1.8. Выбор классификаторов и гидроциклонов

Для работы в замкнутом цикле с мельницами устанавливаются:

- на первой стадии спиральные классификаторы, обеспечивающие грубый слив;

- на второй стадии гидроциклоны, слив которых является питанием обогатительных аппаратов. Классификаторы и гидроциклоны выбираются по их производительности. Производительность классификатора с не погруженной спиралью по сливу определяется по эмпирической формуле:

Q_c = 4.55 m K_β K_δ K_α K_c D^1.765 .

Здесь Q_c - производительность по твердому материалу в сливе, т/ч;

m - число спиралей классификатора;

K_β - поправочный коэффициент на крупность слива (табл. 1.14)

K_δ - поправочный коэффициент на плотность классифицируемого материала, K_δ = δ / 2.7;

K_α - поправочный коэффициент на угол наклона α днища классификатора (при α = 16-18⁰ К_α = 1.06-1);

К_с - поправочный коэффициент на заданное содержание твердого в сливе.

Отсюда

D^1.765 = Q_c / 4.55 m K_β K_δ K_α K_{c .}

Значения поправочных коэффициентов определяются с учетом следующих поправок.

1. Поправка на крупность слива. По заданию содержание расчетного класса в сливе I стадии классификации β₁₂ = 40%. По табл. 1.8 находим, что крупность слива классификатора составит 95% класса 0-0,4 мм. По табл. 1.14 определяем коэффициент K_β = 1.96.

Таблица 1.11 – Значения коэффициента K_β , учитывающего крупность слива

Номиналь-ная крупность слива d95, мм	Параметры
	содержание в сливе класса, %		разжижен-ность R2.7	содержание твердого в сливе, %	значение Kβ
	-0.074 мм	-0.045 мм
1.17	17.0	11.0	1.3	43.0	2.5
0.83	23.0	15.0	1.5	40.0	2.37
0.59	31.0	20.0	1.6	38.0	2.19
0.42	41.0	27.0	1.8	36.0	1.96
0.30	53.0	36.0	2.0	33.0	1.7
0.21	65.0	45.0	2.33	30.0	1.41
0.15	78.0	50.0	4.0	20.0	1.0
0.10	88.0	72.0	4.5	18.0	0.67
0.074	95.0	83.0	5.7	16.5	0.46

2. Поправка на плотность руды K_δ = 3.2 : 2.7 = 1.18.

3. Поправка на угол наклона классификатора. При α = 17⁰ K_α = 1.03.

4. Поправка на заданную плотность слива. Коэффициент K_с находится в зависимости от соотношения R_т : R_2.7 . Здесь R_т - требуемое соотношение Ж:Т в сливе классификатора (по условиям последующего технологического процесса), обычно R_т принимается в пределах 1-1.5; R_2.7 - базисное отношение Ж:Т (см. табл. 1.14). В соответствии с заданием по табл. 1.14 находится значение R_2.7 = 1.8 (при d₉₅ = 0.42 мм). При R_т : R_2.7 = 1.4 : 1.8 = 0.78 ≈ 0.8 и δ = 3.2 т/м³ определяется значение К_с = 0.98 (по табл. 3.15).

Таблица 1.12 - Значение коэффициента К_с, учитывающего разжижение слива

Плотность руды, т/м3	Отношение Rт : R2.7
	0.6	0.8	1.0	1.2	1.5
2.7	0.73	0.86	1.0	1.13	1.33
3.0	0.77	0.93	1.07	1.23	1.44
3.2	0.82	0.98	1.15	1.31	1.55
3.5	0.85	1.02	1.2	1.37	1.63

Определение диаметра спирали классификатора

Для односпирального классификатора, работающего в замкнутом цикле с мельницей, производительность по сливу будет:

Q_c = Q₁₁ / 3 = 200 : 3 = 66,7 т/ч.

где Q₁₁ - производительность по сливу (см. схему, рис. 1.2 и табл. 1.8);

n - число мельниц по принятому варианту, (табл. 1.10).

Диаметр спирали

D^1.765 = Q_c / 4.55 m K_β K_δ K_α K_c =

= 66,7 : (4.55 · 1 · 1.96 · 1.18 · 1.03 · 0.98) = 6,27 м.

Для двухспирального классификатора

D^1.765 = 3,13 м.

Для упрощения расчетов в табл. 1.16 приводятся значения D^1.765 и D³ для стандартных классификаторов.

Таблица 1.13. Значения D^1.765 и D³ для стандартных классификаторов

D, м	0.3	0.5	0.75	1.0	1.2	1.5	2.0	2.4	3.0
D1.765	0.12	0.27	0.6	1.0	1.38	2.04	3.4	4.7	6.97
D3	0.027	0.111	0.422	1.0	1.73	3.38	8.0	13.62	27.0

Наиболее близким стандартным классификатором к полученному расчетному значению является односпиральный классификатор с диаметром спирали 3,0 м или двухспиарльный классификатор с диаметром спиралей D = 2,0 м.

Проверяем расчетную производительность по сливу односпирального классификатора при D = 3,0 м.

Q_c = 4.55 m K_β K_δ K_α K_c D ^1.765 =

= 4,55 · 1 · 1,96 · 1,18 · 1,03 · 0,98 · 6,97 = 74,03 т/ч.

Для обеспечения требуемой производительности принимаем односпиральный классификатор 1КСН30 с диаметром спирали 3,0 м

Проверяем производительность выбранного классификатора по пескам. Она определяется по формуле:

Q_п = 5.45 · m · D³ · n · ( δ / 2.7 ) · K_α ,

где n - частота вращения спиралей, мин^-1.

