Эффективность грохочения определяется отношением массы подрешетного продукта к массе материала той же крупности в исходном продукте.

На рис. 2.2 представлена операция грохочения, где Q, C, T – соответственно массы исходного, подрешетного и надрешетного продуктов; q, c, t – массы материала крупностью, меньшей, чем размер отверстия сита грохота d_с в этих продуктах; a^-dс, b^-dс, n^-dс – массовые доли материала крупностью меньшей, чем размер отверстия сита грохота, соответственно, в исходном, подрешетном и надрешетном продуктах, определяемые следующим образом, %:

a^-dс = (q/Q)·100; b^-dс = (c/C) ·100; n^-dс = (t/T) ·100.

Естественно, что в подрешетный продукт выделяются только зерна, меньшие чем d_с, т. е. С = с и b^-dс = 100 %. Условным ценным компонентом считается материал менее размера отверстия сита грохота, концентратом – подрешетный, а хвостами – надрешетный продукты. При грохочении применимы все соотношения между технологическими показателями, используемые при обогащении минерального сырья, приведенные в п. 1.2.

Согласно определению, с учетом того, что

g_п =100·С / Q = 100· (a^-dс – n^-dс ) /(b^-dс – n^-dс) и b^-dс = 100 %,

имеем, %:

Е = 10⁴·С /(Q·a^-dс) = 100·g_п /a^-dс = 10⁴·(a^-dс – n^-dс) /(a ^-dс (100 – n^-dс)).

Эффективность грохочения зависит:

– от типа грохота (у грохотов с подвижной просеивающей поверхностью эффективность выше);

– производительности по исходному питанию – эффективность снижается как при слишком малой производительности, так и при перегрузке грохота материалом;

– продолжительности грохочения, которая определяется, в основном, площадью просеивающей поверхности: чем больше продолжительность грохочения, тем выше эффективность;

– влажности материала, подвергаемого грохочению – влажный материал просеивается хуже вследствие образования комков и забивания отверстий сита влажной мелочью. Для повышения эффективности грохочения глинистого и влажного материала применяют мокрое грохочение, расход воды при этом составляет до 1 м³ на 1 т материала;

– формы частиц материала и отверстий просеивающей поверхности;

– толщины слоя и скорости движения материала по ситу, угла наклона сита;

– содержания в исходном материале «легких»(d_з < 0,75 d_c), «трудных»(0,75 d_с < d_з < d_с) и «затрудняющих» (d_с < d_з < 1,5 d_с) зерен (d_з – диаметр зерна, d_с – размер отверстия сита). Под «легкими» зернами понимают частицы, легко просеивающиеся через отверстия сита, под «трудными» – частицы, с трудом проходящие через отверстия сита вследствие близости их размеров. Затрудняющие зерна представлены частицами, забивающими отверстия и сокращающими полезную площадь («живое сечение») сита. Чем больше «трудных» и «затрудняющих» зерен, тем ниже эффективность грохочения.

РАБОЧАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ГРОХОТОВ

В качестве рабочих просеивающих поверхностей грохотов используют:

колосниковые решетки, изготавливаемые из стержней (колосников) различного профиля – трапециевидного, круглого, квадратного, а также рельсов со срезанной подошвой или подошвой вверх;

штампованные решетки, изготавливаемые из стального листа толщиной 4-10 мм с проштампованными отверстиями квадратной, круглой, прямоугольной или овальной формы, размещаемыми в шахматном порядке для увеличения площади «живого сечения» сита. Размер отверстий от 10 до 100 мм;

проволочные сетки, изготавливаемые из стальной, бронзовой или латунной проволоки с квадратными отверстиями от 0,04 до 100 мм;

щелевидные (шпальтовые) сита, изготавливаемые из проволок трапециевидного сечения, расположенных параллельно друг другу и поперек потока материала. Ширина щелей – 0,1-0,8 мм;

резиновые, капроновые, полиуретановые, капросталевые сита, применяемые в ряде случаев вместо проволочных сит и обладающие повышенной износоустойчивостью.

ГРОХОТЫ

В практике грохочения полезных ископаемых применяются следующие типы грохотов (рис. 2.3):

– неподвижные колосниковые;

– валковые;

– барабанные;

– плоские качающиеся;

– инерционные (вибрационные самоцентрирующиеся, самобалансные, резонансные);

– криволинейные (дуговые, цилиндроконические).

Неподвижный колосниковый грохот (рис. 2.3, а) изготавливается в виде наклонного короба с бортами, днище которого представляет собой ряд параллельных колосников, скрепленных понизу поперечными стяжными болтами. Материал по грохоту движется самотеком. Угол наклона короба для грохочения руд – 40-45^о, углей – 30-35^о. Расстояние между колосниками 50 мм и более. Эффективность грохочения составляет 60-70 %. Применяются, главным образом, для предварительного грохочения руды в стадии крупного дробления.

Валковый грохот (рис. 2.3, б) состоит из нескольких параллельных валков, на которые насажены диски. Валки установлены на наклонной раме и вращаются по направлению движения материала. Валки образуют просеивающую поверхность с отверстиями, форма и размеры которых определяются расстоянием между валками и формой дисков. Рама грохота устанавливается под углом 12-15^о. Применяется, в основном, для предварительного грохочения углей.

