Учебное пособие 2244

Рис. 64. Конусный сепаратор:

1 – корпус конический; 2 – труба воздушного подъемника; 3 – труба перфорированная; 4 – лопасть; 5 – воронка загрузочная [3]

Сепаратор барабанного типа (рис. 65) конструкции Механобра. Барабан 1 своими бандажами 2 опирается на ролики 3 и устанавливается с наклоном в 2–5°. Для предупреждения аксиального перемещения барабана служат упорные ролики 4. Скорость вращения барабана равна 0,083 об/с. Внутри барабана установлены спиральные лопасти 5, назначение которых – перемещать тяжелые фракции к выходному концу барабана, где они при помощи кольцевого элеватора 6 поднимаются и направляются в разгрузочный желоб 7. Суспензия подается в барабан по трубе 8, а исходный материал – по лотку 9. После разделения легкая фракция удаляется с потоком суспензии через окно 10.

Рис. 65. Сепаратор барабанного типа:

1 – барабан; 2 – бандаж; 3 – ролик; 4 – ролик упорный; 5 – лопасть; 6 – элеватор кольцевой; 7 – желоб разгрузочный; 8 – труба; 9 – лоток; 10 – окно [4]

130

Сепаратор с вращающейся ванной (рис. 66). Материал подается в ванну 2

при помощи загрузочного лотка 1 через отверстие в передней торцевой стенке.

Рис. 66. Сепаратор с вращающейся ванной.

1 – лоток загрузочный; 2,4 – ванны; 3 – лопасть; 5 – желоб [3]

На внутренней поверхности ванны закреплены лопасти 3, которые при вращении ванны поднимают потонувший тяжелый продукт и направляют его в верхний желоб 5. Лопасти перфорированы, поэтому с продуктом уходит незначительная часть суспензии.

Всплывший (легкий) продукт разгружается через отверстие в задней торцевой стенке ванны 4.

Сепаратор с неподвижной ванной (рис. 67). Тяжелый продукт разгружается из ванны 1 наклонным элеваторным колесом 2 с перфорированными лопастями. Для удаления легкого продукта служит гребковый механизм 3 со свободно подвешенными цепями. Благодаря этому количество суспензии, удаляемой из ванны вместе с материалом, значительно меньше, чем в сепараторах с вращающейся ванной.

Рис. 67. Сепаратор с неподвижной ванной :

1 – ванна; 2 – колесо элеваторное; 3 – механизм гребковый [3]

131

Комбинированный сепаратор фирмы «Теска» (рис. 68). В неподвижной ванне 4, заполненной суспензией, вращается перфорированный барабан 3, снабженный элеваторными лопастями, последние поднимают со дна оседающий продукт и сбрасывают его в разгрузочную течку. Внутри барабана имеются ограничительные пластины 5, являющиеся частью неподвижной ванны и предотвращающие всплески и возмущающие потоки суспензии. Легкий продукт разгружается гребковым механизмом 2 в течку 1.

Описанные машины относятся к сепараторам гравитационного действия, в которых тяжелый продукт оседает на дно ванны под действием силы тяжести. Резко повышается эффективность обогащенияна магнетитовой суспензии при использовании центробежного способа сепарации. В этом случае в качестве суспензионного сепаратораиспользуют гидроциклон, в который подают под небольшимдавлением (до 0,1МПа)смесьмагнетитовойсуспензиииразнопрочногоматериала.

Рис. 68. Комбинированный сепаратор фирмы «Теcка»:

1 – течка; 2 – механизм гребковый; 3 – барабан перфорированный; 4 – ванна неподвижная; 5 – пластина ограничительная [3]

Под воздействием центробежных сил частицы суспензоида концентрируются ближе к стенке гидроциклона, вследствие чего суспензия как бы уплотняется и разделение материала идет по большему значению граничной плотности, чем в обычных сепараторах гравитационного действия. Более плотные куски материала, преодолевая сопротивление суспензии, движутся к стенке гидроциклона и удаляются через песковую насадку, а менее плотные куски оттесняются суспензией к центру и удаляются через сливной патрубок.

В целом процесс сепараций в гидроциклоне протекает во много раз быстрее, чем в сепараторах гравитационного действия.

132

В суспензионную установку кроме сепараторов входят и другие аппараты, предназначенные для непрерывного приготовления и регенерации (восстановления) суспензии.

