Форма камер
прямоугольная, имеет сварной корпус 5, в верхней части которого
расположен кронштейн 15 с закрепленным на нем электродвигателем
16 и станиной подшипникового узла блока аэратора.
Импеллер 7, укрепленный
на вертикальном валу 3, приводится во вращение индивидуальным электродвигателем
16 через клиноременную передачу 1 и шкив 2. Камеры машины успокоительными решетками делятся на две части:
нижнюю, или аэрационноагитационную, в которой осуществляется засасывание воздуха, диспергирование и смешение его с пульпой; и верхнюю, где в основном происходит минерализация поверхности воздушных пузырьков или
образование
флотационных
комплексов, а также накоплеРис. 1.1. Флотационная машина ФМ-2,5. ние и удаление их в виде флотационной пены.
Воздух в камеру поступает двумя путями. По первому, основному, между вертикальной трубой 10 и валом 3, что обусловлено внутрикамерной циркуляцией части пульпы через отверстия 11 в трубе,
достигаемой воздействием на пульпу верхних лопаток вращающегося
импеллера. Второй путь обусловлен эжектирующим действием пульпы, поступающей в приемный карман 13 и далее по горизонтальной
всасывающей трубе 9 под импеллер. Таким образом, пульпа на выхо67
де из межлопаточных каналов импеллера аэрируется и выбрасывается
в камеру 8. Затем пульповоздушная смесь проходит успокоительные
решетки и ребра крестовины, предназначенные для устранения вихревых движений пульпы в верхней части камеры.
В нижней части камеры над импеллером размещается надимпеллерный стакан с диском 6, являющийся частью крестовины с ребрами.
Крестовина концами своих ребер располагается на специальных четырех кронштейнах с болтами, с помощью которых устанавливается в
горизонтальном положении.
Болты, кроме того, позволяют регулировать зазор между диском и
импеллером, что существенно влияет на количество засасываемого
импеллером воздуха.
На задней стенке камеры расположена отбойная плита 17, изменяющая направление движения пульповоздушной смеси в сторону
разгрузки пенного продукта, что способствует накоплению пенного
слоя в передней части камеры и продвижению его к порогу машины.
Уровень пульпы в каждой камере регулируется поднятием и
опусканием шибера 12 с помощью штурвала 14. Перетекание пульпы
в следующую камеру осуществляется через промежуточный карман.
Пена удаляется на одну сторону под действием двойного лопастного
пеногона 4 и далее, в зависимости от ее свойств, направляется или на
пеногашение, или прямо на фильтрацию.
В нижней части каждой флотационной камеры на торце горизонтальной всасывающей трубы предусмотрено отверстие с пробкой
18 для освобождения камеры от пульпы для выполнения ремонтных
работ или профилактического осмотра.
Рис. 1.2. Импеллер флотационной машины ФМ-2,5.
Главный рабочий орган машины – импеллер (рис. 1.2). В конструктивном отношении представляет собой аналогию рабочего колеса центробежного насоса и состоит из плоского 1 и конического 2
дисков, между которыми размещены лопатки 3.
68
На плоском верхнем диске имеются шесть укороченных по высоте лопаток 4, которые при вращении импеллера выбрасывают в камеру пульповоздушную смесь. Недостатки машины ФМ-2,5 – высокий
расход электроэнергии, малая аэрационная способность.
1.2. Флотационная машина ФМ-4
Флотационная машина ФМ-4 (рис. 1.3) состоит из секций, соединенных между собой посредством межкамерных шиберных устройств.
Корпус каждой секции разделен на две камеры, где происходит равномерное распределение воздуха.
Рис. 1.3. Флотационная машина ФМ-4.
Корпус каждой секции имеет приемный карман 1, где над ним
размещён привод пеногона 3 с цепной передачей 2. В верхней части
каждой камеры размещён корпус 4 вала аэратора, которому передаётся крутящий момент посредством клиноременной передачи 5 от привода 7, закрытого сверху ограждающим кожухом 6. В камере машины,
со стороны вывода отходов, предусмотрено шиберное устройство 8
для регулирования уровня пульпы. Движение шиберной заслонки
вверх и вниз осуществляется штурвалами.
По обе стороны бортов каждой камеры смонтированы пеногоны
скребкового типа 9, расположенные над ванной машины, где в её донной части размещены статоры 11 и импеллеры 12, закреплённые на
валу 13.
В нижней части каждой камеры имеется пробковый кран для выпуска пульпы при необходимости ремонта и осмотра машины.
В случае необходимости дополнительно подаётся сжатый воздух
от воздуходувки.
69
1.3. Флотационная машина МФУ2-6,3
Особенностями флотационной машины МФУ2-6,3 являются:
- двухстадийный принцип аэрации пульпы;
- полное разделение зон аэрации и флотации, позволяющее создать различный гидроаэродинамический режим, соответствующий
оптимальному технологическому режиму в каждой из этих зон;
- стабильная и достаточно высокая аэрационная характеристика;
- наличие восходящих потоков пульпы в камере, интенсифицирующих процесс всплывания минерализованных комплексов;
- прямоточное движение пульпы в камере, которое позволяет снизить расход электроэнергии.
Флотационная машина МФУ2-6,3 (рис. 1.4) состоит из последовательно расположенных секций, состоящих из двух камер 2, соединенных между собой переливным карманом с отверстием 6 для перетекания пульпы в следующую камеру. Двусторонний пеногон 11 с шарнирно подвешенными лопатками приводится в движение приводом 1.
На блоки-аэраторы 3 и их индивидуальные приводы вращающий момент передаётся от электродвигателя 5, который закрыт ограждением
привода 4. При этом от индивидуального привода блоков-аэраторов 3
по валу с кожухом 12 крутящий момент передаётся на центральный
импеллер 13 и осевой импеллер 15, которые размещены в статоре 16.
В донной части двух камер 2 размешены пробка 7 и успокоитель 8.
Пульпа из приемного кармана 10 через отверстие для прохода пульпы
9 поступает в камеру 2.
Рис. 1.4. Флотационная машина МФУ2-6,3.
70
В каждой камере машины имеется по два блока-аэратора
(рис. 1.5а), которые состоят из центробежного 8 и осевого 6 импеллеров, расположенных на общем валу 10, центральной трубы 9
с отверстием для воздуха 11. Импеллеры помещены в аэрационную
камеру 5, изолирующую зону агитации и аэрации во флотационной камере и создающую этим более благоприятные условия для
всплывания флотационных комплексов. Верхняя часть аэрационной
камеры представляет собой крышку с лопатками, выполняющую роль
статора 3.
а
б
Рис. 1.5. Блок-аэратор (а) и центробежный импеллер (б)
флотационной машины МФУ2-6,3.
В машине осуществляется послойный принцип аэрации пульпы
на уровне центробежного и осевого импеллеров благодаря конструкции центробежного импеллера (рис. 1.5б), который состоит из лопатки
1, верхнего диска 2, кольцевой щели для поступления воздуха 3, коль71
цевой щели для поступления пульпы из камеры 4, отверстия для поступления пульпы 5 и нижнего диска 6.
Принцип действия машины заключается в следующем. Пульпа из
приемного кармана (рис. 1.4) через отверстие поступает в камеру и
подвергается аэрации двумя блоками-аэраторами, непосредственно к
которым пульпа подводится по двум путям: к нижней части центробежного импеллера (рис. 1.5) с помощью пульповода 7, а к верхней
части через кольцевые отверстия между диском импеллера и статора 2, а также между диском импеллера 1 и центральной трубой 9.
Здесь пульпа аэрируется и затем поступает на осевой импеллер.
В осевом импеллере пульповоздушная смесь равномерно смешивается с частью неаэрированной пульпы и выбрасывается во флотационную камеру через успокоитель (рис. 1.4) с перфорированной поверхностью, обеспечивающий более спокойный отвод пульповоздушного потока.
