Что такое грохочение руды
Грохочение и грохоты
Грохот — одно или несколько вибрационных сит (решёт) для разделения сыпучих материалов по размерам кусков или частиц (фракций).
Грохочению подвергают твердые полезные ископаемые, строительные материалы, абразивные материалы, твердое вторичное сырье, некоторые виды растительного сырья. Среди всех видов материалов, которые подвергаются грохочению, доминируют руды черных и цветных металлов и нерудные полезные ископаемые (уголь, граниты, известняки). По приближенной оценке, ежегодно в мире подвергают грохочению около 2 млрд. тонн твердого сырья.
Разделять по крупности сыпучие материалы, которые представлены частицами различного размера, необходимо для технических целей, когда требуется получить сырье определенного диапазона крупности (варианты «от и до», «не крупнее, чем», «не мельче, чем»). В простейшем варианте в результате грохочения на одном сите получают два продукта – крупный (надрешётный, верхний) и мелкий (подрешётный, нижний).
Операции грохочения, как правило, применяются в связке с процессами дробления (дезинтеграции).
Операции грохочения, как и другие методы сортировки по крупности, применяют в основном для решения следующих задач:
Принцип работы грохотов
Процесс грохочения реализуют с применением специальных машин – грохотов. В горно-перерабатывающей промышленности самыми распространенными грохотами для классификации сухих материалов являются вибрационные машины на пружинных опорах с одной или несколькими прямоугольными просеивающими поверхностями (ситами), установленными в открытом со стороны разгрузки коробе. Если сит несколько, т.е. грохот многоситный, сита располагаются одно под другим, от крупного к мелкому. Вибрация короба обеспечивается дебалансными вибровозбудителями, которые крепятся на коробе грохота и приводятся в движение асинхронными электродвигателями. В настоящее время самой распространенной конструкцией вибрационных приводов (виброблоков) грохотов является посадка двигателя на одном валу с дебалансом. Обычной скоростью вращения двигателя вибропривода является 1000 об/мин., реже 1500 об/мин. Несмотря на то, что известных конструкций вибрационных грохотов существует множество, в современной практике горной промышленности массово используют два основных типа вибрационных грохотов, отличающихся типом колебаний.
Виды грохотов
Инерционные грохоты
Первый, так называемый, инерционный тип грохотов оснащен одним виброприводом, сообщающим грохоту орбитальные колебания в вертикальной плоскости. Для транспортировки материала по ситу короб инерционного грохота устанавливают под углом 7-17 град. к горизонту.
Cамобалансные грохоты
Второй тип грохотов, так называемый самобалансный или самосинхронизирующийся, оснащается двумя виброприводами, работающими в противофазе и создающими прямолинейные колебания короба. Это тип грохотов обеспечивает классификацию и одновременную транспортировку материала по ситу и поэтому может устанавливаться либо горизонтально, либо под небольшим углом к горизонту. Самобалансные грохоты обеспечивают несколько большую точность (эффективность) разделения по крупности и требуют меньшей конструктивной высоты для установки, чем инерционные грохоты, однако потребляют электроэнергии на 10-20% больше.
Для повышения эффективности грохочения руд, содержащих глинистые и мелкозернистые частицы, иногда применяют «мокрое» грохочение с использованием большого количества воды, подаваемой на сито. При этом надо решать проблемы последующего обезвоживания продуктов грохочения и повторного использования воды.
Существует много типов просеивающих поверхностей вибрационных грохотов. Самыми распространенными являются сита с квадратными или прямоугольными отверстиями (ячейками). Сита являются быстро изнашивающимся элементами конструкции грохота. Поэтому их изготавливают из износостойких материалов:
Износостойкость сит растет в приведенном ряду от стали к полиуретану, также в этом ряду растет стоимость сит.
Современные вибрационные грохоты способны перерабатывать сырье крупностью от 300 мм до 0,3 мм. Площадь сит промышленных грохотов варьируется от 0,5 до 20 кв.м. Производительность грохотов в зависимости от их типоразмера и свойств перерабатываемого сырья составляет от 0,3 до 1200 т/час по исходному питанию.
НПК «Механобр-техника» предлагает к поставке грохоты различной конструкции, производительности и площади просеивающей поверхности. Использование большого опыта в производстве агрегатов для грохочения позволяет нам создавать машины, которые отличаются от представленных на российском рынке аналогов более высокой эффективностью работы, длительным межремонтным периодом. Многие вибрационные грохоты нашего производства являются единственными в своем роде устройствами, позволяющими решать сложные задачи. Со всеми типоразмерами грохотов можно ознакомиться в Каталоге оборудования.
