1.2 Обоснование технологической схемы полготовки руды к доменной плавке

Технологическая схема может включать в себя следующие операции:

- дробление;

- измельчение;

- грохочение (классификация);

- обогащение;

- агломерация.

1.2.1 Дробление, измельчение, грохочение

Крупность добываемых руд в естественном виде очень различна. При добыче руды открытым способом величина крупных глыб руды может достигать 1000 – 1500 мм. При подземной добыче максимальный размер куска не превышает обычно 350 мм. С развитием высокопроизводительных схем добычи руд с применением выёмочно-погрузочного и транспортного оборудования доля крупнокусковых руд возрастает.

Для дальнейшего использования руда такой крупности должна быть подвергнута дроблению.

Дробление представляет собой процесс уменьшения размера кусков твердого материала его разрушением под действием внешних сил до определённой крупности.

Крупность кусков дробления определяется способом её дальнейшей переработки и типом руды.

Различают следующие стадии дробления:

- крупное дробление от 1500 до 250 мм;

- среднее дробление от 250 до 50 мм;

- мелкое дробление от 50 до 5 мм;

- тонкое измельчение до 0,04 мм.

Стоимость процесса дробления и измельчения руды составляет от 35 до 75% от расходов на весь цикл обогащения. Поэтому всегда желательно соблюдать принцип “не дробить ничего лишнего”, то есть дробить руду только до нужных размеров. Для соблюдения этого принципа процесс дробления разделяют на несколько стадий, используя для каждой стадии подходящий тип дробилки, и перед каждой из них проводят классификацию с целью выделения готовых по размеру кусков и мелочи, чтобы не подвергать их повторному дроблению.

Каждую стадию дробления характеризует степень дробления, представляющая собой отношение диаметра D наиболее крупных кусков руды, поступающей на дробление, к диаметру d наиболее крупных кусков в продукте дробления:

i=D/d

Дробление выполняется следующими методами:

- раздавливанием;

- истиранием;

- раскалыванием;

- ударом;

- изломом;

- срезыванием

- сочетанием перечисленных способов.

Рис.1. Методы дробления: а - раздавливание; б - раскалывание; в - излом;

г - срезывание; д - истирание; е - удар.

Для крупного и среднего дробления используют в основном щековые и конусные дробилки, для мелкого дробления – валковые и молотковые, а для тонкого измельчения – шаровые мельницы.

Рис.2. Принципиальные схемы дробилок: а - щёковая; б - конусная крупного дробления;

в - конусная среднего и мелкого дробления; г - валковая; д - валковая зубчатая;

е - молотковая; ж - роторная.

Щековая дробилка состоит из трех основных частей:

- неподвижной вертикальной плиты, называемой неподвижной щекой;

- подвижной щеки, подвешенной в верхней части;

- кривошипно-шатунного механизма, сообщающего подвижной щеке

колебательные движения.

Материал в дробилку загружают сверху. При сближении щек происходит разрушение кусков. При отходе подвижной щеки раздробленные куски опускаются под действием собственного веса и выходят из дробилки через разгрузочное отверстие.

Рис.3. Схема щёковой дробилки: 1-стенка корпуса; 2-боковая щека; 3-подвижная щека; 4-ось; 5-вал; 6-шатун; 7-ремённая передача; 8-электродвигатель; 9-пружина; 10-тяга;

11-упор; 12,13-распорная плита; 14,15-дробящие плиты.

Конусные дробилки работают по такому же принципу, что и щековые, но отличаются от них по конструкции.

Конусная дробилка состоит из:

- неподвижного конуса;

- подвижного конуса, подвешенного в верхней части;

- привода.

Ось подвижного конуса входит эксцентрично во вращающийся вертикальный стакан, благодаря чему подвижный конус совершает кругообразные движения внутри большого. При приближении подвижного конуса к какой-то части неподвижного происходит дробление кусков. А в диаметрально противоположной части дробилки, где поверхности конусов удалены на максимальное расстояние, происходит разгрузка дробленой руды.

Рис.3. Схема конусной дробилки

В валковой дробилке дробление руды происходит между двумявращающимися навстречу друг другу стальными валками. Загрузка осуществляется сверху, выгрузка происходит под собственным весом. Обычно один валок неподвижен, а второй имеет специальное устройство, позволяющее изменять зазор между валками, и раздвигать их в случае попадания недробимых кусков материалов.

Рис.4. Схема двухвалковой дробилки

В молотковых дробилках основной частью является вращающийся с

большой скоростью ротор с закрепленными на нем стальными молотками. Дробление материала происходит под действием многочисленных ударов молотков по падающим кускам материала.

Рис.5. Схема молотковой дробилки: 1-приёмно-питающее устройство; 2-броневая плита; 3-регулирующее устройство; 4-сито; 5-выпускное устройство; 6-молоток; 7-диск;

8-корпус.

Для тонкого размельчения наиболее распространены шаровые мельницы, в которых удар сочетается с истиранием. Они представляют собой вращающиеся вокруг горизонтальной оси цилиндрические барабаны, в которых вместе с кусками руды находятся стальные шары. В результате вращения барабана шары, достигнув определенной высоты, скатываются или падают вниз, осуществляя измельчение кусочков руды.

Мельницы работают в непрерывном режиме. Загрузка руды осуществляется в одну пустотелую цапфу, а выгрузка происходит через другую. Как правило, измельчение проводится в водной среде, благодаря чему устраняется пылевыделение и повышается производительность мельниц. Кроме того, происходит автоматическая сортировка частиц по крупности. Мелкие частицы переходят во взвешенное состояние и в виде пульпы выносятся из мельницы. Более крупные частицы, которые не могут находиться во взвешенном состоянии, остаются в мельнице и измельчаются дальше.

Рис.6. Схема барабанно-шаровой мельницы: 1 — барабан; 2 — броневые плиты; 3 — изоляция (от шума и тепловая); 4 — торцовый фланец мельницы; 5 — входной патрубок; 6 — выходной патрубок; 7 — ведомая шестерня; 8 — шары.

В технологических схемах процессы дробление и измельчение почти всегда сочетаются с сортировкой и классификацией материала по крупности.

Разделение или сортировку материалов по классам крупности при помощи решеток или механических сит называют грохочением, а разделение в воде или воздухе с использованием разности скоростей падения частиц различной крупности – гидравлической или воздушной классификацией. Грохочением обычно разделяют материалы крупностью 1 – 3 мм, а более мелкие – классификацией.

Применяемые для грохочения устройства разделяют на подвижные и неподвижные колосниковые, полувибрационные и вибрационные, барабанные. Основной частью грохота является решето или сито, которое разделяет по крупности на классы.

Расчёт количества дробильного оборудования:

i=D/d,

где I – степень дробления руды, для щековых дробилок (крупное и среднее дробление) 4-6; для конусных дробилок при крупном и среднем дроблении 5-6, при мелком – 10;

D – диаметр наибольшего куска на входе;d – диаметр наименьшего куска на выходе.

Первые три стадии дробления проводим с помощью конусной дробилки, с предварительным грохочением:

d1=D/i=1500/5=300мм – крупное дробление;

d2=d1/i=300/6=50мм – среднее дробление;

d3=d2/i=50/10=5мм – мелкое дробление.

На четвёртой стадии используем измельчение с помощью шаровой мельницы, также с предварительным грохочением:

d4=d3/i=5/5=1мм – измельчение