Грохочение угля

Данил Александрович Полулях, 2017

Рассмотрены вопросы и обобщен опыт грохочения угля. Представлены результаты разработки нового способа подготовки машинных классов из рядового угля – гидромеханического. Изложены основы теории мокрого вибро-, гидро-, гидромеханического и гидравлического грохочения, а также описаны конструкции, технические характеристики и показатели работы оборудования, применяющегося при подготовительном грохочении. Предназначена для научных работников и специалистов, работающих в углеобогатительной отрасли, а также студентов и аспирантов горных вузов, обучающихся по специальности «Обогащение полезных ископаемых».

Глава 2. Грохоты для сухого грохочения угля

2.1. Грохоты неподвижные колосниковые

К этой группе относится грохот колосниковый неподвижный, изображенный на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Грохот колосниковый неподвижный:

1 — колосники; 2 — болт стяжной; 3 — трубка распорная

Грохот представляет собой решетку, собранную из колосников, устанавливаемых под углом к горизонту. Материал, загруженный на верхний конец решетки, движется по ней под действием силы тяжести. При этом мелкие классы проваливаются через щели решетки, а крупный класс перемещается к разгрузке грохота.

Грохоты этого типа применяются для крупного грохочения. Размер щели между колосниками от 25 до 100мм. Угол наклона решетки от 30 градусов и выше. Размеры и формы поперечных сечений колосников могут быть разнообразными в зависимости от условий проведения процесса грохочения и требований к его продуктам.

2.2. Грохоты неподвижные струнные

Неподвижные струнные грохоты (сита) применяются на операции сухого отсева в узлах подготовительного грохочения углей.

Неподвижный односитный наклонный грохот состоит из короба, в котором закреплена просеивающая поверхность из проволочных струн, поддона для сбора подрешетного продукта и металлического конуса, сообщающегося с аспирационной системой.

Техническая характеристика струнных грохотов определяется компоновкой оборудования в узлах подготовительного грохочения. Техническая характеристика неподвижного струнного грохота, установленного на ЦОФ «Червоноградская» [12]

Принцип работы струнного грохота. Исходный материал по разгонному желобу со скоростью до 3 м/с поступает на просеивающую поверхность, где под действием гравитационных сил происходит выделение из такого быстродвижущегося слоя зерен меньше 13мм в подрешетный продукт, который собирается в поддон и через отверстия в нем попадает на ленточный конвейер. Надрешетный продукт сходит с рабочей поверхности на ленточный конвейер рядового угля. Подрешетный продукт является сухим отсевом и направляется при необходимости в присадку к мелкому концентрату или, при соответствующей зольности, является самостоятельным товарным продуктом.

2.3. Грохоты неподвижные с принудительной очисткой сит

Грохот струнный крутонаклонный типа ГЛС

Одним из перспективных направлений повышения эффективности грохочения влажных углей является создание машин, рассев материалов в которых осуществляется в тонком быстродвижущемся слое. К ним относятся разработанные ГП «Укрнииуглеобогащение» стационарный крутонаклонный ленточно-струнный грохот с принудительной очисткой просеивающей поверхности (типа ГЛС) [12].

Грохочение сыпучих материалов в тонком быстродвижущемся слое характеризуется тем, что мелкие зерна отсеваемого класса практически мгновенно достигают отверстий сита, влажный материал в меньшей степени комкуется, создаются благоприятные условия для реализации эффекта отсева зерен, меньших по своим размерам, чем отверстия просеивающей поверхности, что дает возможность применять сита с повышенным живым сечением и менее склонных к залипанию.

Испытания и промышленная эксплуатация ленточно-струнных грохотов на углеобогатительных фабриках показали правильность выбранного направления интенсификации рассева углей повышенной влажности за счет самосортирования зерен грохотимого материала в быстронесущем тонком разрыхленном слое с одновременной непрерывной очисткой щелей просеивающей поверхности.

На рис. 2.2 изображен общий вид этого грохота. Его конструкция включает кривошипно-шатунный привод 1, раму грохота 2, раму подвижную 3, раму неподвижную 4, желоб загрузочный 5, устройство тормозное 6, ролик опорный 7, колосниковое верхнее сито 8, опору 9, очистители 10 и струнное сито 11.

Рядовой уголь крупностью до 300 мм подается на разгрузочное колосниковое сито с расходящейся по ходу движения материала щелью. Сито изготавливается из круглых стальных стержней диаметром 40 мм. Для снижения разрушительного воздействия крупных кусков материала над разгрузочным ситом устанавливается тормозное устройство, состоящее из резиновых брусьев квадратного профиля 40×40 мм и металлических цепей.

Подрешетный продукт разгрузочного сита, верхний предел крупности которого около 80 мм, поступает на нижнюю просеивающую поверхность, сформированную из струн круглого профиля диаметром 5 мм. В боковинах неподвижной рамы имеется ряд отверстий, в которых крепятся концы струн. Величина шага отверстий выбирается в зависимости от требуемой граничной крупности разделения. Угол наклона струнной просеивающей поверхности регулируется в диапазоне 48–52° к горизонту, что обеспечивает процесс рассева угля в тонком быстродвижущемся слое.