Последний поступает в камеру в виде восходящего веера с небольшой скоростью, благодаря чему минерализованные комплексы
всплывают в подпенный слой.
Для аэрации верхнего слоя пульпы в камере и стабилизации работы осевого импеллера часть высоко насыщенной воздухом пульпы
выбрасывается через щели в перфорированном листе 4 (рис. 1.5) аэрационной камеры непосредственно во флотационную камеру.
Пенные продукты удаляются из машин с обеих сторон двухрядным пеногоном. Пульпа из камеры в камеру поступает через отверстие 6 в стенке камеры (рис. 1.4), а выпускается перед ремонтом и
осмотром из камеры через отверстие с пробкой 7.
Машина МФУ2-6,3 выпускается в четырех-, шести- и восьмикамерном исполнении.
В машинах с длинным фронтом предусматривается установка
двух карманов с шиберными устройствами для поддержания заданного уровня пульпы в камерах.
Для прямоточных машин установка только одного устройства в
последней камере (шестой или восьмой) оказывается недостаточной
вследствие весьма существенного гидравлического уклона, не позволяющего обеспечивать требуемый общий уровень по всему фронту
машин.
Техническая характеристика механических флотационных машин
приведена в табл. 1.1.
72
Таблица 1.1
Техническая характеристика механических
флотационных машин
Параметр
Производительность:
– по твёрдому, т/ч
– по пульпе, м3/ч
Камеры:
– объём, м3
– число, шт.
– глубина, мм
Электродвигатель
(мощность на камеру), кВт
Импеллер:
– диаметр, мм
– частота вращения, 1/мин
Габарит, мм:
– длина
– ширина
– высота
Масса, кг
ФМ-2,5
Тип машины
ФМ-4
ФМ-6,3 МФУ2-6,3
9–15
60–100
16–20
95–140
40
450
50
450
2,5
6–8
1 500
4
4–5
1 300
6,3
6
1 430
6,3
6
1 430
8
10
28
30
650
310
600
270
400
735
400
580
8 300
2 400
3 300
20 300
8 414
2 820
2 600
9 000
14 370
3 070
2 990
20 673
14 730
3 500
3 040
26 800
Усовершенствованные машины МФУ-6А и МФУ-12А снабжены
новым импеллером, который представляет собой три конусообразных
диска, между ними расположены шесть вертикальных лопаток. Благодаря такой конструкции потоки пульпы от импеллера направляются не
параллельно дну камеры, а в сторону днища по диагонали. Для повышения эксплуатационной надежности машин основные рабочие узлы
машин, работающие в условиях интенсивного агрессивного воздействия (истирания и коррозии): импеллеры, статоры, днища и нижняя
часть камер, лопасти пеноснимателя – изготовляют из износостойких
материалов и сплавов, футерируют защитной плиткой из каменного
литья.
2. Пневмомеханические флотационные машины
Преимуществом пневмомеханических машин по сравнению с
машинами механического типа (с самоаэрацией) является их высокая
аэрационная способность в сочетании с возможностью ее регулировки
73
в широком диапазоне. В этих машинах аэрация пульпы достигается
посредством ее механического перемешивания с одновременной подачей воздуха под давлением. Пневмомеханические машины имеют
глубокие камеры.
2.1. Пневмомеханическая флотационная машина ФПР-40
Пневмомеханическая машина типа ФПР-40 (рис. 2.1а) состоит из
импеллера 1, диспергатор-статора 2, камеры 3, коллектора воздуха 4,
затвора 5, корпуса подшипников 6, вала ротора 7, который вращается
электродвигателем 8 через клиноременную передачу, пеногона 9.
а
б
Рис. 2.1. Блок-камера пневмомеханической флотационной машины
ФПР-40 – а; импеллер – б.
Импеллер пневмомеханической флотационной машины ФПР-40Б
(рис. 2.1б) состоит из диспергатора 1, импеллера 2, вала импеллера 3 и
корпуса подшипника 4.
В пневмомеханических машинах (рис. 2.1б) сжатый воздух подается через радиальные отверстия полого вала 3 в подимпеллерную
зону пальчикового импеллера 2. Пневмомеханические блоки не приспособлены для приема циркулирующих продуктов.
Для ликвидации застойных зон пены и ускорения ее продвижения
к порогу задняя стенка камер пневмомеханических и механических
машин наклонена а сторону пеногона 9.
74
Подшипники (роликовые конические) вала импеллера имеют
двойное дублированное манжетное уплотнение. Нижний подшипник
должен работать как опорный.
Машины с односторонним съемом пены изготовляются в правом
и левом исполнении.
2.2. Пневмомеханическая флотационная машина ФПМУ-6,3
Машина ФПМУ-6,3 прямоточная. Главное отличие этой машины,
как и других пневмомеханических машин, заключается в принципе
подачи воздуха и конструкции блока-аэратора.
Исходная пульпа через приемный карман поступает в первую камеру машины, подвергается аэрации и далее через переливные окна в
поперечных стенках подается в следующую камеру, в которой процесс повторяется.
Образовавшаяся минерализованная пена удаляется пеноснимателем, а уровень пульпы регулируется шиберным устройством.
Сечение переливного окна изменяется фиксацией шибера в нужном положении.
Машина ФПМУ-6,3 (рис. 2.2) состоит из приемного кармана 1,
привода пеносъема 2, камеры 3, патрубка для подвода воздуха 4, электродвигателя 5, пробки 6, блок-аэратора 7 и конуса 8.
а
б
Рис. 2.2. Пневмомеханическая флотационная машина ФПМУ-6,3 – а
и её блок-аэратор – б.
75
Исходная пульпа поступает в приемный карман 1 и через него в
камеру 3 под конус 8, а затем подаётся в аэратор 7, в который под давлением подаётся воздух от патрубка 4.
Для отделения зоны транспортирования пульпы от зоны агитации
и создания восходящих потоков в машине установлены конусы 8 (из
двух полуконусов). Крутящий момент к аэратору передаётся по клиноремённой передаче от электродвигателя 5. Привод пеносъема 2
обеспечивает работу пеногона.
Блок-аэратор (рис. 2.1б) состоит из корпуса 4, в котором расположен полый вал 3. На вал насажен шкив 1. Внутренняя полость корпуса является воздушной коробкой, из которой через отверстия 11,
центральный канал полого вала, и радиальные отверстия 10 воздух
поступает в ступицу осевого импеллера 8, заключенного в трубу 9.
Отверстия осевого импеллера служат для равномерного распределения воздуха в полости конического пальцевого импеллера 6. Воздух в
корпус подводится через патрубок 2. Кроме того, предусмотрена возможность подачи воздуха через патрубок фурмы 7 непосредственно
на лопатки осевого импеллера. Вокруг пальцевого импеллера установлен статор 5 с укороченными лопатками, улучшающими диспергирование воздуха и способствующими снижению турбулентности
пульпы в камере.
Сочетание в блоке-аэраторе центробежного пальцевого и осевого
импеллеров позволило добиться эффективного диспергирования
большого количества воздуха и удовлетворительного распределения его по всему сечению камеры.
Технические характеристики флотационных пневмомеханических
машин приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1.
Технические характеристики флотационных
пневмомеханических машин
Тип машины
Параметр
Пропускная способность, м3/мин–1
Вместимость камеры, м3
(пред. отклонение ±5 %)
Мощность электродвигателя привода
аэратора, кВт, не более
Число камер, шт.
76
ФПМУ-6,3
ФПР-40
10
40
6,3
40,0
15
6–8
55
4–8
3. Пневматические флотационные машины
Машины этого типа наиболее просты и надежны в эксплуатации,
требуют небольших капитальных затрат, имеют высокую степень
аэрации, легко регулируемую в необходимых для процесса пределах.
