Учебное пособие 2244

Окончание табл. 11

Чашевый классификатор (рис. 60) применяется для выделения в слив материала с размером зерен 60 мкм и менее. Чашевый классификатор представляет собой сочетание реечного классификатора со сгустителем чашевого типа. Реечная часть ничем не отличается от описанного выше классификатора. Чаша сгустителя представляет собой цилиндрический сосуд 1 с коническим днищем. Над чашей расположена ферма, к которой подвешен гребковый механизм 2 с приводом 3 и подъемным устройством 4. Чаша установлена над нижним концом реечного классификатора. Исходный материал подается в центральную часть чаши. Мелкие взвешенные в воде частицы переносятся потоком воды к периферии чаши, переливаются через край и отводятся по сливному кольцевому

120

желобу. Крупные частицы оседают на дно чаши и гребками передвигаются к центральномуотверстию 5, через которое падают в желоб реечного классификатора, где происходит их дальнейшая классификация. Чашевые классификаторы строятся с чашами диаметром от 1,8 до 8,5 м. Производительность на 1 м поверхности чаши при крупности з рен 200, 150, 75, 60 мкм составляет соответственно 20– 40, 15 – 35, 10 – 30, 5 – 20, 2,5 – 8 т. Техническая характеристика чашевых классификаторов приведенавтабл.12.

Рис.60. Чашевый классификатор:

1 – цилиндрический сосуд с коническим днищем; 2 – гребковый механизм; 3 – привод гребкового механизма; 4 – подъемное устройство;

5 – центральное отверстие [6]

Реечный (гребковый) классификатор (рис. 61) состоит из наклонно уста-

новленного прямоугольного корыта 18, рамы с гребками 16 и подъемноприводного механизма рамы 1,5‚ сообщающего гребкам движение вдоль дна корыта и в вертикальном направлении поступательно-возвратное.

121

Таблица 12

Техническая характеристика чашевых классификаторов [8]

Рис. 61. Конструктивная схема реечного классификатора:

1 – подвеска; 2,11 – оси; 3 – колено; 4 – червячный сектор; 5 – червяк; 6 – рукоятка; 7 – штанга; 8 – шатун; 9 – ролик; 10 – коромысло; 12 – приводное колесо;

13 – приводной вал; 14 – кулачок; 15 – кривошип; 16 – гребковая рама; 17 – сливной штуцер; 18 – корыто; 19 – сливной лоток; 20 – приемный лоток [8]

122

Принцип работы такого классификатора состоит в следующем. Материал, подлежащий классификации, в виде пульпы подается в приемный лоток 20, из которого переливается в корыто 18. Крупные частицы оседают на дно корыта, гребками постепенно передвигаются вверх по наклонному дну и сбрасываются через открытый торец корыта. Мелкие частицы, продолжая оставаться в жидкости во взвешенном состоянии, восходящими потоками выносятся в сливной лоток 19, из которого направляются по назначению. Рама с гребками с помощью подвесок 1 подвешивается на колено 3 и коромысло 10, вращающихся относительно осей 2 и 11.

Колено и коромысло связаны друг с другом штангой. Нижнее плечо коромысла оканчивается роликом 9. На приводном валу 13 посажены приводное колесо 12, эксцентриковый кулачок 14 и кривошип 15, с помощью которого через шатун 8 гребковой раме сообщается возвратнопоступательное движение вдоль дна корыта. Когда гребки должны продвигать крупные частицы к выходному торцу корыта, рама опущена. При обратном движении рамы эксцентриковый кулачок нажимает на ролик коромысла 10, нижнее плечо коромысла отклоняется влево, а верхнее, отклоняясь вправо, увлекает тягой колено 3.

Таким образом, коромысло и колено, поворачиваясь одновременно по часовой стрелке, поднимают раму с гребками. Четкость классификации частично можно регулировать подъемом или опусканием сливного лотка 19 и изменением подачи исходного сырья в корыто.

При вынужденной остановке гребковой рамы гребки могут быть завалены плотным слоем осевших крупных частиц и пуск классификатора без очистки корыт может привести к поломке гребков или механизма. Для предотвращения заиливания гребков в классификаторе предусматривается механизм подъема рамы, который состоит из червяного сектора 4, жестко связанного через ось 2 с коленом 3, червяка 5 и рукоятки к червяку 6.

Подъем осуществляется поворотом червячного сектора, а следовательно, колена и коромысла по часовой стрелке.

При длительной остановке классификатора находящаяся в корыте пульпа спускается через штуцер 17.

Реечные классификаторы в зависимости от числа реек (гребковых механизмов) бывают одно-, двух- и четырехреечные. Производительность классификатора по песку колеблется в пределах от 3,6 до 24 т/ч на 1 м ширины его при размерах зерен в сливе соответственно не более 70 – 89 мкм.