Рис. 2.2. Общий вид струнного крутонаклонного грохота типа ГЛС

Рис. 2.3. Поперечное сечение крутонаклонноло струнного грохота (схематично)

Для очистки, просеивающей поверхности на подвижной раме установлен ряд очистителей. Из рис. 2.3, где показано поперечное сечение грохота, видно, что очистители установлены по всей ширине просеивающей поверхности, а их отверстия, через которые проходят струны, находятся в одной плоскости с отверстиями боковин неподвижной рамы, в которых закреплены концы струн.

Кривошипно-шатунный привод сообщает подвижной раме и установленным на ней очистителям возвратно-поступа-тельное движение. При этом очистители, проходя через струны, очищают их. Расстояние между очистителями 175 мм, а длина их хода — 200 мм. Использование для изготовления просеивающей поверхности струн круглого профиля позволило значительно упростить конструкцию очистителей, применив съемные пластины из износостойкого полимерного материала, что обеспечит снижение установочной мощности привода грохота и повышение ресурса струн и очистителей из-за уменьшения сил трения между ними.

Результаты экспериментальных исследований процесса грохочения в тонком быстродвижущемся слое, проведенные в ГП «Укрнииуглеобогащение», а также технологические показатели работы крутонаклонных струнных грохотов, накопленные за время их эксплуатации в различных условиях на обогатительных фабриках, перерабатывающих энергетические угли и антрациты, дают основание считать, что эти грохоты способны удовлетворительно отсевать класс (0–6) мм из рядовых углей с производительностью до 350 т/ч и влажностью отсеянного класса до 9 %. При этом извлечение этого класса в подрешетный продукт составляет 40–65 %, а потери зерен угля крупнее 6 мм в отсевах не превышают 5 %.

Грохот скребковый

К грохотам с неподвижным рабочим органом относятся скребковый грохот, разработанный ГП «Укрнииуглеобогащение» совместно с ЦОФ «Киселевская» (Украина), изображенный на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Грохот скребковый:

1 — став коробчатый; 2 — просеивающая поверхность; 3 — рыхлители, 4 — боковина става; 5 — цепь тяговая; 6 — скребки; 7 — секция приводная, 8 — днища; 9 — секция натяжная

Грохот предназначен для предварительного отсева мелких классов из влажных рядовых углей и антрацитов по ходу их транспортирования к аппаратам последующих технологических операций.

Просеивающая поверхность грохота формируется из отдельных секций щелевых сеток, жестко установленных в коробчатом ставе под верхней ветвью тяговой цепи. Ширина щелей сеток находится в пределах 3–6 мм в зависимости от граничной крупности разделения. Рыхлители выполнены в виде грабель, верхний конец которых шарнирно крепится к боковинам става, а нижний опирается на просеивающую поверхность.

Посредством скребков исходный рядовой уголь перемещается по щелевой просеивающей поверхности, при этом происходит отсев мелких классов. При контакте зерен угля с зубьями рыхлителей происходит разрушение слипшихся комков, перемешивание и разрыхление потока угля, что интенсифицирует процесс грохочения. Отсеянный подрешетный продукт транспортируется скребками по днищу под нижней ветвью тяговой цепи к разгрузочному проему.

Испытания скребкового грохота в промышленных условиях ЦОФ «Киселевская» показали, что его просеивающая поверхность практически не подвержена залипанию влажными углями. Ее очистка обеспечивается зернами угля с остроугольными выступами, заходящими в конически расширяющиеся щели просеивающей поверхности при транспортировании скребками.

Нагрузка по исходному питанию во время испытаний изменялась от 120 до 320 т/ч. При ширине щели просеивающей поверхности 4 мм граничная крупность разделения составила 6 мм. В исходном рядовом антраците содержание отсеваемого класса (0–6) мм было в пределах 42–54 %, а величина влажности колебалась от 6,8 до 10,1 %. При таких условиях извлечение в подрешетный продукт класса (0–6) мм составляло 43,7-83,2 %, а содержание в отсеве зерен крупные 6 мм не превышало 8,5-11,7 %.

Эти результаты имели место при длине просеивающей поверхности грохота 20,5 м и ширине 1,4 м.

По сравнению с серийно выпускаемыми вибрационными грохотами типа ГИЛ, работающими в аналогичных условиях, на операции сухого подготовительного грохочения грохот скребковый имеет следующие преимущества: просеивающая поверхность практически не залипает, возможен рассев рядовых каменных углей и антрацитов с влажностью класса (0–6) мм до 10 %, отсутствие вибраций, конструкция проста и надежна, высота приемлема для углеобогатительных фабрик, в одной машине совмещены просеивающие и транспортные функции, удобна компоновка в схеме цепи аппаратов предприятий.

Недостатком грохота скребкового является использование в его конструкции дорогостоящей щелевой сетки из легированной стали с малым живым сечением.

Отсутствие вибраций позволяет применять в качестве просеивающей поверхности сварные колосниковые сита или резинометаллические сита с упругой заделкой колосников из износостойкого металла.

Грохот скребковый рекомендуется для работы на операции предварительного отсева мелких классов из грузопотоков рядовых углей повышенной влажности мощностью до 300 т/ч по граничной крупности разделения 6–8 мм. При влажности класса (0–6) мм в исходном питании до 8 % возможно его применение на операции сухого подготовительного грохочения.