Пневматические флотомашины являются перспективным типом
оборудования для обогащения тонких частиц. Конструирование их
проводится в направлении повышения удельной производительности,
уменьшения энергоемкости, упрощения конструкций, сокращения
производственных площадей и осуществления оптимальной аэрации.
Флотационная пневматическая машина ФППМ-40
Пневматическая флотационная машина ФППМ-40 имеет камеру
объемом 40 м3 (сечение 2,2 х 4,4 м, высота 5,5 м).
Общий вид камеры приведен на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Флотационная противоточная пневматическая
машина ФППМ-40.
Пневматическая флотомашина ФППМ-40 состоит из камеры 3,
где в нижней её части расположены диспергаторы воздуха 1, а над
ними успокоительные решетки 2, над которыми размещены распределители питания 5 и 6. Вдоль борта камеры 3 с одной стороны расположен приемник пенного продукта 4, а у противоположного борта поплавок 7, шиберная заслонка 8 и шиберный карман 9.
77
В машине ФППМ-40 применяется для стабилизации уровня пульпы система прямого регулирования. Камера, в которой находится поплавок 7, соединена трубопроводом с шиберным карманом 9. Поплавок 7 соединен с шиберной заслонкой 8 при помощи кинематических
тяг. При увеличении или уменьшении расхода пульпы по питанию
уровень в камере 3 изменяется, что сопровождается изменением уровня в поплавковой камере. Поплавок 7 перемещается и с помощью
кинематических тяг передает вращение шиберной заслонке 8 в ту
или другую сторону, обеспечивая стабилизацию уровня пульпы в
камере 3.
Пневматические флотационные машины ФППМ-40, основаны на
принципе противоточного движения пульпы и воздуха. При скорости нисходящего потока пульпы 2 см/с и средней крупности
пузырьков 1,5–2,5 мм относительная скорость составляет примерно
10–12 см/с, что соответствует оптимальным условиям соударения.
Противоток пульпы и воздуха приводит к снижению групповой скорости всплывания пузырьков, это удлиняет время пребывания их в
машине, повышает коэффициент использования воздуха и производительность единицы объема машины.
В колонне, в связи с отсутствием перемешивающих устройств с
низкой турбулентностью потоков пульпы, инерционные силы, разрушающие комплекс минерал – пузырек, незначительны.
Воздух является основным рабочим элементом флотационной системы, поэтому процессы аэрации определяют технологические и
конструктивные параметры машин. Тип диспергатора воздуха: резиновые трубки средней твёрдости (1КЩ) размером 10 х 2 мм, перфорированные (число отверстий 60 на 1 см длины).
Аэрированность пульпы обусловливается распределением воздушных пузырьков по крупности, скоростью их движения, расходом
воздуха, направлением и скоростью движения пульпы, процессами
выделения газа из раствора.
Приведенные скорости равны, см/с: пульпы 0,3; воздуха 6–10;
промывной воды 0,1–0,15. Увеличению извлечения шламов способствуют тесный контакт частиц с пузырьками и микротурбулентность.
Подача реагентов-пептизаторов существенно улучшает показатели флотации сверхтонких шламов в насадочной колонне. Для высокоминерализованных углей оптимальная степень измельчения определяется крупностью вкрапленности минеральных зерен.
Техническая характеристика пневматических флотационных машин приведена в табл. 3.1.
78
Таблица 3.1
Техническая характеристика пневматических
флотационных машин ФППМ-40
Параметры
Величина
Производительность
– по пульпе, м3/ч
– по твёрдому материалу, т/ч
600–800
70–100
Общая ёмкость машины, м3
40
Число камер
2
Удельный расход электроэнергии, кВтч/т, не более
2
Расход воздуха на камеру, м /м
2
3
3
Тип пеноснимателя
С шарнирно
подвешенными
скребками
Давление сжатого воздуха, кПа
80
Габарит, мм:
– длина
– ширина
– высота
9 500
4 070
6 600
Масса, кг (не более)
22 000
Комплекс флотационной установки включает 2 камеры машин,
2 контактных чана, расходомер и плотномер пульпы, воздуходувку,
дозаторы реагентов.
К числу преимуществ противоточных машин относятся:
– малый расход электроэнергии (определяемый только мощностью двигателя воздуходувки);
– небольшие капитальные затраты;
– уменьшение площади, необходимой для установки (30 % от
площади, занимаемой другими машинами той же производительности);
– большой аэрируемый объем;
– возможность регулирования расхода и дисперсности воздуха.
Следует отметить также повышение селективности флотации в
колонных машинах за счет большего, чем обычно, использования
процессов, происходящих в пенном слое.
79
Лабораторная работа № 6
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ
Введение
Выбор метода обезвоживания зависит от характеристики обезвоживаемого материала (степени обезвоженности, гранулометрического
и минералогического составов) и требований к конечной влажности.
На обогатительных фабриках в основном применяются следующие методы обезвоживания:
- дренирование – естественное стекание воды под действием собственного веса. Этот метод обезвоживания осуществляется на подвижных и неподвижных грохотах, в элеваторах;
- центрифугирование – обезвоживание в центробежном поле,
осуществляемое в фильтрующих и осадительных центрифугах;
- фильтрование через пористую перегородку под действием перепада давлений по обеим сторонам фильтровальной перегородки, создаваемого с помощью вакуума (вакуум-фильтр) или избыточного
давления (фильтр-пресс);
- термическая сушка.
На обогатительных фабриках наиболее часто применяются фильтрующие центрифуги с вибрационной выгрузкой осадка и шнековой
выгрузкой; осадительные и осадительно-фильтрующие центрифуги.
Для обезвоживания суспензий флотационного концентрата различных марок углей и антрацитов и, в некоторых случаях, необогащенных шламов крупностью 0–1,5(2) мм наибольшее распространение получили дисковые вакуум-фильтры и фильтр-прессы.
Цель работы
Цель выполнения лабораторной работы – приобретение студентами знаний по устройству и принципу действия современных машин
и оборудования для обезвоживания продуктов обогащения, применяемых на обогатительных фабриках.
1. Центрифуги
80
Для разделения суспензий широко применяются центрифуги.
Процесс разделения происходит под действием центробежной силы,
развиваемой во вращающемся поле. В отстойных центрифугах центробежная сила способствует интенсификации отстоя твердой фазы, а
в фильтрующих – прохождению фильтрата через фильтрующий материал. Многие барабанные центрифуги могут работать и как отстойные, и как фильтрующие.
Основные элементы центрифуг – вращающиеся с большой скоростью роторы. Центробежная сила, возникающая при движении тела по
криволинейной траектории и направленная от центра кривизны по радиусу, возрастает с повышением частоты вращения.
В простейшем виде центрифуга представляет особой цилиндрический или конический ротор, вращающийся вокруг горизонтальной
или вертикальной оси. Он выполняется со сплошными стенками (осадительное центрифугирование), или эти стенки имеют отверстия для
прохода жидкой фазы (центробежная фильтрация).
Процесс центробежной фильтрации можно разделить на три самостоятельных стадии: формирование слоя твердого осадка, его
уплотнение и удаление из образовавшихся здесь пустот жидкости,
удерживаемой капиллярными и (частично) молекулярными силами.
При предварительном обезвоживании от продукта отделяется основное количество воды вместе с тонкозернистыми шламами, а при
окончательном – влажность материала доводится до требуемых кондиций, обусловленных нормами или государственными стандартами.
Цикл работы центрифуг включает: разгон ротора, наполнение барабана, центрифугирование, промывку осадка, его сушку, торможение
ротора до полной остановки, удаление осадка и восстановление фильтрующей перегородки. Продолжительность перечисленных операций
устанавливается в зависимости от свойств суспензии и конструкции
центрифуги. Отстойные центрифуги со съемом осадка на ходу имеют
практически неограниченный по времени цикл работы.