В табл. 13 приведены действительные технические характеристики реечных классификаторов отечественного производства.

Реечно-чашевый классификатор (рис. 62) состоит из чашевого отстойника А и реечного классификатора Б.

123

Отличительной особенностью такого классификатора по сравнению с обычными реечными являются увеличенные периметр слива и зеркало осаждения частиц.

Таблица 13

Техническая характеристика реечных классификаторов [8]

Рис. 62. Реечно-чашевый классификатор:

1 –подвеска;2,11,13–оси;3,10–колена;4–червячныйсектор;5–червяк;6–ручка чер- вяка;7–штага;8–шатун;9–ролик;12–шкив;14 –кулачок;15– кривошип;16– гребковаяра-

ма;17–корыто;18– сливнойштуцер;19–шибер;20–шлаковыйштуцер;21–чаша; 22–штуцер для слива;23– карман;24–гребки;25 –валгребков;26–тарелка[8]

124

Поэтому он применяется в тех случаях, когда производительность по сливу должна быть высокой, а продукт в сливе однородный с частицами размерами менее 50 – 60 мм.

Материал, подлежащий разделению, подается в чашевый отстойник на тарелку 26 и переливается в чашу 21, в которой и происходит разделение частиц на два класса. Крупные частицы оседают на коническое дно отстойника, специальными гребками 24, сидящими на приводном валу 25, они сдвигаются к центру дна и через выходной штуцер 20 поступают в корыто реечного классификатора (о процессе отделения в реечном классификаторе см. выше).

Мелкие частицы потоками жидкости выносятся в кольцевой карман 23 чашевого отстойника и направляются для дальнейшей обработки через штуцер 22. Сечение выходного штуцера 20 можно изменять с помощью шибера 19, в результате меняется и плотность пульпы, поступающей в реечный классификатор.

Как в реечном, так и в реечно-чашевом классификаторах с увеличением угла наклона корыта классификатора влажность песка, выносимого из классификатора, уменьшается.

В табл. 14 приведены технические характеристики реечно-чашевых классификаторов.

Таблица 14

Техническая характеристика реечно-чашевых классификаторов [8]

Сотрясательные столы относятся к группе машин, в которых сортировка и обогащение песков происходят одновременно. Работа сотрясательных сто-

125

лов основана на совместном действии воды и сил инерции. Конструкция сотрясательного стола (рис.63) состоит из неподвижной рамы 1, на которой устанавливается подвижной стол 2 на ползунах или роликах всегда с наклоном в поперечном сечении, а иногда с незначительным уклоном и в продольном (со стороны загрузки).

Рис. 63. Конструкция сотрясательного стола:

1 – неподвижная рама; 2 – подвижной стол; 3 – деревянные рейки; 4 – эксцентриковый механизм; 5 – загрузочный ящик; 6 – направляющие [8]

На столе, покрытом линолеумом, набиты деревянные рейки 3 шириной 6 мм и высотой до 15 мм. Расстояние между рейками 30 – 40 мм. Набиваются они или параллельно продольной стороне или в отдельных конструкциях машин по диагонали. Длина реек различна: более короткие устанавливаются с загрузочного конца, постепенно увеличиваясь по длине к противоположной стороне. Движение столу передается от эксцентрикового механизма 4, связанного тягами с рамой стола. Песок с водой подается в загрузочный ящик («выгородку») 5 и отсюда через продольную щель в нижней части ящика на стол. Направляющие 6 разбивают смесь воды и песка на отдельные струи, равномерно распределяя е по столу. Зерна песка в дальнейшем совершают движение под действием двух сил: силы давления воды, перемещающей зерна в поперечном направлении, и сил инерции, действующей в продольном направлении. При движении стола вперед зерна, лежащие на поверхности стола, также перемещаются вместе с ним. При обратном движении стола происходит относительное перемещение зерен. Следовательно, стол должен двигаться с некото-

126

рым ускорением. Минимальное ускорение a стола, при котором начинается перемещение зерен, определяется по формуле

где f – коэффициент трения;

g – ускорение силы тяжести, м/c2.

Как только величина ускорения стола превысит значение, определяемое формулой (164), зерно песка отделится от поверхности стола и начнет самостоятельно двигаться вперед. Если же ускорение стола не будет превышать величины, определяемой формулой (164), зерно не будет перемещаться, что и необходимо при обратном ходе стола. Таким образом, сотрясательный стол должен работать от дифференциального механизма, который обеспечивает сравнительно большую скорость поступательного движения стола и уменьшенную скорость его обратного движения.

Наивыгоднейшее число оборотов приводного вала сотрясательного стола рекомендуется определять по формуле, об/с,

где f – коэффициент трения песка о поверхность стола; R – эксцентриситет вала, мм.