Литература:
Блехман И.И. Теория вибрационных процессов и устройств. – СПб., ИД «Руда и Металлы», 2013. – 640 с. ISBN 978-5-98191-074-6.
Пелевин А.Е. Вероятность прохождения частиц через сито и процесс сегрегации на вибрационном грохоте // Известия вузов. Горный журнал. – 2011, № 1, с. 119-129. ISSN 0536-1028.
Вайсберг Л.А., Устинов И.Д. Промышленное и лабораторное оборудование для обогащения природного и техногенного сырья // Обогащение руд, 2010, № 5, с. 25-28. ISSN 0202-3776.
Иванов К.С., Карапетян К.Г., Устинов И.Д. Влияние факторов вещественного состава сырья на показатели вибрационного грохочения // Маркшейдерия и недропользование, 2013, № 2, с. 25-29. ISSN 2079-3332.
Вайсберг Л.А., Иванов К.С., Мельников А.Е. Совершенствование подходов к математическому моделированию процесса вибрационного грохочения // Обогащение руд, 2013, № 2, с. 22-26. ISSN 0202-3776.
Классификация процессов грохочения при операциях рудоподготовки.
Завод нестандартного оборудования «Машинопромышленное объединение» проектирует и изготавливает оборудование для предприятий горной, химической и нефтегазовой промышленности. Грохочение одна из операций производимая на стадии рудоподготовки, как правило при дроблении исходной руды. Грохоты изнашиваются, требуют ремонта и модернизации, так что обращайтесь.
Согласно словарям «грохочение» — это процесс разделения или сортировки по заданной крупности различных сыпучих материалов, производимый на специальных агрегатах, оборудованных просеивающими поверхностями, которые так и называются «грохоты».
В процессе грохочения куски материала, имеющие размер больший чем размер отверстий просеивающего сита, остаются на сите, а куски меньших размеров проваливаются сквозь отверстия.
Часто материал требуется просеивать последовательно на нескольких ситах (N) и следовательно получить N+1 продуктов. В таком случае продукт просеивания «подрешетный материал» одного сита, становится исходным «надрешетным материалом» для следующего просеивающего сита.
Грохочение применяется для сортировки сырья в промышленности строительных материалов, при рудоподготовке на обогатительных фабриках, в химической и многих других отраслях промышленности. На горно-обогатительных комбинатах и обогатительных фабриках грохочение, как правило, комбинируется с дроблением. Об этих процессах подробно буду говорить в отдельных статьях, а здесь несколько слов скажу о классификации грохочения.
Классификация процессов грохочения по технологическому назначению.
Самостоятельное грохочение. Как следует из названия это самостоятельный процесс, применяемый для сортировки продукта на классы, по заданным параметрам, необходимым конечному потребителю. Самый простой пример сортировка гравия при использовании в дорожном строительстве, угля на соответсвие ГОСТ. Самостоятельное грохочения также называют механической сортировкой.
Вспомогательное грохочение. И этот вид грохочения соответствует названию и применяется в схемах рудоподготовки для разделения продукта по крупности при дроблении. Операции вспомогательного грохочения в свою очередь подразделяются на:
Как видно, вспомогательное грохочение тесно связано с операциями дробления и предназначено для разделения руды на несколько классов, из которых более крупный направляется (возвращается) на дробление, а остальные на дальнейшую переработку.
Подготовительное грохочение. Этот вид грохочения так же предназначен для разделения поступающего материала на различные классы крупности, которые затем направляются для раздельной обработки.
Такое грохочение необходимо перед процессами гравитации и электромагнитной сепарации, поскольку эти операции требуют строго выдерживать размер поступающего в обогатительные агрегаты материала.
В результате избирательного грохочения можно получить конечный продукт, различающийся не только по размерам, но и по содержанию ценного компонента. Например при обогащении бурых железняков избирательное грохочение позволяет удалить глинистую часть породы после предварительного дробления. Избирательное грохочение применяется в угольной промышленности для сортировки угля на классы, отличающиеся не только по крупности, но и по качеству.
Обезвоживающее грохочение (обесшламливание на грохотах). Процесс применяемый для удаления содержащейся в руде после ее промывки основной массы воды, или для отделения пульпы от твердых конечных продуктов (при сепарации в тяжелой среде).
Классификация процессов грохочения по последовательности выделения классов крупности.
Если при грохочении материала необходимо получение более двух классов, тогда последовательность их выделения определяется расположением сит. Грохочение подразделяют на следующие схемы выделения классов:
При грохочении от крупного класса к мелкому сита грохота располагаются последовательно, одно под другим. Верхнее сито грохота имеет отверстия большего диаметра, а у каждого последующего сита ниже размеры отверстий уменьшаются.