2.4. Грохоты валковые

Эти грохоты используются, как правило, для предварительного грохочения с целью выделения продукта меньше 50-150 мм из грузопотока крупнокускового материала с верхним пределом крупности до 500 мм.

На буроугольных брикетных фабриках валковые грохоты со щелью 5–6 мм применяются на операции подготовительного грохочения.

Валковые грохоты состоят из ряда параллельных валков, установленных на наклонной раме и вращающихся в направлении движения материала. На валки насажены или отлиты заодно с ними диски. Форма дисков может быть круглой или фигурной, например, в виде «сферического» треугольника, стороны которого описаны дугами окружности. Круглые диски могут быть установлены центрично или эксцентрично.

Валки образуют просеивающую поверхность с отверстиями, форма и размеры которых определяются расстоянием между валками и формой дисков.

Рис. 2.5. Общий вид валкового грохота с эксцентричными дисками

На рис. 2.5 изображен общий вид валкового грохота с эксцентричными дисками. Грохот состоит из рамы 1, короба 2, семи валков 3, вращающихся в подшипниках качения 4, и привода. На валках эксцентрично насажены круглые диски 5. Электродвигатель 6 через упругую муфту, редуктор 7 и цепную передачу 8 приводит во вращение средний валок, от которого через короткие цепные передачи 9, расположенные по одну сторону короба, приводятся во вращение остальные валки.

Перемещение угля вдоль грохота осуществляется эксцентрично расположенными дисками, которые насажены на валках со смещением в 90^о . Этим достигается энергичное разрыхление угля на грохоте и повышается эффективность грохочения. Цепная звездочка приводного вала имеет предохранительное устройство в виде шпильки, которая срезается при перегрузке грохота (например, при заклинивании валков).

Двойные звездочки иногда располагаются по обе стороны валков через один, что позволяет получить более равномерную нагрузку на короб и детали грохота.

В зависимости от размера отверстий (50-150 мм) и ширины просеивающей поверхности (1270–1500 мм) производительность грохотов колеблется от 200 — до 600 т/ч.

Валковые грохоты отличаются спокойной и надежной работой, обладают большой производительностью и хорошей эффективностью грохочения. Вместе с тем при переработке углей повышенной влажности из-за налипания на валки и диски угольной мелочи эффективность работы грохотов снижается.

Недостатки валковых грохотов: большая масса, сложности конструкций, большой расход электроэнергии, сложность технического обслуживания.

2.5. Грохоты шнековые

Рабочая решетка шнековых грохотов типа ГШ состоит из системы валов-шнеков, размещенных параллельно один другому, и продольной оси грохота (рис. 2.6). Валы цилиндрической формы снабжены ребрами, расположенными по винтовой линии с постоянным шагом. При установке соседних валов по схеме «ребро против ребра» (рис. 2.7, а) образуется множество ячеек шестиугольной формы, которые при вращении валов-шнеков перемещаются к разгрузочному концу грохота, создавая «бегущую просеивающую решетку» с ячейками постоянных размеров. Образование ячеек предусмотрено для грохотов ГШ-500 и ГШ-1000. Для выделения из потока материала мелкой фракции 0–6 мм соседние валы-шнеки в грохоте ГШ-240 устанавливают по схеме «ребро входит во впадину между ребрами соседних валов-шнеков», в результате чего образуется щель грохочения (рис. 2.7, б).

Высокая производительность шнековых грохотов обеспечивается за счет принудительного перемещения исходного материала ребрами быстро вращающихся валов-шнеков по поверхности просеивающей решетки. При этом габариты ГШ невелики.

Рис. 2.6. Трехсекционный шнековый грохот ГШ1000

Грохоты отлично работают без залипания на влажном материале с включениями глинистых частиц, так как рабочий орган самоочищающийся. Высокая (до 95 %) эффективность грохочения обусловлена активным выпадением мелких частиц через ячейки или щели. Грохоты шнековые выполняются трехсекционными, в результате чего при перегрузке c одной секции на другую происходит взаимное перемещение частиц в потоке, что способствует лучшему выпадению мелочи в подрешетное пространство.

Большое распространение получил грохот ГШ-500, применяемый для отсева класса 0-13 мм на углеобогатительных фабриках. На одной из двух линий обогащения ГОФ «Капитальная» ПО «Интауголь» последовательно установленные грохоты ГИСЛ-82 и ГИСЛ-72 с ситами общей площадью 70 м, обеспечивавшие производительность 350 т/ч (простои на очистку сит составляли 30 % рабочего времени), были заменены одним грохотом ГШ-500 с рабочей решеткой площадью 9 м². Это позволило увеличить производительность линии до 700 т/ч и в конечном итоге отказаться от строительства второй обогатительной фабрики. Срок окупаемости ГШ-500 не превышает 2 мес.

Рис. 2.7. Схема просеивающей решетки грохота шнекового ГШ:

а — с ячейкой просеивания; б — со щелью просеивания

2.6. Грохоты барабанные

Барабанные грохоты в зависимости от формы барабана могут быть цилиндрическими или коническими. Боковая поверхность грохота, образованная перфорированными, стальными листами или сеткой, является просеивающей поверхностью грохота.