1.1. Центрифуги фильтрующие со шнековой выгрузкой осадка
Вертикальные фильтрующие центрифуги со шнековой выгрузкой
осадка типа ФВШ снабжены коническим фильтрующим ротором и
применяются для обезвоживания мелкого каменного угля и других
мелкозернистых материалов класса 0…13 мм. Центрифуга типа ФВШ
(рис. 1.1) состоит из рамы 1, дифференциального редуктора 2, полой
81
гильзы 3, конуса 4, крестовины 5, цен- трального вала 6, фильтрующего ротора 7, лопастей шнека 8, разбрасывающей крышки 9, шкива 10,
шкива ротора электродвигателя 11, крепления лопастей 12, кожуха с
резиновой футеровкой 13, приводного электродвигателя 14 и маслонасоса 15.
Рис. 1.1. Центрифуга типа ФВШ.
Электродвигатель 14 посредством шкива его ротора 11, клиноременной передачи и шкива 10 вращает разбрасывающую крышку 9
и корпус шнека с креплениями 12, где к ним соединены лопасти шнека 8, а также, с ними связанный, вращается и центральный вал 6 с ведущей шестерней в дифференциальном редукторе 2.
Ведущая шестерня в дифференциальном редукторе 2 вращает передаточные (паразитные) шестерни, которые, в свою очередь, вращают шестерню, связанную с полой гильзой 3, которая закреплена вверху с конусом 4, который в нижней его части закреплён на крестовине
5, связанной прочно с фильтрующим ротором 7.
Таким образом, вращение передается вначале шнеку, с креплениями 12, где к ним соединены лопасти шнека 8, а затем от шнека, при
помощи простой дифференциальной передачи, фильтрующему ротору 7 центрифуги. Исходный продукт подается в питающий патрубок и
через него на распределительную крышку 9, где центробежной силой
отбрасывается на фильтрующую поверхность ротора 7. Осадок удаляется шнеком в пространстве, где движутся лопасти шнека 8, а фугат
выбрасывается центробежными силами на кожуха с резиновой футеровкой 13 и далее за пределы центрифуги по кольцевому сборнику.
82
Главным узлом всех фильтрующих центрифуг, в том числе шнековых, являются сита, на поверхности которых происходит отделение
влаги от угля.
Поверхность фильтрующего ротора либо выполняется из отдельных сегментов (карт), набранных из профилированной стальной проволоки, либо изготовляется методом непрерывной навивки профилированной проволоки.
В роторах, набранных из сегментов, расположение щелей в
фильтрующих ситах продольное, зазор между проволоками
0,3–0,4 мм. С наружной стороны ротора, фильтрующие сегменты
скреплены поперечными проволочными кольцами. Основание ротора,
к которому приваривается фильтрующее сито, представляет собой
фланец с болтовыми отверстиями для крепления ротора. К наружной
поверхности ротора приварены кольца, создающие лабиринтные
уплотнения, с помощью которых поток обезвоженного угля отделяют
от фугата. Влажность углей мелких классов со шламом – от 6 до 9 % в
зависимости от производительности и содержания шламов в исходном
продукте. Выход твердого в фугате достигает 10 %.
Техническая характеристика шнековых фильтрующих центрифуг
приведена в табл. 1.1.
Таблица 1.1.
Техническая характеристика шнековых фильтрующих
центрифуг
Параметр
Производительность по исходному материалу, т/ч
Влажность исходного материала, %
Общая влажность осадка, %
Максимальный диаметр ротора, мм
Угловая скорость вращения ротора, мин–1
Угловая скорость вращения шнека, мин–1
Мощность электродвигателя, кВт
Габарит, мм:
длина
ширина
высота
Масса (без комплекта запчастей), кг
Тип центрифуг
ФВШ-950 ФВШ-1320
80–100
130–140
20–25
25–30
7–10
9–12
1 000
1 320
594
585
37
490
480
55
2 950
2 300
1 400
3 655
3 505
2 220
1 795
4 650
Достоинством шнековых центрифуг является эффективное обезвоживание за счет увеличения фактора разделения. Положительное
83
конструктивное отличие данной машины – нижнее расположение редуктора, благодаря чему осуществлена центральная подача материала.
Недостатками шнековых центрифуг являются:
- значительное переизмельчение продуктов обезвоживания;
- большой вынос их в фугат (до 10 %);
- значительный износ скребков шнека, ротора и разбрасывающей
крышки (срок службы их соответственно при обезвоживании каменных углей 2 000, 1 500 и 3 500 ч).
1.2. Центрифуги фильтрующие
с вибрационной выгрузкой осадка
Центрифуги с вибрационной выгрузкой осадка предназначены
для обезвоживания концентрата антрацита класса 0–6 (13) мм с содержанием в исходном материале частиц крупностью 0–0,5 мм до
10 %, концентрата и промпродукта каменного угля класса 0…03
(25) мм с содержанием в исходном материале частиц крупностью
0…0,5 мм до 5 % и других мелкозернистых материалов. Центрифуги с
вибрационной выгрузкой осадка за последнее время широко применяются для обезвоживания угольной мелочи.
Движение осадка по ротору, по которому исходный материал
равномерно распределён, обеспечивается вибрацией ротора с направлением колебаний вдоль его оси, который реализуется с применением
эксцентрикового вибрационного привода с упругим звеном, что обеспечивает стабильность амплитуды колебаний ротора независимо от
величины технологической нагрузки.
Техническая характеристика фильтрующих центрифуг с вибрационной выгрузкой осадка приведена в табл. 1.2.
Вибрационные фильтрующие центрифуги выпускаются с вертикальным и горизонтальным расположением ротора. Положение ротора в пространстве практически не влияет на эффективность работы вибрационных центрифуг. В вибрационных центрифугах
ФВВ-1000, ФВВ-1500, ФВП-1120 и ФГВ-1320 обеспечивается стабильность амплитуды колебаний ротора независимо от технологической нагрузки.
Таблица 1.2
Техническая характеристика фильтрующих центрифуг
84
с вибрационной выгрузкой осадка
Параметр
Производительность по исходному материалу, т/ч
Исходная влажность материала, %
Влажность осадка, %
Максимальный диаметр ротора, мм
Частота вращения ротора, мин–1
Частота колебаний ротора, мин–1
Мощность электродвигателя ротора, кВт
Мощность электродвигателя вибратора, кВт
Габарит, мм:
длина
ширина
высота
Масса, кг
Тип центрифуги
ФВВ-1121 ФВВ-1001
100
не более
100
17–20
17–20
8–9
7
1120
1000
420
420
1 600
1 600
22
22
3
3
3 000
2 200
1 800
3 200
2 895
2 060
1 650
3 475
Центрифуга (непрерывно действующая, вибрационная, вертикальная) НВВ-1000 (рис. 1.2) состоит из загрузочного устройства 1,
вибрирующего ротора 2, электродвигателей 3 и 7, шкива 4, шатуна 5,
коленчатого вала 6, резиновых амортизаторов 8 и 9, наружного кожуха 10, внутреннего кожуха 11, головки возбудителя вибраций 12 и
корпуса головки 13.
Рис. 1.2. Вертикальная вибрационная фильтрующая центрифуга ФВВ-1000.
Вибрирующий ротор 2 центрифуги, опирающийся на диск, в
гнездах которого помещены цилиндрические резинометаллические
85
амортизаторы 8 и 9, расположенные в два кольцевых ряда (по одну и
другую сторону поверхности диска). Нижний ряд амортизаторов 8
расположен между плоскостями диска, с которым соединён вибрирующий ротор 2, и шкивом 4, а верхний ряд амортизаторов 9 связан с
головкой возбудителя вибраций 12 и корпусом головки 13. От электродвигателя 3 вращение ротору передается при помощи клиноременной передачи на шкив 4 и далее через амортизаторы 8 к вибрирующему ротору 2. Одновременно с вращением ротор получает осевые вибрации от электродвигателя 7 через коленчатый вал 6, шатун 5, головку
возбудителя вибраций 12 к вибрирующему ротору 2.