Принимаем частоту вращения спиралей n = 1 мин^-1. Тогда

Q_п = 5.45 ·1 · 27,0 · 2 ·1.18 · 1.03 = 272,4 т/ч.

По расчету технологической схемы на I стадии измельчения принято к установке 5 мельниц, которые обычно работают в паре с классификаторами. Необходимое количество песков

Q_п = Q₁₃ / 3.

Здесь Q₁₃ - количество песков по схеме (см. табл. 3.12);

n -количество мельниц.

Тогда

Q_п = 168,4 : 3 = 56,13 т/ч.

Таким образом, выбранный классификатор обеспечивает производительность по пескам даже при наименьшей частоте вращения спиралей. Окончательно принимаем к установке односпиральный классификатор 1КСН-30. Необходимое количество классификаторов – 3 шт.

Вторая стадия классификации производится в гидроциклонах. Количество гидроциклонов определяется по формуле:

i = K_н W_оп / W_п ,

где K_н - коэффициент неравномерности подачи питания (K_н = 1.15);

W_оп - количество пульпы, поступающее на классификацию в гидроциклонах, м³/ч;

W_п - производительность одного гидроциклона по исходной пульпе, м³/ч.

Для того чтобы выбрать гидроциклон, необходимо знать номинальную крупность слива, которую он должен обеспечить. За номинальную крупность принят такой размер отверстий сита, на котором остается 5% твердого продукта, содержащегося в сливе.

Таблица 1.14 - Зависимость между содержанием класса - 0,074 мм в сливе мельниц и классификаторов и крупностью частиц

Содержание класса –0.074мм, β, %	30	40	50	60	70	80	90	95
Условная максимальная крупность dн, мм	-	0.43	0.32	0.24	0.18	0.14	0.094	0.074

По заданию β₁₅ = 68 %, тогда в соответствии с данными табл. 1.17 d_н = 0.190 мм или 190 мкм.

Ориентировочные данные для выбора гидроциклонов приведены в табл. 1.15.

Таблица 1.15. Основные параметры гидроциклонов с углом конусности 20⁰

Диаметр гидроциклона D, мм	Средняя производительность при p0 = 0.1 МПа, м3/ч	Крупность слива dн, мкм	Стандартный эквивалентный диаметр патрубков, мм
			питающего dпит.	сливного dc.	пескового dп.
150	12-30	20-50	30-40	40-50	12-34
250	27-80	30-100	65	80	24-75
360	50-150	40-150	90	115	34-96
500	100-300	50-200	130	160	48-150
710	200-500	60-250	160	200	48-200
1000	360-1000	70-280	210	260	75-300

В соответствии с данными табл. 1.15, необходимую крупность слива могут обеспечить гидроциклоны диаметром D = 500, 710, 1000 мм.

При выборе гидроциклонов следует стремиться к установке их по одному на насос, т.е. к применению аппаратов большого диаметра, которые обеспечивают на фабриках получение слива крупностью до 80-90 % класса –0.074 мм. Однако, чем тоньше требуемая крупность слива и больше содержание твердого в нем, тем меньше должен быть диаметр гидроциклона. Гидроциклоны небольшого диаметра могут объединяться в батареи.

Произведем сравнительный расчет. При расчете I стадии классификации принято соотношение R_т = 1.4.

На II стадию классификации (в гидроциклонах) поступает Q₁₄ = 400,1 т/ч. Количество пульпы составит:

W_оп = Q₁₄ · R_т = 400,3 · 1.4 = 560,42 м³/ч.

Рассчитаем необходимое количество гидроциклонов различных диаметров по их средней производительности и результаты расчета сведем в табл. 1.16.

Таблица 1.16 - Результаты расчета различных гидроциклонов

Диаметр гидро-циклона D, мм	Производительность, м3/ч		Необходимое количество
	паспортная	cредняя
500	100-300	200	3
710	200-500	350	2
1000	360-1000	680	1

Во II стадии измельчения установлено 2 мельницы. Исходя из удобства компоновки и экономии электроэнергии, принимаем к установке 2 гидроциклона ГЦ-710.

В табл. 1.17 приведен перечень основного оборудования

Таблица 1.17 - Спецификация основного оборудования для дробления, грохочения, измельчения и классификации

Наименование	n, шт.	Параметры	Двигатель, квт	Вес, т
Дробилка КСД – 1750 Гр	1	Основание дробящего конуса 1750 мм	160	51
КМД 2200	1	Основание дробящего конуса 2200 мм	320	87
Грохот ГИТ-51	1	d = 30 мм, F = 6,9 м2	18	5,8
Грохот ГИТ-61	2	d = 12 мм, F = 8,0 м2	28	7,3
Мельница МСЦ 3200х4500	3	D x L= 2,7х3,6 м	400	81
Мельница МШР 3200х3100	2	D x L = 3.2х3.1 м	630	97
Классификатор 1КСН-30	3	Длина спирали 8.4 м, диаметр 3 м	24	21
Гидроциклон ГЦ-710	2	Диаметр гидроциклона 710 мм	-	1,9

На основании расчетов и выбора оборудования для измельчения и классификации принимаем один из возможных вариантов схемы оборудования рис. 1.9.

Рис. 1.9 – Пример схемы оборудования для реализации технологии

1 – бункер, 2 – питатель, 3 грохот ГИТ-51, 4 – дробилка КСД-1750Гр, 5 – грохот ГИТ-61, 6 – дробилка КМД-2200, 7 – ленточный конвейер, 8 – конвейер с разгрузочной тележкой, 9 – мельница МСЦ 2700х3600, 10 – классификатор 1КСН-30, 11 – трубопровод, 12 – гидроциклон ГЦ-710, 13 – мельница МШР 3200х3100, 14 -зумпф, 15 - насос