Схема цилиндрического барабанного грохота показана на рис. 2.8, а Уголь подается внутрь барабана и благодаря вращению его поднимается на некоторую высоту, прижимаясь к стенкам барабана под действием составляющей силы тяжести и центробежной силы. Затем масса угля скатывается вниз. В этот момент вследствие наклона барабана происходит некоторое продольное перемещение угля от загрузочного к разгрузочному концу. После этого масса угля вновь поднимается, будучи прижата к внутренней стенке барабана, а затем скатывается вниз, одновременно продвигаясь вдоль барабана.

Траектория движения частиц в барабанном грохоте состоит из дуг окружности (при подъеме) и отрезков винтовой линии (при скатывании). Просеивание мелких частиц через отверстия сита происходит при скатывании угля вниз.

Для грохочения угля применяют конические барабанные грохоты с горизонтальным внутренним валом. Схема работы такого грохота понятна из рис. 2.8, б. Коническая форма барабана обусловливает при горизонтальной оси вращения его поступательное движение угля.

Рис. 2.8. Схемы барабанных грохотов

Барабанные грохоты могут изготовляться также для грохочения материала на несколько классов. При этом сито на барабане собирается по длине из нескольких секций с отверстиями, увеличивающимися в размерах по направлению к разгрузочному концу, т. е. грохочение материала производится от мелкого класса к крупному, или сита собираются концентрическими поверхностями — внутренние с наибольшими, а наружные с наименьшими отверстиями, т. е. грохочение производится от крупного класса к мелкому. В некоторых случаях применяются комбинированные конструкции, в которых на барабане, состоящем из нескольких секций сит с отверстиями, увеличивающимися в размерах, устанавливаются концентрически еще одно или несколько сит с мелкой сеткой.

Диаметр барабана колеблется от 500 до 3000 мм; длина — от 2000 до 9000 мм; длина отдельной секции барабана от 800 до 1500 мм.

Скорость вращения барабана ограничивается определенным пределом, так как при больших скоростях возникающая центробежная сила прижимает материал к рабочей поверхности и грохочение становится невозможным. Скорость вращения, при которой слой материала, прилегающий к поверхности барабана, начинает вращаться вместе с барабаном под действием центробежной силы, называется критической.

Критическая скорость вращения барабанного грохота

где R — радиус барабана, м.

Скорость вращения барабанных грохотов назначается меньше критической скорости в пределах:

Окружная скорость барабана поддерживается от 0,6 до 1,25 м/с.

Скорость движения материала вдоль оси барабана, т. е. скорость подачи, может быть определена по формуле:

где α — угол наклона барабана грохота, градус.

Теоретическая производительность по исходному материалу барабанного цилиндрического грохота, рассчитанная по транспортирующей способности его, при скорости подачи, определенной по формуле, равна %

где μ — коэффициент разрыхления материала, равный 0,6–0,8; γ — плотность материала, т/м³; h — толщина слоя материала на барабане (не более двойного размера максимальных кусков), м.

По практическим данным средняя производительность барабанного грохота составляет на 1 м² площади сита и на 1 мм размера отверстий при сухом грохочении 0,25-0,3 т/ч, при мокром — около 0,45 т/ч.

ГП «Укрнииуглеобогащение» разработан и внедрен на многих шахтах и углеобогатительных фабриках цилиндрический барабанный грохот со спиральной просевающей поверхностью ГЦЛ (грохот цилиндрический легкого типа). Внешний вид этого грохота со снятым кожухом показан на рис. 2.9. Грохот состоит из цилиндра, свободно лежащего на катках, и привода (электродвигателя с редуктором), укрепленного на раме. Число заходов спирали составляет 12, 15 и 19 при размерах щели между витками 50, 70 или 100 мм. Грохот может принять куски, размером до 500 мм. Для предохранения спиралей от ударов поступающего угля имеется загрузочный конус-питатель. При вращении барабана надрешетный продукт перемещается спиралями к противоположному концу, подрешетный же проходит через щели между спиралями.

Рис. 2.9. Грохот барабанный со спиральными колосниками типа ГЦЛ:

1-электропривод; 2-питающая воронка; 3-колосники; 4-опорный бандаж; 5-приводной ролик; 6-рама

Основными недостатками барабанных грохотов являются их малая удельная производительность и низкая эффективность при грохочении мелкого материала. Это объясняется тем, что в каждый данный момент используется не более 20 % общей просеивающей поверхности грохота. Вследствие спокойной работы барабанного грохота и отсутствия встряхивания сита его отверстия легко забиваются зернами перерабатываемого материала.

От выше представленных барабанных грохотов выгодно отличаются появившиеся в последнее время барабанные классифицирующие устройства, рабочая поверхность которых формируется из резиновых динамически активных сит типа СДАЛ или эластичных сит типа ЭПП.

Важными достоинствами барабанных классифицирующих устройств являются: простота узлов и конструкций, плавности хода, низкая степень истирания грохотимого материала и динамическая активность элементов резиновых сит, способствующая самоочистки их ячеек.

Перечисленные качества позволяют широко использовать данный тип оборудования в технологических схемах обогатительных фабрик.