Материал поступает в приёмную воронку и движется по корпусу
головки 13, где сбрасывается в нижнюю часть вибрирующего ротора
2. Фугат, пройдя фильтрующее сито ротора, сливается в пространство
внутри внутреннего кожуха 11, далее за пределы центрифуги. Обезвоженный осадок, выйдя с вибрирующего ротора 2, удаляется в пространство между наружным 10 и внутренним 11 кожухами, а далее за
пределы центрифуги.
Центрифугу устанавливают на резинометаллические амортизаторы, вследствие чего уменьшаются действия динамических сил на перекрытие.
Процесс центробежного фильтрования разделяется на три периода: образование осадка, уплотнение осадка и его механическая сушка.
Первый период представляет собой обычное фильтрование под
давлением (напором), создаваемым центробежной силой.
В течение второго периода осадок, находящийся на внутренней
перфорированной поверхности ротора и являющийся двухфазной системой постепенно уплотняется. Структура осадка в этот период характеризуется более плотным расположением твердых частиц. Сближение частиц связано с уменьшением объема пор осадка и, следовательно, с удалением из них жидкой фазы.
К началу третьего периода осадок становится трехфазной системой, так как его поры частично заполняются воздухом, а жидкость
остается главным образом в местах контактов частиц.
При обезвоживании мелкого концентрата или промпродукта в
фильтрующих центрифугах первый период центробежного фильтрования практически отсутствует, так как в центрифуги поступают уже
предварительно обезвоженные на грохотах продукты. Система смазки
фильтрующих центрифуг с вибрационной выгрузкой осадка такая же,
как у шнековых центрифуг.
86
Вибрационный привод центрифуги НВВ-1000 (рис. 1.3) включает:
коленчатый вал 14 вращающийся в двухрядных сферических роликовых подшипниках 9 и 15, соединен шатуном 7 с головкой возбудителя вибраций. На вал 14 через роликовые подшипники 13 насажан
корпус подшипника шатуна 12, соединенный шарниром 8 с шатуном.
Положение подшипников коленчатого вала и шатуна фиксировано
крышками 10 и 16 и распорными втулками 11.
Рис. 1.3. Вибрационный привод центрифуги НВВ-1000.
Головка шатуна, находящаяся в корпусе головки 6 возбудителя
вибраций, соединена с корпусом через самоустанавливающийся подшипник 5, закрепленный гайкой 2. Корпус головки возбудителя вибраций соединен с внутренним конусом 18 ротора двумя резиновыми
буферами 20, которым сообщается предварительное напряжение между верхним 1 и нижним 17 буферными дисками, натяжными болтами
22 с дистанционными трубками 21. Для центровки вибратора служат
прокладочные шайбы 19. Головка возбудителя вибраций закрыта
крышкой 3, закрепленной на корпусе болтами 4. Повышенная влажность продуктов обезвоживания заставила увеличить фактор разделения и время пребывания осадка в центрифуге ФВП-1120 (рис. 1.4)
87
(центрифуга вибрационная, прямоточная, диаметром 1120 мм), которая отличается от центрифуги НВВ-1000 расположением конического
ротора, обращенного широкой стороной вниз, что упрощает разгрузку
продуктов обезвоживания и фугата.
Рис. 1.4. Центрифуга ФВП-1120.
Центрифуга ФВП-1120 состоит из ротора 1, направленного широкой стороной вниз, вибратора 2, рамы 3, защитного кожуха 4, привода
вибратора 5, основного привода 6, загрузочной воронки 7 и маслосистемы 8.
Исходный продукт поступает в воронку 7, попадает на разбрасывающую крышку 9 и отбрасывается на ротор 1, который одновременно вращается от привода и вибрирует, получая колебательное движение от вибратора 2. Осадок скатывается по ротору вниз, а фугат фильтруется через сито и отводится за пределы центрифуги. Во избежание
износа кожуха установлена футеровка из стальных листов 10.
Эксцентриковый вал передает колебательное движение штоку,
который эти движения передает ротору; последний одновременно получает вращательное движение от электродвигателя через клиноременную передачу на шкив, стойки, тарелку, амортизаторы и разбрасывающую крышку. В вибрационных центрифугах с кривошипношатунным механизмом смазка поступает ко всем подшипникам вибропривода и коренным подшипникам.
Центрифуга (горизонтальна, вибрационная) ФГВ-1320 (рис. 1.5)
состоит из фильтрующего ротора 1, распределительного конуса 2,
блока резиновых амортизаторов 3, электродвигателя привода вра88
щения ротора 4, вибрационного привода 5, электродвигателя привода
вибрации ротора 6, системы циркуляционной масляной смазки 7.
Рис. 1.5. Центрифуга ФГВ-1320.
Исходный продукт поступает в воронку, далее самотёком попадает внутрь распределительного конуса 2 и по нему под действием центробежных сил и вибрации отбрасывается на фильтрующий ротор 1,
который одновременно вращается от привода и вибрирует. Под действием вибрации и центробежных сил исходный уголь равномерно
распределяется по внутренней поверхности ротора 2 и перемещается,
обезвоживаясь в сторону большего диаметра ротора.
Горизонтальное положение ротора центрифуги ФГВ-1320 обеспечило более простую компоновку основных узлов машины, значительно упрощающую ее эксплуатацию, равномерное распределение
исходного угля по внутренней поверхности ротора с помощью раскручивающего конуса, легкий доступ к узлу вибропривода и опорным
подшипникам при их осмотрах и ремонте.
1.3. Центрифуги осадительные и осадительно-фильтрующие
89
Для обезвоживания тонко измельченных продуктов и шламов могут применяться осадительные и осадительно-фильтрующие центрифуги.
Шнековые осадительные центрифуги применяются для обезвоживания тонких необогащённых шламов, флотационных концентратов и, в отдельных случаях, отходов флотации. Для обезвоживания
флотационных концентратов, которые трудно фильтруются, и шламов
применяется осадочно-фильтрующие центрифуги.
Технологические показатели шнековых осадочных центрифуг при
обезвоживании следующие:
- влажность осадка 20–35 %;
- содержание твердого в фугате 25–35 %.
Для повышения срока службы шнековых осадительных центрифуг при обработке антрацитовых шламов и продуктов их обогащения,
обладающих повышенными абразивными свойствами, используются
центрифуги в износостойком исполнении. Для более глубокого обезвоживания флотационных концентратов и шламов с одновременным получением осветленной воды используются осадительно-фильтрующие
центрифуги. Кинематическая схема осадительно-фильтрующей центрифуги построена так, что вращение фильтрующей ступени сообщает не
ротор, а шнековый барабан осадительной ступени.
Принципиальная схема шнековой осадительной центрифуги, предназначенной для выделения из разбавленных суспензий твердой фазы
большей плотности, чем плотность жидкости, приведена на рис. 1.6.
Рис. 1.6. Принципиальная схема шнековой осадительной центрифуги
типа ОГШ.
Шнековая осадительная центрифуга состоит из шкива клиноремённой передачи 1, левого 2 и правого 8 подшипников, на которых
90
вращается барабан 4, оборудованный окнами выгрузки осадка 3.
Внутри барабана 4 вращается шнековый ротор 6, оборудованный загрузочными отверстиями 5, при этом барабан 4 и шнековый ротор 6
связан планетарным редуктором 7, что обеспечивает частоту вращения транспортирующего шнекового ротора 6, отличную от частоты
вращения барабана 4.