На рис. 69 изображена суспензионная установка. В баке 4 с помощью механических или пневматических перемешивающих устройств приготовляется суспензия требуемой плотности и непрерывно пода тся в суспензионный сепаратор 6. В сепаратор поступает также промытый на грохоте 5 обогащенный материал (щебень гравий), который после сепарации направляется соответственно на грохоты 7 и 8 для тяжелого и легкого продуктов.

Суспензия, захваченная из сепаратора вместе с материалом, отделяется на передних участках грохотов 7 и 8 и насосом возвращается обратно в бак 4. На этих же грохотах частицы суспензоида смываются водой, поступающей из брызгальных устройств, с кусков щебня и гравия и перекачиваются насосом в сгустительный конус (или магнитный дешламатор) 1.

Осветленная в конусе вода, как правило, направляется снова на брызгальные устройства грохотов 7 и 8, а сгущенный суспензоид поступает в магнитный сепаратор 2 для отделения магнетита или ферросилиция от немагнитных шламов, образующихся при истирании щебня гравия. Обогащенный суспензоид пропускают через размагничивающую катушку 3 и направляют в бак 4. Размагничивание суспензоида является необходимой операцией, так как по выходе мелкоситного сепаратора частицы намагничены и поэтому слипаются в крупные агрегаты (происходит магнитная коагуляция).

Рис. 69. Технологическая схема суспензионной установки:

1 – конус сгустительный; 2 – сепаратор магнитный; 3 – катушка размагничивающая; 4 – бак; 5,7,8 – грохоты; 6 – сепаратор суспензионный [4]

Существуют и другие способы обогащения щебня и гравия по прочности, например при помощи отсадочных машин или машин, использующих упругие свойства материалов. Отсадочные машины при разделении по прочности материалов с малой разницей по плотностям не дают удовлетворительных результа-

133

тов, поэтому в нерудной промышленности не получили широкого распространения.

Метод разделения по упругим свойствам основан на следующем принципе. Рабочий орган машины представляет собой гладкий барабан, вращающийся с определенной скоростью. На поверхности барабана с высоты, оптимальной для каждого конкретного материала, падает щебень или гравий. Прочные зерна при ударе о поверхность отскакивают и падают по одну сторону барабана, а зерна с меньшей упругостью и большим коэффициентом трения (слабые разности) увлекаются поверхностью барабана и падают по другую сторону его. Разделение зерен происходит по всей длине барабана при условии, если материал падает монослоем. Конструкция двухбарабанной машины, действующей по такому принципу показана на рис. 70.

Материал подается в лоток 1, положение которого относительно оси барабана может регулироваться. Барабан 2 разделяет материал на отходы и обогащенный продукт. Отходы поступают на конвейер 7 и отводятся, обогащенный продукт поступает в лоток 3, положение которого также может регулироваться. Далее материал поступает на барабан 4, где разделяется на первый и второй сорт, затем отводится на склад конвейерами 5 и 6.

Рис. 70. Барабанная машина для разделения материала по прочности: 1 –лоток; 2,4 – барабаны; 3 – лоток; 5,6,7 – конвейеры [4]

Описанный способ обогащения менее эффективен, чем способ обогащения с помощью отсадочных машин и особенно обогащения в тяжелых суспензиях, но конструктивно проще.

Флотационный метод обогащения. Если на плоской горизонтальной поверхности материала поместить каплю жидкости, то в зависимости от степени смачиваемости породы данной жидкостью сечение капли будет иметь различные очертания, а на границе трех сред (твердой, жидкой, газообразной) касательная к поверхности капли образует сгоризонтальной плоскостью угол, величина которого характеризует степень смачиваемости (чем больше степень смачиваемости, тем больше угол). Если основная порода (песок) хорошо смачивается, а вредные приме-

134

си (глина, органические частицы) смачиваются плохо или, наоборот, частицы полезного материала смачиваются хуже частиц примесей, их можно разделить флотационнымметодом.