Последовательность грохочения от крупного класса к мелкому имеет определенные преимущества:
Во-первых, при таком способе грохочения снижается износ сит и снижается металлоемкость всего оборудования. Крупные куски материала остаются на рабочей поверхности с крупными отверстиями, которая обычно собирается из усиленных стальных решеток с защищенной поверхностью, а для мелких кусков используются сита с небольшими отверстиями из проволочных сеток;
Во-вторых, повышается эффективность грохочения мелких классов, так как на сита с мелкими отверстиями поступает меньшее количество материала;
В-третьих, уменьшается крошение крупных кусков, так как они быстрее выводятся из процесса. Очень важно при грохочении углей;
В-четвертых, установки грохочения получаются компактными по площади из-за многоуровневого расположения сит.
Разумеется последовательность грохочения от крупного класса к мелкому имеет и свои недостатки:
Во-первых, сложность контроля и обслуживания сит нижних уровней;
Во-вторых, скученность в месте разгрузки продуктов, расположенной на одном конце грохота.
Достоинства такой схемы организации грохочения:
Недостатки этой схемы организации грохочения:
На практике чаще используются схемы выделения классов от крупного к мелкому и комбинированные. При комбинированной схеме выделения классов сита располагаются частично от крупного к мелкому и частично – от мелкого к крупному.
Классификация процессов грохочения по крупности наибольших кусков в исходном материале
Операции грохочения так же подразделяются соответственно крупности наибольших кусков в исходном материале и по размерам отверстий просеивающих поверхностей. Различают:
Существует так же особо тонкое грохочение, при котором применяются сита с размером отверстий до 0,045 мм. Применяется для сортировки абразивного зерна и шлифовальных порошков, а так же при рассеве проб ситового анализа. Приведённое выше разделение условно.
Классификация процессов грохочения по характеру движения исходного материала на просеивающих поверхностях грохота.
Исходный материал в процессе грохочения перемещается по ситу грохота слоями. Частицы материала, размер которых меньше размера отверстия сита, переместившись к поверхности сита, проникают в отверстия (просеиваются), а более крупные частицы остаются, образуя верхний, надрешётный продукт. Из-за ограниченности длины сита грохота не все частицы нужного размера успевают просеяться и, оставаясь в надрешётном продукте, засоряют его и уменьшают массу подрешётного.
Полноценное грохочение возможно лишь при перемещении слоя материала, способствующего достижению нужного куска нужного отверстия. При этом перемещение слоя по ситу должно производится при небольшой скорости, исключающей перелёт зёрен через отверстие. При грохочении мелких зёрен необходима периодическая очистка отверстий сит от зёрен, размер которых очень близок к размеру отверстия.
При большом количестве крупных кусков в исходном материале, может произойти частичное перекрытие отверстия сита, снижая эффективность грохочения. В некоторых случаях хорошие эффект даёт мокрое грохочение (с орошением материала водой из брызгал или частичным погружением сита в пульпу), применяемое при просеивании влажных или содержащих пыль материалов.
Грохочение. Основные принципы и показатели
Грохочение – это процесс разделения ( классификации) руд и продуктов обогащения на классы по крупности. Грохочению может подвергаться материал крупностью от 1200 до 0,05 мм. Операция грохочения при обогащении полезных ископаемых имеет большое значение, особенно в технологии рудоподготовки и в зависимости от своего назначения в схемах обогащения может быть подготовительной, вспомогательной или самостоятельной.
Подготовительное грохочение применяется для разделения материала на несколько классов крупности, подвергаемых затем раздельной обработке.
Вспомогательное грохочение применяется в схемах дробления и измельчения для выделения готовых по крупности продуктов, а также при обезвоживании руды и продуктов обогащения и для отделения суспензии от продуктов обогащения в тяжелых суспензиях.
Самостоятельное грохочениеиспользуется для выделения материала определенной крупности, являющиегося готовым продуктом. При этом получаемые продукты отличаются не только крупностью, но и содержанием ценных компонентов. Эта операция грохочения применяется в угольной промышленности для сортировки угля, в черной металлургии для выделения крупнокусковой фракции железной руды, а также в химической и строительной промышленности. Процесс иногда называют механической сортировкой.