Барабанный грохот (рис. 2.3, в). Рабочая поверхность грохота в виде цилиндра или усеченного конуса изготавливается обычно из штампованных решеток. Ось цилиндрического барабана наклонена к горизонту под углом 4-7^о, конического – горизонтальна. Материал загружается внутрь барабана в верхней его части и вследствие вращения барабана перемещается вниз вдоль оси. Диаметр барабана составляет 500-3000 мм, длина – 2000-15000 мм. Применяется для грохочения и промывки руд и песков россыпных месторождений (бутары – дражные бочки).

Плоский качающийся грохот (рис. 2.3, г) представляет собой плоский короб прямоугольной формы с установленным в нем ситом. Короб устанавливается горизонтально или наклонно на пружинных подвесках или опорах и приводится в движение от эксцентрикового или кривошипно-шатунного механизма. Эксцентриковый привод обеспечивает перемещение материала по просеивающей поверхности грохота плавно или с подбрасыванием, в зависимости от режима работы привода. Применяется, в основном, для обезвоживания и обесшламливания углей.

Вибрационный самоцентрирующийся грохот (рис. 2.3, д). Короб грохота опирается на пружины, установленные на неподвижной раме. Угол наклона короба 10-30^о. В подшипниках, жестко закрепленных в стенках короба, смонтирован эксцентриковый вал, связанный с двигателем клиноременной передачей. На концах вала насажены маховики с дебалансными грузами, расположенными диаметрально противоположно по отношению к эксцентриковым заточкам. При вращении вала в грохоте взаимодействуют две движущиеся массы – короб грохота, подвешенный на пружинах, и дебалансные грузы, закрепленные на вращающемся в подшипниках валу. Поскольку короб имеет эластичную подвеску, давление эксцентрика вала на короб оказывается внутреней силой системы. Грузы на маховиках подбираются таким образом, чтобы уравновешивать центробежную силу, развиваемую коробом при его круговых вибрациях на радиусе эксцентриситета вала. При этом ось вала будет неподвижна в пространстве (самоцентрироваться), поскольку при отсутствии внешних сил центр тяжести системы из двух вращающихся масс сохраняет свое положение в пространстве. Данный грохот относится к грохотам с круговыми вибрациями короба.

Рис. 2.3. Грохоты

Вибрационные самоцентрирующиеся грохоты широко применяются в практике переработки минерального сырья и выпускаются в легком, среднем и тяжелом исполнениях (ГИЛ, ГИС, ГИТ – «грохот инерционный легкого, среднего и тяжелого типа» соответственно), для грохочения материала различной насыпной массы. В коробе грохота может быть установлено одно или несколько сит. Обозначение, например: ГИТ-52 – грохот инерционный, тяжелого типа, 5 – условная ширина сита, 2 – число сит.

Самобалансный грохот имеет горизонтальный короб с одним или несколькими ситами, установленный на пружинных опорах (рис. 2.3, е). На наклонной платформе, размещенной на коробе грохота, смонтирован самобалансный вибратор, представляющий собой два вращающихся в противоположных направлениях дебаланса с симметрично расположенными грузами. В любой момент времени составляющие центробежных сил от вращения дебалансов параллельные плоскости наклонной платформы уравновешиваются, а составляющие центробежных сил, перпендикулярных плоскости платформы, складываются, придавая коробу грохота прямолинейные вибрации. Самобалансные грохоты также изготавливаются различных типов (легкого, среднего, тяжелого, соответственно ГСЛ, ГСС, ГСТ) и применяются для грохочения руд, строительных материалов (щебня), обезвоживания и обесшламливания продуктов гравитационного обогащения.

Резонансный грохот (рис. 2.3, ж) представляет собой горизонтальный короб, установленный на массивной раме на наклонных шарнирных или пружинных опорах. Рама также установлена на амортизаторах. Эксцентриковый привод располагается на той же раме и связан с коробом через эластичный элемент. Таким образом, имеется система из двух колеблющихся масс – короба грохота и опорной рамы. Поскольку обе массы не имеют жесткой связи с фундаментом, их центр тяжести должен оставаться неподвижным в пространстве, а обе они должны колебаться около этого центра с амплитудами, обратно пропорциональными их массам. Система работает с возбуждающей частотой в резонансном режиме. При этом энергия расходуется лишь на сопротивление колебаниям, а не на сообщение кинетической энергии движущимся массам. Это позволяет делать грохоты большого размера, однако их конструкция слишком сложна и ненадежна. Применяются данные грохоты (ГРЛ) для обезвоживания и обесшламливания углей, но в последнее время они вытесняются самобалансными грохотами.

Дуговой грохот (рис. 2.3, з) имеет криволинейную щелевидную просеивающую поверхность, выполненную из проволок трапециевидного сечения, расположенных параллельно друг другу и перпендикулярно потоку материала. Сито грохота представляет собой часть цилиндрической поверхности с центральным углом от 90^о до 270^о. Грохоты такого типа предназначены для обезвоживания и обесшламливания продуктов обогащения. Исходная пульпа самотеком или насосом подается по касательной к верхней кромке сита. Под действием возникающей центробежной силы вода и шламы проходят через щели решетки и выделяются в подрешетный продукт.