В торцевой части барабана 4 имеются окна 9 для слива фугата,
сам барабан 4 заключён в кожух центрифуги 10. Шнек 11 предназначен для транспортирования обезвоженного осадка. Тонко измельченные продукты и шлам для обезвоживания подаются в центрифугу через входной патрубок 15 и питающую трубу 12. Центрифуга крепится
станиной 14 через резиновые амортизаторы 13 к перекрытию, что
снижает передаваемую на него вибрацию.
Суспензия вводится во вращающийся барабан 4 вначале по входному патрубку 15 и через питающую трубу 12, а затем через отверстие
5 в шнековом барабане 6. Под действием центробежной силы суспензия образует в роторе жидкостной цилиндр, геометрические размеры
которого определяются конфигурацией ротора и уровнем сливных
окон.
Твердые частицы, которые под действием центробежной силы
оседают на внутренней поверхности барабана 4, транспортируются к
сужающемуся его концу, вращающемуся соосно с барабаном 4 и шнеком 5. Абсолютная частота вращения транспортирующего шнека отличается от частоты вращения ротора, что обеспечивает перемещение
обезвоженного осадка в сторону окон 3, где происходит выгрузка
осадка. Ра згрузка осадка из барабана происходит в приемную камеру.
Отделенная от твердой фазы жидкость с небольшим содержанием
тонких твердых частиц сбрасывается из ротора через сливные окна 9 в
камеру для приема фугаса.
Привод центрифуги осуществляется посредством клиновых ремней от электродвигателя, установленного на станине. Натяжение ремней регулируется натяжным устройством, которым снабжен двигатель.
Планетарный редуктор передает вращение от ротора шнеку с некоторым уменьшением скорости последнего по сравнению со скоростью ротора. Вследствие этой разницы обеспечивается принудительное перемещение осадка вдоль внутренней поверхности ротора.
Для обеспечения свободы колебаний центрифуги, установленной
на резиновых амортизаторах, и исключения передачи вибраций цен91
трифуги питательной магистрали последняя соединена с трубой загрузки гибкой связью – резиновым шлангом.
Кожух 10 центрифуги сварной из листовой стали, с горизонтальным разъемом вдоль оси машины, внутри разделен перегородками,
образующими зоны выгрузки осадка и приема фугата. Кожух соединен гибкой связью с магистралями отвода фугата и осадка.
Центрифуга
осадительно-фильтрующая
тип
ОГШ-1350Ф
(рис. 1.7) имеет цилиндроконический ротор 1, в цилиндрической части
которого шнек выполнен в виде ленточной спирали, навитой на беличье колесо 13. Редуктор 7 расположен во внутренней полости шнека 2,
а в его конусной части размещены отверстия с насадками 12 для подачи пульпы в ротор 1. На правом 10 и левом 11 подшипниках, опираясь
на них левым фланцем 5 и правой цапфой 4, вращается ротор 1. Подача влажного продукта и шлама для обезвоживания осуществляется в
центрифугу через загрузочную трубу 9, а поток пульпы отслеживается
авторегулятором подачи пульпы 8. Кожух 6 закрывает ротор 1, где в
правой конусной его части соосно ему размещена фильтрующая
вставка 3. В этой части машины размешены все рабочие органы фильтрующей вставки 3, включающие на внешней поверхности ротора загрузочные и разгрузочные окна, для входа и выхода обрабатываемого
продукта. Контактирующие с обрабатываемым продуктом элементы
конструкции защищены абразивостойкими материалами или целиком
выполнены из них.
Рис. 1. 7. Осадительно-фильтрующая центрифуга ОГШ-1320Ф.
92
Привод центрифуги осуществляется посредством клиноремённой
передачи от электродвигателя на шкив ротора. Натяжение ремней
регулируется натяжным устройством, которым снабжен двигатель.
Планетарный редуктор передает вращение шнеку с некоторым
уменьшением скорости последнего по сравнению со скоростью ротора. Вследствие этой разницы обеспечивается принудительное перемещение осадка вдоль внутренней поверхности ротора.
Ротор этой машины состоит из двух ступеней. Фильтрующая ступень, выполненная в виде шпальтового сита с зазором между колосниками 0,2–0,3 мм, которая охватывает коническую часть осадительной ступени.
Такая компоновка сохраняет необходимую длину и объем осадительной ступени ротора, а также облегчает конструкцию фильтрующей ступени за счет снятия нагрузки с подшипниковых опор осадительной ступени.
Технические характеристики шнековых осадительных и осадительно-фильтрующих центрифуг приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Технические характеристики шнековых осадительных
и осадительно-фильтрующих центрифуг
Тип центрифуг
ОГШ-1350
ОГШ1320Ф
Параметр
Ротор:
– максимальный диаметр, м
– общая длина, мм
Угол конусности ступени, градус
– осадительной
– фильтрующей
Максимальная
частота вращения, мин–1
Производительность:
– по пульпе, м3/ч
– по твёрдому, м3/ч
Мощность электродвигателя, кВт
Габарит, мм:
длина
ширина
высота
Масса, кг
93
1 350
1 987
1 320
2 000
15
–
15
15
800
800
250
25–35
160
250
40
160
4 100
3 700
1 830
12 000
4 250
3 655
1 850
11 200
2. Вакуум-фильтры
Вакуум-фильтр ДУ80-2,7/8 (рис. 2.1) состоит из ячейкового вала 3
с закрепленными на нем фильтрующими дисками 4, частично погруженными в ванну 7. Вал опирается на разъемные подшипники скольжения 1. Фильтрующие диски состоят из отдельных секторов 12, прикрепляемых к валу шпильками 14 и бугелями 13.
Рис. 2.1. Вакуум-фильтр ДУ80-2,7/8.
С обоих торцов к валу примыкают распределительные головки 5 с
патрубками 15 для подключения вакуума к зоне фильтрования, патрубками 16 зоны просушки и патрубками 11 зоны отдувки осадка.
Все основные узлы фильтра установлены на общей раме 6, на которой
крепятся также подставки 19 подшипников 1, редуктор 18 и электродвигатель 17 привода вакуум-фильтра.
94
Фильтр снабжен системой мгновенной отдувки обезвоженного
осадка с секторов 12, которая состоит из двух воздухосборников 25,
воздухораспределителей 23 и клапанов 24. Для более полного съема
обезвоженного осадка служат ножи 2.
Для выпуска суспензии из ванны предусмотрены отверстия 9
с пробками 10, положение которых регулируется системой рычагов 8.
Вакуум-фильтр снабжен также системой промывки фильтрующих
дисков, включающей коллектор 20 и перфорированные трубки 21, и
полуавтоматической системой смазки 22 трущихся поверхностей.
Вал фильтра состоит из четырех секций: двух концевых и двух
промежуточных, которые соединяются между собой болтами. Вал полый, двухстенный, между наружной и внутренней стенками имеются
двенадцать каналов – по числу секторов в каждом диске. Диски на валу расположены таким образом, что полость каждого сектора сообщается с одним из каналов вала. Каналы выходят на торцевые поверхности вала, к которым примыкают распределительные головки.
Распределительная головка снабжена патрубками для отвода
фильтрата из зон фильтрования и просушки и подвода сжатого воздуха для отдувки. Диаметры патрубков соответственно равны 200, 200 и
150 мм. Вакуумные патрубки расположены горизонтально, что обеспечивает большую долговечность этих головок. Подвеска головки
осуществляется на цапфе со сферическим подшипником, укрепленным на торцевой части вала.
Наличие двух зон вакуумной системы позволяет при небольших
энергозатратах поддерживать относительно высокий вакуум в зоне
фильтрования, поскольку прососы воздуха в этой зоне минимальны.
При вращении вала фильтра его каналы последовательно совмещаются с соответствующими камерами распределительной головки, поэтому за один оборот в каждом канале вала с закрепленным на нем
рядом секторов осуществляются соответствующие процессы фильтрования и обезвоживания.