При грохочении руда, представляющая собой смесь кусков различной крупности,пропускается через одно или несколько сит или решет с отверстиями определенной крупности.При пропускании руды через одно сито получается два продукта: подрешетный, прошедший через сито или решето и обозначаемый знаком «минус»; и надрешетный, содержащий куски руды, размер которых больше отверстия сита и обозначаемый знаком «плюс». При этом за размер минимального зерна в надрешетном продукте и максимального зерна в подрешетном продукте принимается размер отверстия сита, на котором производилось разделение материала.
Процесс грохочения характеризуется эффективностью грохочения – отношением количества подрешетного продукта ко всему количеству материала такой же крупности, содержащегося в исходном материале. Понятие эффективности грохочения равнозначно понятию « коэффициента полезного действия» грохота.
%
Однако в промышленных условиях при непрерывном процессе определить массу подрешетного продукта невозможно. Поэтому эффективность грохочения определяется по данным ситовых анализов исходного материала и подрешетного продукта.
Принимая, что в подрешетном продукте зерна крупностью + а мм отсутствуют, составим уравнения баланса по схеме, представленной на рис. 43.
Сумма массы надрешетного T и подрешетного P продуктов равняется количеству исходного материала т.е.
Масса материала крупностью – а мм в исходной руде равно суммарной массе этого класса в наlрешетном и подрешетном продукте, т.е
Q α =T 
+C 100
где α – содержание материала крупностью – a мм в исходном питании, %;
Тогда Q α = C· 100 + (Q –C) ,
Отсюда 
= 
,
Рис.43. Схема к расчету эффективности
E = 
(60)
Для определения эффективности грохочения средняя проба исходного материала и надрешетного продукта подвергаются рассеву на контрольном сите, размер отверстий которого равен размеру отверстий грохота. Определяется содержание материала необходимой крупности в этих пробах и подсчитывается эффективность грохочения.
Эффективность грохочения зависит от физических свойств рассеваемого материала (влажности, формы зерен, гранулометрического состава), конструкции и условий работы грохота ( размер поверхности грохочения, размер отверстий, формы отверстий, толщина слоя материала на сите, наклон грохота, амплитуда и частота вибраций просеивающей поверхности.
Из физических свойств полезных ископаемых наиболее важным при грохочении является влажность, форма зерен и соотношение зерен различной крупности. На эффективность оказывает влияние лишь внешняя влага, которая окружает зерна тонкой пленкой. Химически связанная влага в минералах и влага в трещинах кристаллов и зерен на процесс грорхочения не влияет. Мелкие влажные частицы руды слипаются между собой и прилипают к крупным частицам, образуя крупные агрегаты., которые закупоривают отверстия сита. Нарушается расслоение материала и мелкие частицы не успевают пройти через отверстия сита, оставаясь в надрешетном продукте. При содержании внешней влаги в руде более 4-5% эффективность грохочения резко снижается.
Для грохочения наиболее неблагоприятной формой зерен является плоская и игольчатая ( тальк, слюда, асбест). Даже если толщина зерен этих минералов позволяет пройти через риверстия сита, они при встряхивании переходят в верхние слои руды и уходят в надрешетный продукт, снижая эффективность грохочения. Зерна минералов шарообразной и многогранной формы наиболее легко проходят через отверстия сита. Серьезные затруднения при грохочении вызывают зерна материала, размер которых близок к размеру отверстий сита. Эти зерна называются «трудными». Размер этих «трудных» зерен, например, при грохочении руды крупностью менее 12 мм, колеблется в пределах 
0,5 мм.
Большое влияние на производительность грохота и эффективность грохочения имеют размеры просеивающей поверхности грохота. Считается, что длина грохота должна быть в 2-3 раза больше ширины сита. Размер отверстий сит промышленных грохотов обычно не менее 0,2 мм, т.к. эта величина определяет производительность грохота.
Наиболее широко используемой формой отверстий является квадратная, однако щелевые и прямоугольные отверстия характеризуются большей вероятностью прохождения частиц. В перфорированных поверхностях наиболее часто используются круглые отверстия.
Большое значение имеет толщина рудного слоя на поверхности сита, которая не должна превышать четырехкратного размера отверстия сита.
Просеивающие поверхности грохотов.В качестве рабочей поверхности грохотов используются колосниковые решетки, проволочные и резиновые сита, а также литые, штампованные решета, струнные и шпальтовые сита
Колосниковые решетки изготовляются из стержней и колосников различного профиля (рис.44 ), которые располагаются параллельно на определенном расстоянии друг от друга и скрепляются между собой болтами. Ширина отверстия между колосниками составляет не менее 50 мм.