Научно-производственной фирмой «Размах» (г. Днепропетровск) создан целый типоразмерный ряд барабанных грохотов, общий вид одного из них схематично изображен на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Общий вид барабанного грохота с ситом СДАЛ

В зависимости от технологических задач производства такие грохоты могут снабжаться самыми различными типами и комбинациями сит типа СДАЛ, обеспечивающими высокоэффективное сухое и мокрое грохочение по крупности от 300 до 0,3мм.

Рис. 2.11. Общий вид барабанного грохота с ситом ЭПП

ЗАО «АНА-ТЕМС» (г. Днепропетровск) создало и производит различные типы барабанных классифицирующих устройств с износостойкими резиновыми ситами ЭПП, для различных технологических операций, в т. ч. для сухого рассева сыпучих материалов по граничной крупности разделения от 6 до 50 мм.

На рис. 2.11 приведен общий вид барабанного грохота с ситами ЭПП.

2.7. Грохоты плоские качающиеся

Эти грохоты имеют один или два короба удлиненной прямоугольной формы с расположенными в них просеивающими поверхностями.

Короба устанавливаются на пружинных опорах или на шарнирных подвесках, совершая при этом с помощью привода кривошипного типа возвратно-поступательные круговые или сложные движения.

Одной из разновидностей такого типа грохотов с жесткой кинематикой является качающийся грохот с горизонтальным расположением сита, схематично изображенный на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Схема горизонтального качающегося грохота:

1 — кривошипный привод; 2 — короб грохота; 3 — сито; 4 — опора; 5 — рама

Недостаток обычного кривошипного привода, применяемого для грохотов такого типа, — невозможность уравновешивания сил инерции качающихся масс, в результате чего на фундамент или на строительные конструкции передаются знакопеременные динамические нагрузки.

Вместе с тем быстроходные качающиеся грохоты типа БКГ в значительной мере лишены этого недостатка.

Конструкция грохота БКГ (рис. 2.13) состоит из рамы 1, двух коробов с ситами 2, шарнирных подвесок 3, шатунов 4, приводного вала 5, подвесок для вала 6, двух виброизолирующих пружин 7. Движение грохоту сообщается посредством ременной передачи от электродвигателя 8 через шкив 9.

Рис. 2.13. Общий вид быстроходного качающегося грохота типа БКГ

Исходный уголь поступает на верхний короб, надрешетный продукт транспортируется в сторону разгрузки, а из подрешетного продукта, попавшего на нижний короб, отсевается более мелкий класс.

Для уравновешивания возникающих при движении коробов динамических нагрузок эксцентрики шатунов расположены на валу на 180 градусов по отношению друг к другу, в связи, с чем короба движутся в разные стороны. Кроме того, вал грохота подвешен на подвесках и связан с виброизолирующими пружинами, поглощающими в немалой степени неуравновешенные динамические усилия. Подвески грохота соединены с коробами и рамой посредством шарниров, армированных резиной, что также смягчает удары, возникающие при работе грохота.

Характерным недостатком качающихся грохотов является наличие в их конструкциях большого количества шарнирных элементов и кривошипного привода, малоспособного обеспечить значительную по величине частоту колебаний, что необходимо для эффективного отсева мелких классов из рядовых углей и антрацитов при сухом грохочении. Поэтому в современных грохотах применяют преимущественно привод от вибровозбудителей.

2.8

Вибрационные грохоты с круговыми и

прямолинейными колебаниями

Эта группа инерционных виброгрохотов с дебалансным вибровозбудителем, принадлежащая к классу кинематически неопределенных грохотов. Различают вибрационные грохоты с круговыми и прямолинейными колебаниями короба.

На рис. 2.14 представлена кинематическая схема вибрационного грохота с круговыми колебаниями короба.

Рис. 2.14. Кинематическая схема вибрационного грохота с круговыми колебаниями

Короб грохота 4 с ситами 3 расположен на упругих виброизоляторах 2, смонтированных на опорной раме 1. В коробе грохота установлена труба 9, внутри которой проходит рабочий вал вибровозбудителя 10, вращающийся в подшипниках 8. На концах вала 10, имеющих эксцентричные расточки 7 радиуса r, насажены шкивы 5 с дебалансами 6, центр массы которых находится на расстоянии R от геометрической оси О₁О₂.

При вращении шкивов вокруг геометрической оси О₁О₂ возникает сила инерции массы короба M с материалом, Mˑω²ˑr которая уравновешивается равной ей по величине и противоположно направленной силой инерции дебалансных грузов (массой m) m ˑω²ˑR, где ω — угловая скорость вращения.

Из условия равенства упомянутых сил инерции и для частоты колебаний, далекой от резонанса, имеем:

В этом случае короб грохота описывает круговые колебания вокруг оси О₁О₂ , а сама ось вала остается в пространстве неподвижной, благодаря чему эти грохоты называются самоцентрирующимися.

Неподвижная ось рабочего вала и шкивов упрощает передачу им вращательного движения от электродвигателя и дает возможность применять короткую клиноременную передачу без риска сбрасывания ремней.

Инерционные грохоты типа ГИЛ

В инерционных грохотах ГИЛ с круговыми или близкими к ним колебаниям применяются в основном эластичные лепестковые муфты.

На углеобогатительных фабриках на операции сухого рассева углей грохоты типа ГИЛ получили широкое распространение.

