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.

Если материал просеивается чрез несколько последовательных сит с различными размерами отверстий , то число полученных продуктов или классов будет больше числа сит на единицу, т.е. n + 1, где n – число сит. При этом материал, прошедший через сито с отверстиями а₁ , но оставшийся на сите с размером отверстий а₂ , обозначается « - а₁ + а₂ «, например, - 25 + 12 мм.

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.

Предположим, что C– масса подрешетного продукта крупностью – а мм ( а – размер отверстий сита), а Q – масса материала той же крупности ( - а мм ) в исходной руде. Тогда эффективность грохочение будет

%

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.

Q = T+C

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, %;

– содержание материала этой же крупности в надрешетном продукте, % .

Но C = Q -T

Тогда Q α = C· 100 + (Q –C) ,

Отсюда = ,

Рис.43. Схема к расчету эффективности

грохочения

Эффективность грохочения E = , или подставив значение C , получим

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

а – кругоые; б, в – прямоугольные, г – продолговатые. д -тканые ; е – плетеные, ж - шпальтовые

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.

Любая просеивающая поверхность грохота характеризуется «живым» сечением – отношением площади всех отверстий сетки в свету к ее общей площади. Если принять число отверстий на единицу площади грохота n, а площадь одного отверстия S_о , то общая площадь отверстий будет n S_о . Тогда отношение этой площади ко всей площади сита и есть «живое» сечение К , т.е.

К = (61)