Исследование процесса классификации колосникового грохота СМД-25

 

 

 

 

Рисунок 7. Устройство для натяжения сит грохота

 

Описание изобретения  к авторскому свидетельству № 2066574

 

Использование: для обогащения материала в узлах перегрузки, например, полезного ископаемого, в горной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: устройство для обогащения материала содержит наклонно расположенный колосниковый грохот на виброопорах, вибратор с дебалансами, расположенными в зазорах между колосниками и выступающими над ними, смонтированными на приводном валу, размещенном в подшипниковых опорах. Корпуса подшипниковых опор укреплены на предпоследних колосниках с обеих сторон колосникового грохота и выполнены разъемными, при этом их разъемные части попарно соединены между собой жесткими связями, образующими общий каркас для размещения приводного вала. Дебалансы снабжены съемной массой, выступающей над колосниками и уменьшающейся по величине по мере удаления от привода в виде электродвигателя, установленного на виброопоре

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для обогащения материала, включающее наклонно расположенный колосниковый грохот на виброопорах, вибратор с дебалансами, расположенными в зазорах между колосниками и выступающими над ними, смонтированными на приводном валу, размещенном в подшипниковых опорах, отличающееся тем, что корпуса подшипниковых опор укреплены на предпоследних колосниках с обеих сторон колосникового грохота и выполнены разъемными, при этом их разъемные части попарно соединены между собой жесткими связями, образующими общий каркас для размещения приводного вала, дебалансы снабжены съемной массой, выступающей над колосниками и уменьшающейся по величине по мере удаления от привода в виде электродвигателя, размещенного на виброопоре.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Сущность и основные закономерности процесса сортировки

Механическая сортировка (грохочение) [4] осуществляется при помощи машин, снабженных ситами, решетами, колосниками. Применяют грохочение для получения двух или нескольких сортов зерен, различающихся по крупности. Число получаемых сортов зависит от количества решет (сит), через которые был пропущен обрабатываемый материал. Так, если количество решет n, то сортов получается n +1.

Зерна (куски) материала, размер которых  больше размера отверстий сита, остаются при просеивании на сите, а зерна  меньших размеров проваливаются через отверстия.

Материал, поступающий на грохочение, называется исходным, остающийся на сите-надрешетным (верхним) продуктом, проваливающийся через отверстия сита-подрешетным (нижним) продуктом.

Последовательность механической сортировки (грохочения) материала  зависит от расположения решет и сит. Различают грохочение от мелкого к крупному, от крупного к мелкому и комбинированное.

При грохочении от мелкого к крупному (рис. 8, а) исходный материал подается на решето (сито) с самыми маленькими отверстиями, затем на решето с отверстиями средних размеров и, наконец, на решето с самыми большими отверстиями.

Рисунок 8. Схемы грохочения

При грохочении от крупного к мелкому (рис. 8, б) верхнее сито имеет самые большие отверстия, а нижнее-самые маленькие.

При комбинированном грохочении (рис. 8, в) сортируемая смесь подается сначала на решето с отверстиями среднего размера. Куски (зерна), прошедшие через отверстия в первом решете, поступают на расположенное под ним решето с самыми маленькими отверстиями, в то время как куски больших размеров поступают на второе решето с самыми большими отверстиями.

Схема грохочения от мелкого к крупному с эксплуатационной точки зрения достаточно проста, так как позволяет без особых затруднений направлять рассортированный материал по соответствующим, бункерам. Упрощается при этом обслуживание грохота и его ремонт. Большим недостатком рассматриваемой схемы является то, что самые большие куски поступают на решето с самыми маленькими отверстиями, т. е. на наименее прочное, и вызывают быстрый его износ. Кроме того, при подаче; смеси на решето с самыми маленькими отверстиями крупные куски, перекрывая часть отверстий, затрудняют выделение мелких фракций.

Просеивание по второй, наиболее распространенной в промышленности  строительных материалов схеме дает лучшие результаты, так как в этом случае крупные куски материала не мешают выделению средней и мелкой фракций. Недостатком этой схемы является то, что она требует дополнительных желобов и течек, направляющих отдельные сорта в бункеры.