На рис. 2.15 приведен общий вид грохота ГИЛ 52.

Рис. 2.15. Общий вид грохота ГИЛ 52

Конструкции грохотов типа ГИЛ аналогичны и имеют унифицированные узлы и детали. Грохот ГИЛ52 состоит из короба с просеивающей поверхностью, установленного или подвешенного на упругих виброизоляторах, инерционного вибровозбудителя, вмонтированного своими подшипниковыми узлами в боковинах короба, электропривода, соединенного с валом вибровозбудителя эластичной муфтой.

Короб представляет собой пространственную рамную металлоконструкцию, включающую две вертикальные несущие боковины, соединенные между собой одним или несколькими рядами поперечных горизонтальных связь-балок круглого или прямоугольного сечения. Число явно выраженных рядов поперечных связь-балок определяется количеством ярусов (дек) сит грохота. При сборке короба практически, все унифицированные узлы крепятся высокопрочными болтами.

В настоящее время многие отечественные фирмы освоили изготовление инерционных виброгрохотов по индивидуальным заказам потребителей в соответствии с их техническим заданием.

ООО «ЛЭМЗ» (Украина) разработано и осваивает серийное производство более эффективных виброгрохотов с эллиптическими колебаниями типа ГВИ с перспективной последовательной замены грохотов ГИЛ на углеобогатительных фабриках в узлах сухого подготовительного грохочения.

Общий вид грохота типа ГВИ приведен на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Общий вид грохота типа ГВИ

Если одновальные грохоты типа ГИЛ с вибровозбудителями, расположенными в центре масс, имеют практически одинаковые колебания по всей длине рабочей поверхности близкие к круговым, то грохоты типа ГВИ имеют неоднородное поле эллиптических амплитуд колебаний.

Неоднородные поля эллиптических амплитуд в разработанных и созданных ООО «ЛЭМЗ» грохотах типа ГВИ (ГВИ52С, ГВИ62ЛС, ГВИ72ЛС и т. п.) для сухой классификации сыпучих материалов (уголь, известняки, руды, стройматериалы) создаются расположением одновальных вибровозбудителей на периферии боковин в определенном месте относительно центра масс грохота, за счет чего формируется оптимальное для каждого вида грохотимого материала поле эллиптических амплитуд, изменяющихся как по величине, так и по направлению при движении от загрузки к разгрузке.

Установка такого типа грохотов под углом от 12° до 25° и регулирование величины амплитуды центра масс грохота позволяет добиваться более высокой эффективности при требуемой производительности по исходному питанию, чем на грохотах традиционных конструкций. Это подтверждает опыт эксплуатации грохотов с шириной дек от 2,0 м до 2,4 м и площадями рабочих поверхностей от 9 до 13 м² на различных операциях сухого грохочения известняка на ДОФ-3 ОАО «Стагдок» (г. Липецк, Россия), который позволяет с уверенностью утверждать о перспективности грохочения сухих сыпучих материалов на грохотах с неоднородным полем эллиптических колебаний.

Инерционные грохоты типа ГИТ

Для предварительного грохочения применяются инерционные грохоты тяжелого типа ГИТ51А и ГИТ71.

По принципиальной схеме работы грохоты типа ГИТ подобны грохотам типа ГИЛ и состоят из аналогичных сборочных единиц, но имеют некоторые конструктивные отличия, связанные со спецификой назначения.

Грохот ГИТ51А в опорном (рис. 2.17, а) и подвесном (рис. 2.17, б) исполнениях является наиболее надежным из инерционных грохотов, так как его короб и просеивающая поверхность изготовляются из толстолистового проката, а детали короба соединяются высокопрочными болтами. 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 обеспечивает стабильность амплитуды колебаний короба даже тогда, когда на его просеивающей поверхности находится несколько кусков грохотимого материала большой массы (допускаются куски размером до 1200 мм).

Рис. 2.17. Грохот ГИТ51А в опорном (а) и подвесном (б) исполнениях

Короб грохота изготовляется из двух высоких боковин 1 толщиной 12 мм с накладными листами в местах крепления вибратора 2, поперечных связей швеллерного профиля, подситных рам и защитных листов, предохраняющих боковин от истирания. Короб имеет одну просеивающую поверхность 3 из двух карт, закрепленных в коробе болтами. В середине короба часть просеивающей поверхности отверстий не имеет. Под этой частью расположен вибратор, и благодаря отсутствию отверстий он не подвергается абразивному износу. Просеивающая поверхность представляет собой листовое решето толщиной 25 мм с квадратными отверстиями. Для предохранения от интенсивного износа на лист наварены продольные брусья сечением 40×40 мм, которые по мере износа заменяются.

Конструкция короба предусматривает возможность установки колосниковой просеивающей поверхности из отдельных секций, устанавливаемых каскадом. При этом щель расширяется к концу секции.

Грохоты самобалансные типа ГСЛ

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. Угол подбрасывания материала у этого грохота больше, чем у резонансного, что обеспечивает более эффективное отделение воды. Самобалансный грохот передает на опору меньшие динамические нагрузки, чем резонансный.

Промышленностью выпускается три типоразмера самобалансных грохотов: ГСЛ42, ГСЛ62 и ГСЛ72.