Для этого предварительно измельченный материал подают в камеру в виде пульпы и интенсивно перемешивают при одновременном засасывании в жидкость воздуха. Тогда к плохо смачиваемым частицам пристают пузырьки воздуха, частицы всплывают на поверхность пульпы, образуя минерализованную пену, а хорошо смачиваемые частицы остаются в жидкости и с ней поступают в осадительные устройства. Для лучшего отделения примесей к жидкости добавляют различные реа- генты-пенообразователи (сырое сульфатное мыло и др.), понизители твердости (кальцинированнаясода). Взимнее времяводуподогревают.

Флотационным методом в промышленности строительных материалов обогащают, например, песок, предназначенный для получения высококачественного стекла.

На рис. 71 представлена флотационная машина «Пена-5», состоящая из последовательно расположенных камер 1. Смесь воды и песка (пульпа) подается в загрузочную коробку 2 и проходит одну камеру за другой. В каждой камере установлен вертикальный вал 3, на нижнем конце которого закреплен резиновый ротор 4. При вращении он интенсивно взмучивает пульпу. В загрузочной коробке 5 к пульпе добавляется сырое сульфатное мыло для пенообразования. В камере через специальные каналы, сделанные в полых вертикальных валах, подается воздух. Песок обогащается при прохождении через пульпу воздушных пузырьков, к которым прилипают посторонние минералы. Пузырьки всплывают, увлекая с собой минералы, и образуют при этом пену, которая, переливаясь через борт камеры, уносит с собой посторонние примеси. Пульпа переходит из камеры в камеру по пути, отмеченному на рис.71 стрелками, при этом происходит постепенное обогащение песка. Обогащенный песок отводится через разгрузочную коробку 5. Производительность составляет всреднем около 80т/сутприрасходеводы5м3/м3 материала.

Производительность машины может быть определена по формуле, кг/ч,

135

Рис. 71. Флотационная машина «Пена – 5»:

1– камера; 2 – коробка загрузочная; 3 – вал вертикальный;

4 – ротор резиновый; 5 – коробка разгрузочная; 6 – электродвигатель [7]

2.9. Машины для промывки строительных материалов

Возросшие требования к чистоте заполнителей бетона, а также прогрессирующее истощение месторождений относительно чистых нерудных материалов предопределяют необходимость применять процесс промывки. Эффективность промывки материалов существенно зависит от свойств промывистости материалов, которые весьма разнообразны.

К промывке прибегают в тех случаях, когда в песке или гравии встречаются вредные глинистые, глинистые, пылевидные и органические включения, разрушающие цемент, или листочки слюды, которые плохо соединяются с цементным раствором. Кроме распространенных выше классификаторов существуют различные машины для промывки гравия и песка. Каждый тип машины может в определенных условиях обеспечить высокий технологический эффект. Поэтому важнейшим условием, определяющим, эффективность процесса промывки, является правильный выбор типа промывочной машины для конкретных условий работы. К настоящему времени установлены лишь примерные области оптимального использования различных промывочных машин.

Для промывки песка и гравия применяются вибромойки, пескомойки, гра- виемойки-сортировки, лопастные гравиемойки, гравиемоечные барабаны, в которых промывка материалов (сильно загрязненных) происходит в процессе пе-

136

ремешивания материала. В тех случаях, когда содержание вредных примесей в материале относительно невелико, его можно промывать на обычных грохотах.

2.9.1. Барабанные промывочные машины

Гравиемоечный барабан Барабанные промывочные машины разнообразны по конструктивным решениям. Их выполняют в виде цилиндрических моексортировок, глухих барабанов-скрубберов и скрубберов-бутар, представляющих собой комбинацию скруббера и цилиндрического или конического грохота.

Рассмотрим конструкцию гравиемоечного барабана (рис. 72).

Рис.72. Гравиемоечный барабан:

1 – барабан; 2 – бандажи; 3– ролик; 4 – вал; 5 – электродвигатель; 6 – редуктор; 7 – лоток загрузочный; 8 – угольники; 9 – труба; 10 – патрубок; 11 –лоток отводной; [8]

Барабан 1 бандажами 2 опирается на сидящие на горизонтальном валу 4, приводимом во вращение от электродвигателей 5 через редуктор 6. Барабан изготовляется из листовой стали, для предупреждения износа футеруется стальными броневыми плитами. Материал подается по загрузочному лотку 7 внутрь барабана и при посредстве наклонно поставленных угольников 8 продвигается вперед, перемешиваясь при этом. Вода для промывки подается по трубе 9. Промытый материал отводится из барабана через конусный патрубок 10 и отводной лоток 11. Производительность барабанов диаметром 2000 мм составляется 100 м3/ч. Мощность электродвигателя 2,7 кВт.