Комбинированная схема  по своим преимуществам и недостаткам  занимает промежуточное положение.

Куски материала, подлежащего  грохочению, могут пройти через отверстия в решете или сите только в том случае, если их размеры меньше размеров отверстий или приближаются к ним. В большинстве случаев грохоты устанавливают с некоторым наклоном в направлении движения материала. Это еще больше уменьшает размеры частиц, которые могут пройти через отверстия решета или сита.

Все частицы материала, прошедшие через отверстия в сите, представляют собой продукт так называемого нижнего класса, а все частицы, не прошедшие через сито-продукт верхнего класса.

Совершенной сортировку можно считать тогда, когда все  частицы, размер которых несколько меньше размеров отверстий в сите, просеиваются через него. Однако практически часть кусков нижнего класса всегда задерживается на сите и уходит вместе с продуктами верхнего класса.

К качеству сортировки перерабатываемых в нерудной промышленности материалов, как отмечалось ранее, предъявляют  особо высокие требования. Допустимые пределы засорения фракции для щебня и гравия не более 5%. Такое разделение материалов на грохотах можно обеспечить только при  условии правильного использования современных виброгрохотов, оснащенных ситами высокого качества. Процессы грохочения, например, при переработке щебня, гравия и песка носят разнообразный характер. По технологическому признаку их можно разделить на три основных вида: предварительное, промежуточное и товарное грохочение.

Предварительное грохочение производят с целью выделения из исходной горной массы относительно мелких кусков, не требующих дальнейшего измельчения в первичных дробилках, при этом к качеству грохочения не предъявляющих высоких требований.

Промежуточное грохочение в современных дробильно-сортировочных установках производят с целью распределения дробленых и других кусковых материалов по различным технологическим линиям. В этих процессах обычно используются грохоты тяжелого типа, чаще всего эксцентриковые.

Товарное грохочение осуществляется с целью разделения кусковых и. сыпучих материалов на фракции. Для получения относительно крупных фракций щебня и гравия используют средние инерционные и эксцентриковые грохоты.

Основной частью машин  для грохочения является рабочая  про-сеивающая поверхность, изготовляемая в виде проволочных сеток (сит), отдельных полос (колосники), стальных листов со штампованными отверстиями (решета) (рис. 9).

Рисунок 9. Просеивающие рабочие поверхности  грохотов:

а-колосники; б-решетки; в-сита.

Размеры ячеек сит  установлены отечественными стандартами для различных материалов на базе (международного стандарта) нормальных чисел. Так, для заполнителей бетонов на минеральных вяжущих применяют сита с размером ячеек 70-40-20-10-5 мм для крупного заполнителя и 2,5-1, 25-0, 63-0, 315-0,14-0,075 мм для мелкого. Сита по общесоюзной системе характеризуют размером стороны отверстия в свету, выраженным в миллиметрах. Для удобства принято, что номер сита соответствует размеру отверстия. Например, сито № 5 указывает, что в нижнем классе находятся частицы менее 5 мм, № 0,25-менее 0,25 мм. При этом площадь в свету по отношению ко всей площади сита для всех сит остается примерно постоянной и составляет около 36%.

Для определения гранулометрического состава зернистого материала, т. е. содержания в нем частиц различного размера, проводят ситовой анализ. Его осуществляют просеиванием пробы (навески) исследуемого материала через набор сит и определяют процентное содержание остатка на каждом из них по отношению к массе исходной пробы. Размеры зерен, ограниченные верхним и нижним пределами, т. е. соответствующими размерами отверстий верхнего и нижнего сит, определяют класс или фракцию зерен. Например, фракция 10-5 характеризует щебень, в котором отсутствуют зерна крупнее 10 и мельче 5 мм.

Применительно к строительным материалам принято определять частные и полные остатки на ситах. Частные остатки G_ч-это отношение массы остатка на данном сите G_n просеиваемой массе ∑G, выраженной в процентах

                                             

,  [1]                                                                     (1)

где G_ч-частный остаток на сите, имеющем номер n;

       G_n-остаток на сите.