Грохоты типа ГСЛ предназначены для мокрой классификации углей, антрацитов и горючих сланцев, обезвоживания продуктов обогащения, отделения шлама, отмывки утяжелителя.

Самобалансный грохот ГСЛ62 (рис. 2.18) состоит из короба 5 с просеивающими поверхностями, инерционного вибратора 1, пружинных опор или подвесок 4, электродвигателя 3 и клиноременной передачи 2.

Рис. 2.18. Грохот ГСЛ62

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 и всегда действует по оси, проходящей через центр тяжести короба, вызывая его колебания.

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.

Конструкция грохота ГСЛ72 (рис. 2.19) в основном не отличается от конструкции грохотов ГСЛ42 и ГСЛ62. Разница лишь в том, что в связи с большими размерами он имеет шесть пружинных опор и два спаренных самобалансных вибратора, установленных на специальных площадках над боковинами короба. Вибраторы приводятся в действие соответственно двумя электродвигателями, помещенными на отдельных рамах.

Рис. 2.19. Грохот ГСЛ72

Самобалансные вибраторы грохота такие, как и у грохотов ГСЛ42 и ГСЛ62, соединены между собой промежуточным валом с муфтами.

Грохот ГСЛ72 выпускается только в опорном исполнении.

На базе грохотов ГСЛ42, ГСЛ62 и ГСЛ72 с использованием их основных узлов и элементов созданы грохоты ГСЛ82 и ГСЛ91 с полезной площадью просеивающей поверхности, соответственно, 21 м² и 33,2 м².

Грохоты резонансные типа ГРЛ, ГРД

Грохоты типа ГРЛ и ГРД 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.

По принципу действия и конструкции грохоты представляют собой двухмассные динамические колебательные системы с упругими связями между массами и эффективной виброизоляцией. Нелинейная характеристика жесткости упругих связей благодаря применению резиновых буферов на 30 % повышает ускорение короба (и просеивающей поверхности) по сравнению с качающимися грохотами. При одинаковом с качающимися грохотами характере колебаний короба интенсивность грохочения у резонансных выше благодаря как нелинейности упругих связей, так и большей частоте колебаний. Работа в режиме, близком к резонансному, обеспечивает возможность колебаний коробов больших размера и массы при минимальных затратах энергии и минимальных нагрузках на детали привода. Эти грохоты наиболее производительны и универсальны по назначению. Однако им присущи недостатки, основные из которых — сравнительная сложность в эксплуатации и большая масса.

Промышленностью выпускаются два типа резонансных грохотов — ГРЛ и ГРД. Принципиальные конструктивные схемы этих грохотов различны. ГРЛ — грохот резонансный легкого типа с одним коробом и уравновешивающей подвижной рамой. ГРД — грохот резонансный двухкоробный без уравновешивающей рамы.

Грохот ГРЛ (рис. 2.20) 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 привод не нагружается большими инерционными силами движущихся масс и большие пусковые нагрузки устраняются. Буфера установлены с зазором 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 α 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. Расположение центров тяжести короба и рамы на прямой АВ, параллельной осям буферов и перпендикулярной рессорам, позволяет осуществлять при колебаниях возвратно-поступательное движение короба и рамы.

Рис. 2.20. Принципиальная схема двухмассного резонансного грохота типа ГРЛ

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.

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 ее колебаний во столько же меньше амплитуды колебаний короба.

Грохоты типа ГРД (рис. 2.21) отличаются от грохотов с уравновешивающей рамой наличием короба вместо рамы. Коробы (верхний 1 и нижний 2), имея одинаковую массу, колеблются с одинаковой амплитудой. Центры тяжести коробов, как и в грохотах типа ГРЛ, находятся на одной прямой, параллельной оси нелинейной упругой связи. Благодаря замене уравновешивающей рамы коробом грохот имеет почти в два раза меньшую массу и меньшие габаритные размеры при тех же площадях просеивающей поверхности, а наличие равноплечих рычагов 3 с центральными осями исключает необходимость применения пружинных опор короба и продольных опор грохота. Наклон коробов достигается более высоким расположением оси рычагов с загрузочной стороны грохота, чем ось рычагов с разгрузочной стороны.

Отсутствие линейных упругих связей между коробами в грохоте ГРД (пружин и рессор) при прочих одинаковых условиях обеспечивает большую нелинейность системы, но вместе с тем обусловливает большие боковые колебания, чем в грохоте типа ГРЛ.

Рис. 2.21. Грохот типа ГРД

Резонансные грохоты по сравнению с грохотами других типов, в частности с инерционными, имеют ряд преимуществ:

горизонтальное расположение, обусловливающее минимальные габаритные размеры здания;

наличие упругой связи привода, благодаря которой нагрузки на узлы привода при запуске грохота минимальны;

нелинейность упругих связей между коробами, что создает интенсивный режим встряхивания грохотимого материала на просеивающей поверхности и, следовательно, высокую эффективность грохочения;

режим колебаний масс грохота, близкий к резонансному, в силу чего расход мощности на приведение в колебание сравнительно больших масс грохота и грохотимого материала минимален;

универсальность применения (как на сухих, так и на мокрых операциях грохочения);

малая чувствительность к перегрузкам при установившемся режиме колебаний;

малые динамические нагрузки на опоры (у грохотов типа ГРД).