Вал фильтра посредине разделен сплошной перегородкой,
предотвращающей переток воздуха от одной распределительной головки к другой, что способствует повышению эффективности фильтрования, просушки и отдувки осадка.
Секторы дисков (рис. 2.2) металлические или пластмассовые, коробчатой формы, образованные обечайкой 1 и перфорированными
стенками 2.
95
Рис. 2.2. Сектор вакуум-фильтра ДУ80-2,7.
В нижней части сектора имеется горловина 3 со штуцером 4, с
помощью которого сектор соединяется с каналом вала. На обечайку
сектора надевается полихлорвиниловый ремень 5 с фигурным сечением, служащий для крепления фильтровальной ткани 6.
Для интенсивной отдувки обезвоженного осадка необходимо хорошее натяжение фильтровальной ткани на перфорированных стенках
сектора. В секторах вакуум-фильтра это обеспечивается зачеканкой
краев сетки и резиновых шнуров 7 в пазы ремня 5.
Распределительная головка вакуум-фильтра, обеспечивающая
раздельный отвод фильтрата из зон фильтрования и просушки, представляет собой литую деталь с тремя камерами:
1) отвода фильтрата из зоны фильтрования;
2) отвода фильтрата и воздуха из зоны просушки;
3) сжатого воздуха.
К внутренней стенке распределительной головки болтами крепится распределительная шайба с отверстиями, определяющими величину зон фильтрования, просушки осадка и его отдувки.
Последовательность операций для фильтра показана на рис. 2.3.
В зоне фильтрования I секторы дисков погружены в ванну с суспензией и находятся под вакуумом. Под действием перепада давлений
фильтрат отсасывается во внутреннюю полость секторов, а твердые
частицы задерживаются на фильтровальной перегородке, образуя
нарастающий по толщине осадок.
96
III
Рис. 2.3. Характеристика работы распределительной головки
вакуум-фильтра ДУ80-2,7.
Мертвая зона II разделяет зоны фильтрования и просушки.
В зоне просушки III секторы дисков выходят из ванны, фильтрат
из них интенсивно сливается в каналы вала. Через осадок под действием перепада давлений просасывается атмосферный воздух, вытесняя из пор оставшуюся влагу.
В мертвой зоне IV прекращается отсос воздуха. Она служит для
разделения зон просушки и отдувки, предотвращения утечки сжатого
воздуха в зону просушки.
В зоне отдувки V каналы вала и сектора соединяются с линией
подачи сжатого воздуха, происходит отдувка обезвоженного осадка.
Назначение мертвой зоны VI то же, что и зоны VI.
Суспензия подается в переднюю часть ванны со стороны разгрузки обезвоженного осадка.
В вакуум-фильтре ДУ80-2,7 применена мгновенная отдувка осадка (рис. 2.4).
Отдувка осадка осуществляется с помощью мембранного клапана
с пневмомеханическим приводом. Клапан устанавливается на воздухосборнике объемом 0,7 м3. Так как вал фильтра разделен перегородкой на две части, то фильтр снабжен двумя аналогичными системами
отдувки, устанавливаемыми с обеих сторон фильтра и присоединяемыми к каждой распределительной головке.
97
Рис. 2.4. Система мгновенной отдувки осадка.
Сжатый воздух от воздуходувки поступает в зону отдувки распределительной головки через воздухосборник 7 и клапан 6, корпус
которого закреплен на воздухосборнике. Клапан жестко соединен с
эластичной диафрагмой 5, которая прогибается под действием сжатого воздуха, поступающего из воздухораспределителя 4. Воздухораспределитель состоит из металлического цилиндра с тремя отверстиями A, Б, В и штока 3 с клапанами 10, которые периодически перекрывают отверстия А, Б, В.
На валу фильтра установлен диск 1 с двенадцатью пластинками 2,
установленными синхронно с секторами фильтрующих дисков. Когда
сектор подходит к зоне отдувки, пластинка 2 отжимает шток 3 воздухораспределителя, в результате чего перекрывается отверстие Б цилиндра и открываются отверстия А и В.
Сжатый воздух поступает в корпус клапана, отжимает мембрану
вниз, при этом клапан 6 открывает отверстие, через которое сжатый
воздух из воздухосборника, а затем через корпус клапана, распределительную головку и канал вала поступает в секторы фильтра. Как только пластинка 2 прошла дальше, шток воздухораспределителя под действием пружины 8 возвращается в исходное положение. Отверстие В
перекрывается и открывается отверстие Б, возвращающее диафрагму в
прежнее положение. Клапан перекрывает доступ воздуха в распределительную головку. Отдувка осадка прекращается.
Ванна фильтра – металлическая, корытного типа, без мешалки с
отверстиями для выпуска суспензии. Со стороны разгрузки осадка
98
имеется коллектор для подвода питания, а с обратной стороны – желоб для отвода переливов.
Привод фильтра расположен на станине и состоит из редуктора
ЦДН-50 и регулируемого электропривода ПМУ10М-2с с электродвигателем постоянного тока П51. Наличие такого привода позволяет
плавно изменять частоту вращения дисков и легко подключаться к
автоматической системе САРФ.
Технические характеристики дисковых вакуум-фильтров приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Техническая характеристика дисковых вакуум-фильтров
Параметр
Тип вакуум-фильтра
ДУ80-2,7
ДУ250-3,75
80
250
Поверхность фильтрования, м
Диаметр дисков, м
2,7
3,75
Число дисков
Число секторов в диске
Расстояние между дисками, мм
8
12
400
14
16
400
0,2–1,2
0,3–1,2
30, 50
Частота вращения дисков, мин–1
–
Частота вращения мешалки, мин–1
Величина зоны, градусы:
– фильтрования
– просушки
– отдувки
Тип отдувки
120
150
36
мгновенная
91
167
40
мгновенная
Давление для отдувки, кПа
5,5–6,0
70
5,0–6,0
70
Ванна
Общая
Общая
Вакуум в зоне фильтрования и просушки кПа:
Привод
Мощность кВт:
привода дисков
привода мешалки
Габариты:
– длина
– ширина
– высота
Масса, кг
Регулируемый механический
3
99
–
8,5
7,5
6 000
3 285
2 950
13 300
9 200
4 380
4 510
35 000
Дисковый вакуум-фильтр ДУ250-3,75, как и вакуум-фильтр
ДУ80-2,7, имеет общую ванну, в передней части которой расположены
карманы для дисков.
По торцам ячейкового вала установлены две распределительные
головки, соединенные с источниками вакуума и сжатого воздуха. Секторы дисков двухдечные, снабжены ловушками против выброса влаги
во внутренние полости во время отдувки (для снижения влажности
осадка).
Система отдувки вакуум-фильтра ДУ250-3,75 такая же, как на вакуум-фильтре ДУ80-2,7. Внутренний диаметр дисков вакуум-фильтра
ДУ250-3,75 больше, чем у серийно выпускаемых фильтров, благодаря
чему без существенного уменьшения полезной площади фильтрования можно увеличить зону фильтрования. Вал фильтра посредине разделен сплошной перегородкой, предотвращающей переток воздуха от
одной распределительной головки к другой, что способствует повышению эффективности фильтрования, просушки и отдувки осадка.
3. Фильтр-прессы
Ленточные фильтр-прессы – электромеханическое оборудование,
предназначенное для механического обезвоживания шламов и суспензий, образующихся на предприятиях угольной промышленности.
Обезвоживание на ленточном фильтр-прессе происходит путем
последовательного фильтрования под действием сил гравитации с последующим отжимом (прессованием) между двумя непрерывно движущимися фильтровальными сетками. Давление на осадок передается
с помощью системы роликов, между которыми зажаты движущиеся
фильтровальные ленты.
Для промывки фильтровальных сеток используется водопроводная или очищенная сточная вода с содержанием взвешенных веществ
до 5 мг/л. Вода подается через специальные форсунки расходом
3–8 м3/ч на погонный метр ленты при давлении 0,5–0,6 МПа.