Полным остатком G_n называют сумму частного остатка (в %) на данном сите плюс частные остатки на всех остальных ситах с большим размером

                           G_n = G₁ + G₂ + Gз+...+G_п.                                             (2)

По данным ситового анализа  можно построить кривые распределения. На оси абсцисс последовательно  откладывают размеры зерен по фракциям, на оси ординат-их массу, %. Кривая распределения определяет гранулометрический состав сыпучего материала, представляющего собой статистическую совокупность зерен разной крупности (рис. 10).

Для характеристики гранулометрического  состава порошкообразных материалов (цементов, пигментов, наполнителей и др.) применяют микроскопический анализ, позволяющий визуально определить относительное содержание частиц данного размера или  седиментационный анализ, основанный на  различной   скорости  осаждения  в жидкости  частиц разной массы.

Степень измельчения  порошкообразных материалов можно  характеризовать по величине их удельной поверхности, определяемую по воздухопроницаемости или по эффекту низкотемпературной адсорбции газов (паров).

 

Рисунок 10. Распределение зерен по крупности: I — с равномерным   распределением зерен по крупности; II — состав с повышенным содержанием мелких зерен; III — состав с преобладанием крупных зерен

Просеивающие поверхности  могут совершать круговые, эллиптические  или прямолинейные колебания. Обычно для наклонных грохотов характерны все три вида движения, а для  горизонтальных- прямолинейные, направленные под углом 35-40⁰ к горизонтальной поверхности.

Скорость колебательного движения просеивающей поверхности  выбирают такой чтобы она обеспечивала периодический отрыв материала от просеивающей поверхности при его движении к разгрузочному концу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет основных параметров колосникового грохота СМД-25

4.1 Исходные данные

Техническая характеристика вибрационного инерционного грохота

Элементы характеристики	Значения параметров
Размеры просеивающей поверхности, м: ширина длина	1,3 1,5
Число ярусов сит	1
Максимальная крупность кусков, мм	1000
Угол наклона грохота, град.	15-30
Амплитуда колебаний, мм	3
Ширина щели между колосниками, мм	75; 150; 175
Габаритные размеры, м: длина ширина высота	3,1 2,22 1,54
Мощность электродвигателя, кВт	13
Масса грохота, кг	4950

 

Важнейшими параметрами, определяющими эффективность и  производительность грохочения, являются размеры просеивающих поверхностей, частота и амплитуда колебаний, угол наклона грохота, направление  вращения вала вибратора и траектория движения сита [1],[2].

 

4.2 Определения скорости прохождения материала по просеивающей поверхности

Важную практическую роль играет способность грохота  к самоочистке отверстий сит. Способность грохота к самоочистке  определяется инерционными силами, приложенными к застрявшим в отверстиях зернам.

Существует методика расчета, которая определяет оптимальную  скорость колебания сит V_о, при которой происходит самоочищение отверстий сит:

                                                                  

,[1]                                               (3)

где h – высота подбрасывания зерен над поверхностью сита, м.

Экспериментально установлено, что самоочищение сит происходит, если выполняется условие:

                                                       

,                                                  (4)

где а – максимальный размер фракции, м.

Принимаем h=0,03 м.

По вычисленной скорости колебаний сит определяют основные параметры колебаний грохота.

Скорость перемещения  материала определяется по формуле:

                                                               

,                                                   (5)

где X_a – амплитуда колебаний, м;

      ω – угловая частота колебаний, с^-1.

Угловую частоту колебаний  находим по формуле:

,                                                      (6)

где n – число оборотов вала электродвигателя, об/мин, (n=1500 об/мин).

Амплитуда колебаний  определяется следующим образом:

                                         

,                                                   (7)

где К_Д – динамический коэффициент, представляющий собой отношение

силы тяжести в плоскости, перпендикулярной ситам.

 Данный коэффициент  учитывает режим работы грохота  и нагруженность его конструкции.  Для обеспечения приемлемой долговечности  грохота принимается К_Д<8;

α – угол наклона сит  к горизонтали, град. (α=25^о);