Наряду с перечисленными преимуществами резонансные грохоты имеют и существенные недостатки, которые в настоящее время ограничивают область их применения. К таким недостаткам относятся, в первую очередь, сложность изготовления (особенно грохотов типа ГРД) и значительные трудности при эксплуатации. Наличие в грохотах упругих связей, пружинных опор и рессорных подвесок требует квалифицированного монтажа и обслуживания, своевременного профилактического ремонта, что редко обеспечивается при эксплуатации грохотов. Другой недостаток грохотов — сравнительно большая масса, особенно у грохотов типа ГРЛ. Попытка использования грохотов типа ГРД для мокрой классификации показала их крайне низкую эксплуатационную надежность и, следовательно, нецелесообразность применения на этой операции.

Грохоты самобалансные с самосинхронизирующимися вибровозбудителями типа ГИСЛ

В настоящее время в угольной и горнорудной промышленности наибольшее применение находят инерционные (самобалансные) грохоты с прямолинейными колебаниями короба, как наиболее простые в изготовлении, эксплуатации и ремонте.

Существенным недостатком самобалансного грохота с двухвальным вибровозбудителем является наличие зубчатой передачи, создающей сильный шум и требующий частого ремонта. Он устранен в самосинхронизирующемся грохоте, имеющем два независимых дебалансовых вибровозбудителя, непосредственно не связанных между собой какой-либо передачей. Их валы вращаются отдельными электродвигателями в противоположном направлении с одной и той же угловой скоростью (+w и — w) и с одной и той же фазой, благодаря автоматической самосинхронизации и самофазировке, достигаемой путем соответствующего подбора движущихся масс, их моментов инерции и взаимного расположения. Такого рода вибровозбудители являются самосинхронизирующимися. Их валы с дебалансными грузами, закрепленные в бортовых стенках короба, вращаются навстречу друг другу, поэтому результирующая центробежных сил инерции направлена по прямой АА и проходит через центр массы короба. В результате достигаются прямолинейные синусоидальные колебания под заданным углом к плоскости сита.

Грохот типа ГИСЛ обладает преимуществами как резонансного грохота (горизонтальное расположение просеивающей поверхности, колеблющейся возвратно-поступательно под углом 45° к горизонту), так и инерционного (прост в изготовлении и удобен в эксплуатации, так как не требует никаких регулировок). В отношении конструктивного исполнения и кинематической схемы грохот типа ГИСЛ аналогичен самобалансному грохоту типа ГСЛ.

Вся практика проектирования и разработки грохотов до настоящего времени характеризовалась попыткой внедрения универсальных грохотов. Однако накопленный опыт показывает, что сухое грохочение большинства сыпучих материалов более эффективно при круговых или близких к круговым колебаниям рабочих поверхностей грохотов, мокрое же грохочение (классификация, обесшламливание, отделение суспензий, обезвоживание и т. п.) более эффективно при направленных колебаниях, создаваемых инерционными силами вибровозбудителей под определенными углами относительно рабочей поверхности.

Поэтому на углеобогатительных фабриках на операции сухого рассева рядовых углей использование самобалансовых грохотов типа ГИСЛ малоэффективно. Вместе с тем при разделении рядовых углей по граничной крупности свыше 13 мм эти грохоты могут работать удовлетворительно.

Общий вид грохота ГИСЛ 62 показан на рис. 2.22.

Рис. 2.22. Общий вид грохота ГИСЛ-62

Короб грохота 1, установленный на четырех пружинных опорах 2, совершает направленные колебательные движения в вертикальной плоскости под действием центробежной силы инерции, возникающей при вращении в противоположные стороны дебалансовых грузов, установленных на двух параллельных валах вибровозбудителя 3. Траектория движения точки короба представляет собой прямую линию, наклоненную в данном случае под углом 45 градусов к плоскости сита 4. Вращение валам вибровозбудителя передается двумя двигателями 5 через эластичные лепестковые муфты 6.

Короб состоит из двух боковых листов (боковин) толщиной 8 мм, поперечных связь-балок, изготовленных из труб круглого сечения, и балки в загрузочной части короба. Поперечные связь-балки закрыты резиной, которая предохраняет их от абразивного изнашивания. Боковые короба усилены листами, угольниками и швеллерами в продольном и вертикальном направлениях. Для установки короба на опорах к боковинам прикреплены цапфы 7. Внутри короба вдоль боковых листов прикреплены угольники, на полки которых устанавливаются рамки верхнего сита. Нижние поперечные связь-балки связывают посредством высокопрочных болтов боковины, образуя пространственную форму короба, и служат также опорами для нижнего сита.

На коробе грохота установлен самосинхронизирующийся вибровозбудитель, состоящий из корпуса, внутри которого на подшипниках качения размещены параллельно друг к другу валы с неуравновешенными дебалансами.

Грохоты высокочастотные

Основным направлением интенсификации и повышения точности разделения при сухом и мокром грохочении, обезвоживании, обезшламливании и отмыве суспензии от продуктов обогащения при создании современных грохотов является повышение их вибродинамических характеристик.

Конец ознакомительного фрагмента.