Основные преимущества ленточных фильтр-прессов:
– обезвоживание в непрерывном режиме;
– низкая энергоемкость процесса обезвоживания;
– возможность оперативного изменения технологических параметров;
– простота в эксплуатации и ремонтопригодность;
– низкий уровень шума при работе оборудования.
100
Технические характеристики ленточных фильтр-прессов приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Технические характеристики ленточных фильтр-прессов
Параметр
Ленточный фильтр-пресс
ЛФ-1800П
WX-3.0G
Производительность, м3/ч
20–30
21–36
Ширина фильтровальных лент, мм
1 800
3 000
Скорость движения лент, м/мин
Мощность привода, кВт
0,6–6
0,6–6
1–14,8
0,5–5,5
Габариты:
длина
ширина
высота
5 500
3 000
3 100
5 108
2 369
3 650
Масса, кг
5 700
12 247
Влажность обезвоженного осадка, %
8–40
25–35
Фильтр-прессы ленточные ЛФ предназначены для непрерывного
механического обезвоживания осадков промышленных сточных вод,
предварительно обработанных флокулянтами.
Применяются в горнорудной, угольной и других отраслях промышленности. В угольной промышленности используются на углеобогатительных фабриках для фильтрования необогащенных угольных шламов.
Высокоэффективное обезвоживание осадка обеспечивается за
счет регулирования скорости лент с помощью преобразователей частоты переменного тока.
Фильтр-прессы ЛФ имеют зоны:
- гравитационного обезвоживания суспензии;
- механического отжима;
- прессования осадка.
Фильтрование осуществляется между двумя бесконечными фильтровальными сетками. Сетки вместе с продуктом проходят через зоны
механического отжима осадка. Контроль и регулирование движения
фильтровальных сеток автоматический.
Аналогичную конструкцию имеют и фильтр-прессы, которые изготавливаются зарубежными фирмами. На современных обогатитель101
ных фабриках Кузбасса нашли значительное применение ленточные
фильтр-прессы WXG фирмы Phoenix с частотным регулированием
электропривода, что обеспечивает возможность регулирования скорости движения ленты.
Ленточный фильтр-пресс WX-3.0G фирмы Phoenix (рис. 3.1) состоит из распределителя питания 1, который имеет регулируемую заслонку 2, обеспечивающую равномерное распределение поданного
для обезвоживания продукта по ширине фильтрующей ленты. В зоне
трубопровода 3, в нижней его части, установлен дренажный поддон 4
гравитационной зоны обезвоживания, а ниже размещёны верхняя
направляющая 5 клиновой зоны с дренажным поддоном 6, закреплённые на сборке 8.
Рис. 3.1. Ленточный фильтр-пресс WX-3.0G фирмы Phoenix.
Нижняя направляющая 7 дренажной зоны, сборка поддона клиновой зоны 9 с регулировкой 10 и поддерживающим роликом 11, закреплены на раме 12. Через кронштейн 13 сильфоном 14 обеспечивается, посредством ролика 15, установленного на нижнем кронштейне
18, натяжение нижнего контура ленты 17. Верхний контур ленты 31, с
помощью ролика 19, производит выгрузку обезвоженного кека, а
скребок 16 очищает поверхность верхней ленты на этом ролике, а
также перед входом на ролик 15.
На раме 12 смонтированы панель управления 20, датчик натяжения ленты 21, отклоняющий ролик 22, электропривод 23 и ряд обжимных роликов 24 и натяжной барабан 25. Верхний контур ленты 31,
102
пройдя блок смыва ленты 26 и огибая отклоняющий ролик 27 в верхней части, проходит натяжной ролик 30, и выходит вновь в зону гравитационного обезвоживания. Вода для смыва с ленты остатков продукта подаётся по водопроводу 28, а удалённая из продукта вода сливается в поддон зоны слива 29.
Подлежащая обезвоживанию пульпа поступает в фильтр-пресс
через распределитель питания 1, выполненный из нержавеющей стали. Распределитель питания имеет регулируемую заслонку 2, обеспечивающую равномерное распределение питания по ширине фильтрующей ленты. Для обеспечения нормального функционирования
фильтр-пресса и протекания процесса обезвоживания пульпа должна
равномерно распределяться по ширине ленты. Недопустимо наличие
на ленте свободных участков, не занятых пульпой. При наличии неравномерности распределения питания следует отрегулировать положение входной задвижки.
Зона гравитационного дренажа является первой ступенью процесса обезвоживания. Для обеспечения хорошего обезвоживания
пульпа должна быть предварительно обработана флокулянтами
(обычно до творожистого состояния). В этой зоне удаляется до 50 %
поверхностной влаги. Механического сжатия пульпы в зоне гравитационного дренажа не происходит.
Началом механического сжатия пульпы происходит в клинообразной зоне. После выхода из зоны гравитационного дренажа пульпа
оказывается между двумя сходящимися фильтрующими лентами.
Угол между лентами может регулироваться для обеспечения максимально эффективного обезвоживания в этой зоне. Желательно отрегулировать этот угол таким образом, чтобы обжим пульпы верхней и
нижней лентами начинался бы как можно скорее после входа пульпы
в клинообразную зону. Оптимальная величина угла между лентами
зависит, таким образом, от толщины слоя пульпы.
Зона сжатия (сдвига) характеризуется усилием сжатия пульпы до
максимальной величины. Усилие сжатия увеличивается при уменьшении диаметра валков. Извилистое движение фильтрующих лент создает сдвигающее усилие, которое дополнительно способствует обезвоживанию пульпы. В этой зоне также может иметь место выдавливание
пульпы через края лент в случае неправильной обработки флокулянтами, загрязнения лент, перегрузки фильтр-пресса и/или неправильно
выбранной скорости лент. Если выдавливание пульпы имеет место
только в зоне сжатия (сдвига), следует уменьшить натяжение лент.
103
Регулирование натяжения верхней и нижней фильтрующих лент
осуществляется путем регулируемой подачи (или выпуска) сжатого
воздуха в сильфонные камеры.
Как верхняя, так и нижняя фильтрующие ленты имеют каждая
свою систему промывки, обеспечивающие удаление с лент загрязняющих частиц. Системы промывки оборудованы самоочищающимися
соплами. В каждой системе предусмотрена встроенная система очистки, которая задействуется поворотом ручного штурвального колеса,
расположенного у края корпуса промывочного узла. Появление черных полосок на лентах или непокрытых полосовых участков в дренажной зоне может быть признаком засорения сопел. В этом случае
следует немедленно провести их очистку.
Как верхняя, так и нижняя фильтрующие ленты имеют каждая
свою систему выравнивания, обеспечивающую точное центральное
положение ленты при ее движении через фильтр-пресс. Выравнивание
ленты осуществляется с помощью выравнивающего валка, который
приводится в действие пневмоцилиндрами.
Система привода состоит из приводного электродвигателя мощностью 5,5 кВт (380 В / 50 Гц / 3 фазы), редуктора и преобразователя
частоты. Один блок привода обслуживает как верхнюю, так и нижнюю фильтрующие ленты. Скорость движения фильтрующих лент
может плавно регулироваться с пульта управления с помощью преобразователя частоты.
Удаление обезвоженного кека с фильтрующих лент осуществляется с помощью специальных скребков. Как верхняя, так и нижняя
лента имеет каждая свой скребок. Скребки должны находиться в легком контакте с поверхностью ленты. Обезвоженный кек должен равномерно сниматься с лент по всей их ширине.
104
Литература
1. Федотов К. В. Проектирование обогатительных фабрик. М.:
Горная книга, 2012.
2. Басов А. Н. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов. Изд. 3-е. М.: Металлургия,
1984.
3. Андреев С. Е., Петров В. А., Зверевич В. В. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1980.
105