Зерна песка при движении в поперечном направлении под действием воды распределятся между рейками, которые замедляют их продвижение. При этом зерна с большим удельным весом (из-за наличия окислов железа), а также более крупные оседают в первых рядах реек. Наиболее легкие зерна уносится к противоположной стороне. Поскольку сила инерции тяжелых зерен больше, чем легких, они быстрее движутся в продольном направлении. При соответственно подобранных скоростях и количестве подаваемой воды все поле стола, занятое зернами песка, можно разделить на отдельные участки, в каждом из которых будут находиться зерна определенного веса. Рассортированный таким образом песок поступает в отдельные приемники, расположенные вдоль нижней кромки стола.

В стекольном производстве сотрясательные столы предназначены для удаления из песка кварцевых зерен, содержащих окислы и железо и имеющих поэтому большой удельный вес. Эти зерна располагаются в передней части стола – у загрузочного конца, весьма заметно выделяясь своей окраской. Обычно до подачи на сотрясательный стол пески промывают от глинистых веществ. Столы изготовляют шириной 1–2 м при длине 2 – 4,85 м. Производительность их достигает 20 т/ч. Потребная мощность двигателя от 0,85 до 1,1 кВт. Расход воды до 5 м3 на 1 м3 песка.

127

Из-за большого содержания слабых зерен щебень и гравий многих месторождений не могут быть использованы в качестве заполнителей для бетона без предварительного обогащения. В большинстве случаев с увеличением плотности зерен возрастает прочность бетона, значит, разделив смесь зерен по плотности, можно повысить прочностную марку заполнителя .

2.8.Обогащение в тяжелых суспензиях

Кнаиболее совершенным методам отделения прочного гравия и щебня от слабых зерен следует отнести метод обогащения в тяжелых суспензиях.

Суспензии представляют собой взвеси тонкоизмельченных частиц (суспензоида) в воде. В качестве суспензоида применяют достаточно тяже-

лые и обладающие магнитными свойствами вещества: магнетит (плотность 4,5 – 5,2 г/см3) и ферросилиций (плотность 6,4 – 7,0 г/см3). Суспензии обладают многими свойствами тяжелых жидкостей. Принцип классификации в тяжелых суспензиях заключается в том, что при погружении кусков (зерен) материала в жидкую среду повышенной плотности зерна материала, имеющие относительно высокую плотность, тонут и оседают на дне сосуда, в то время как менее плотный материал всплывает в жидкой среде. Таким образом, плотность жидкой среды должна быть выше плотности легкой фракции

иниже тяжелой. В качестве тяжелых сред могут быть применены водные растворы солей, некоторые органические жидкости и, наконец, водные взвеси (суспензии) твердых веществ.

Практически наиболее приемлемыми являются суспензии, полученные путем очень тонкого измельчения твердого материала (суспензоида).

При обогащении гравия и щебня плотности разделяемых материалов практически почти одинаковы и отличаются они только по объемной массе, об-

ладая различной пористостью. Так, пористость известняков колеблется от 0,08 до 39,5 %, а объемная масса – от 1,61 до 2,64 т/л3 (известняки Рождественского карьера).

Плотность тяжелой среды может быть определена следующим образом: объем V суспензии должен быть равен

где γ1 — искомая плотность среды.

128

Отсюда искомая плотность будет равна

Учитывая, что крупность зерен (кусков) классифицируемого материала во много больше крупности частиц суспензоида, представляется возможным закономерности разделения материала принять такими же, как в жидкостях соответствующей плотности.

Скорость движения в среде зерен размером более 1,5 мм зависит от величины результирующей силы P, равной, H,

где γоб– объемная масса зерна; γ – плотность среды;

d – диаметр зерна;

– скорость движения зерна;

Очевидно, что при G большем, чем Рдин, результирующая сила будет положительной и зерно будет опускаться и, наоборот, при G меньшем Рдин, зерно будет подниматься.

Необходимо, однако, отметить, что при малом размере зерен обогащаемого материала скорость разделения резко снижается и процесс становится малоэффективным.

Ускорение процесса разделения малых по размеру зерен может быть обеспечено путем воздействия на зерна центробежных сил инерции (в гидроциклонах, сепараторах и т. д.).

Конусный сепаратор (рис. 64). Сепаратор состоит из конического корпуса 1 с установленной по его оси трубой 2 воздушного подъемника (эрлифта). Труба 2 заключена в перфорированную трубу 3, по которой подается суспензия. Труба 3 приводится во вращение, обеспечивая также вращение прикрепленных к ней лопастей 4. Подлежащая разделению суспензия подается через загрузочную воронку 5 в зазор между трубами 2 и 3 и далее через отверстия 6 в трубе 3 поступает в классификационную камеру, где перемешивается лопастями 4. Число оборотов лопастей равно 0,067–0,083 об/с.

129