Наиболее перспективными для нерудной промышленности являются скрубберы, так как стремление совместить две технологические операции

137

(промывку и сортировку) на одной машине оказывается нерациональным. Машина становится весьма громоздкой, а качество сортировки при этом получается недостаточно высоким. Лучшие результаты получают при раздельных операциях: промывки – в скрубберах и сортировки – на виброгрохотах с дополнительной промывкой (ополаскиванием) материала.

За последнее время получают развитие промывочные барабаны тяжелого типа с барабаном диаметром до 3,6 м и длиной до 10 м. Они способны промывать труднопромывистые материалы с достаточно большой эффективностью.

К такому типу машин относится промывочный барабан фирмы «ЭшВерке» (ФРГ). Барабан работает по принципу противотока и обеспечивает двухстадийную промывку. Исходный материал через загрузочную течку поступает в первую камеру, где по мере перемещения к разделительной стенке интенсивно дезинтегрируется, и колесным элеватором перегружается в камеру, окончательной промывки. В этой камере материал окончательно промывается и ополаскивается чистой водой, подаваемой с разгрузочной стороны барабана. Промытый материал разгружается через разгрузочный конус, в который материал поступает со второго (разгрузочного) колесного элеватора. Шламы удаляются из барабана в специальный сборник, расположенный со стороны загрузки барабана.

На барабане применен новый весьма эффективный привод от автомобильных пневматических колес. Обычно тяжелые скрубберы приводятся во вращение через венцовые и подвенцовые шестерни. При работе привод такого рода издает большой шум, довольно быстро изнашивается и вследствие этого нуждается в периодической регулировке. При использовании привода от автомобильных колес барабан не требует точной регулировки и работает сравнительно бесшумно и весьма надежно. Привод от автомобильных колес за последнее время получает довольно широкое распространение на скрубберах тяжелого типа.

Фирма «Эш-Верке» выпускает подобные скрубберы с барабаном диаметром 2,25–3,6 м и производительностью 80 – 300 т/ч. Они предназначаются для промывки труднопромывистых материалов с кусками максимальной крупности 100 – 200 мм.

В нашей стране используется скруббер тяжелого типа 3,6х7,8 м кон-

струкции Гипроцветмет. Барабан скруббера опирается на пневматические колеса, часть из которых является приводными. Эксплуатация скруббера показала, что при числе оборотов барабана 15 в мин, производительность составляет 440 т/ч, а эффективность промывки – 89 %. В отличие от него этот скруббер выполнен по прямоточной схеме: вода подается со стороны загрузки, а шламы выпус-

138

каются со стороны выгрузки. Такая схема промывки предопределяет необходимость применения операции ополаскивания получаемого материала на грохотах.

Барабанные мойки с вращающимся барабаном, внутри которого расположены брызгальные устройства для орошения водой промываемого материала. Поверхность барабана снабжена отверстиями для удаления шлама.

Если вращающийся барабан выполняет функцию барабанного грохота, т.е. предназначен для одновременной промывки и сортирования материала на несколько фракций, то такие машины называют гравиемойками-сортировками.

Бутары и гравиемойки-сортировки предназначеныдляпромывкиматериалов, загрязненныхлегкопромываемыми примесями(землей, иломи т.п.).

Машины, у которых барабан имеет сложную неперфорированную поверхность, называется скрубберами. Скрубберы применяют для промывки материалов, содержащих средне- и трудноразмываемые включения. Если часть барабана имеет сплошную, а другая часть перфорированную поверхность, то такая машина называется скруббер-бутарой.

Для среднепромываемых материалов применяются скрубберы относительно малых размеров: диаметром 1000 – 1500 мм и длиной до 3000 мм. Для промывки труднопромываемых материалов предназначены мощные барабанный мойки – суперскрубберы.

Суперскруббер (рис. 73) имеет барабан 1 диаметром до 4000 мм и длиной до 10000 мм.

Рис.73. Схема конструктивная суперскруббера:

1 – барабан; 2 – лопасть; 3 – диафрагма кольцевая; 4 – колесо элеваторное; 5 – роликопорный [4]

139