Рис. 44. Формы отверстий штампованных и проволочных рабочих поверхностей грохотов
Проволочные и резиновые сита могут быть ткаными или сборными с квадратными и прямоугольными отверстиями размером от 100 до 0,04 мм.Щелевые или шпальтовые сетки собирают из проволочных колосников фасонного сечения, изготовляемых из латуни или нержавеющей стали. Шпальтовые сита имеют щели размером от 0,1 до 20 мм.
Стальные перфорированные решета с отверстиями различной формы ( круглые, прямоугольные, квадратные ) имеют размер отверстий от 80 до 100 мм Толщина решет не превышает 8-10 мм. Резиновые сита имеют квадратные, круглые или прямоугольные отверстия размером 3…20 и толщину до 20 мм. Сита изготовляются также из различных полимерных материалов, например, полиуретана, срок службы которых значительно превышает срок службы металлических решет.
К = 
(61)
Грохочение
Грохочение как дополнительная операция применяется часто после дробления, если путем последнего желают получить продукт не крупнее определенного размера; в таком случае измельченный продукт просеивают через грохот с отверстиями желаемого размера, направляя остающийся на грохоте более крупный материал («избыточное зерно») обратно в дробление, пока весь материал не пройдет через данное решето. Такое грохочение называется поверочным.
грохот качается на парных подвесных тягах (b) около неподвижных шарниров (о); качания передаются от приводного вала (w) посредством эксцентриков и парных шатунов (s). На фиг. 2 дана схема поперечного грохота (немецкого).
Нижний конец грохота подвешен на тяге (l) к шарниру. Для грохочения мелких сортов угля применяются горизонтальные круговые грохота (например, Зельтнера, Кокса, Гумбольта, Феррариса). На фиг. 4 показана конструкция грохота Феррариса с нижним подвесом.
Грохот А установлен на 6 пружинящих рычагах С из букового или ясеневого дерева; деревянная эксцентриковая тяга ОВ соединена с грохотом жестко при помощи стальной упорки на болтах D, могущей слегка пружинить. Такая конструкция дает в начале и в конце каждого хода толчок, усиливающий встряхивающее действие грохота.
Вибрационные грохота состоят из проволочной сетки, укрепленной наглухо по краям. Сетка от специального ударного механизма получает быстрые вибрирующие движения, наподобие натянутой струны. В вибрационном грохоте Hummer-Sieb (фиг. 5) быстрые качания натянутой металлической сетки (а) получаются от сильного электромагнита (b), питающегося переменным током в 15 периодов.
Каждое качание прерывается ударом о пластинки (с), чем достигается сильное встряхивание материала, способствующее просеиванию его через отверстия грохота. Вращением колеса (d) можно во время работы грохота регулировать амплитуду его качаний. Проволочная сетка натянула так туго, что при наибольшей нагрузке невозможно ее провисание. Наклон грохота 28—35° и м. б. легко изменен. Приводной механизм заключен в непроницаемую для пыли коробку. Производительность достигает 100—150 т в 24 часа на м 2 поверхности грохота при величине отверстий в 1 мм. Грохота этого типа применяются для классификации мелких руд (в поперечнике 1—5 мм) и для подготовки материала к сухим процессам обработки (например, электромагнитное или электростатическое обогащение).
Барабанные грохота бывают цилиндрические, устанавливаемые с небольшим уклоном, и конические; первые состоят из свернутых в виде цилиндра листовых или проволочных решет. Концентрические сочетания барабанных грохотов не позволяют использовать всю поверхность каждого барабана, и грохочение на них менее точно. Грохочение в барабанных грохотах происходит от того, что при медленном вращении барабана материал, загружаемый в верхнем конце его, перекатывается по внутренней поверхности, описывая винтовую линию, и вследствие наклона оси или конусности грохота постепенно двигается к его переднему концу.
Мелкие зерна, прошедшие сквозь отверстия сетки, собираются в желобе (f) и уводятся в сторону; более крупные, оставшиеся на ленте, смываются в воронку (h) брызгалом (g). Обычно на грохоте поставлены две ленты параллельно; одна из них является запасной; ширина их 61 см, расстояние между осями роликов 1,2 м. Скорости движения ленты 15—30 м в минуту. Производительность за 8-часовой рабочий день около 43 т/м 2 поверхности грохота, при отверстиях в 1 мм. Расход воды 55—90 л в 1 минуту.
Грохочение применяется также для сортировки по крупности песка, гравия, щебня для строительных нужд (бетон) и водоочистительных фильтров. Для просеивания щебня и удобной погрузки его в вагонетки применяется устройство, показанное на фиг. 7.
Производительность плоских подвижных грохотов выражается формулой:
Производительность барабанного грохота в кг/сек определяется по формуле:
