Обогащение полезных ископаемых. Учебное пособие для выполнения домашнего задания

Таблица 1.4 – Режим работы мельниц в главном корпусе флотационных фабрик

Примечание. Для руд другой крепости Kв = а ∙ Kв, для мягких руд а = 1,02…1,04; для крепких руд а = 0,99; для весьма твердых а = 0,996. Для мельниц самоизмельчения для руд средней твердости Kв = 0,86.

1.2.4 Пример расчета производительности обогатительной фабрики и ее корпусов

Задание. Принимаем производительность обогатительной фабрики по руде 7 млн т/г. Определить часовую производительность корпусов обогатительной фабрики для трехстадиальной схемы дробления с применением конусных дробилок и одностадиального измельчения в шаровой мельнице.

1 Определяем часовую расчетную производительность обогатительной фабрики по формуле (1.4):

2 Определяем часовую производительность корпуса крупного дробления и корпуса среднего и мелкого дробления, исходя из годовой производительности фабрики с учетом механических свойств руды и продолжительности работы корпусов. К установке принимаем конусные дробилки. Принимаем, что машинное время работы корпуса крупного дробления и корпуса среднего и мелкого дробления совпадают, что возможно при наличии склада крупнодробленой руды и 7-дневной рабочей недели (см. таблицы 1.2, 1.3), тогда по формуле (1.3):

11

3 Определяем часовую производительность главного корпуса по измельчительному оборудованию по формуле (1.5):

Таким образом, часовые производительности корпусов обогатительной фабрики по оборудованию различны и отличаются от часовой производительности, полученной исходя из математического перевода годовой продолжительности работы гор- но-обогатительного предприятия.

12

2 Выбор и расчет схемы и оборудования дробления

2.1 Процесс дробления руды

Назначение дробления состоит в уменьшении размеров кусков руды, схема дробления включает операции дробления и грохочения.

Число стадий дробления зависит от исходного размера куска руды, поступающего с карьера или из шахты, крепости руды, а также требований к размеру куска руды, поступающего на измельчение. При использовании шаровых мельниц в измельчении применяют трехстадиальные (крупное, среднее, мелкое) или двухстадиальные (среднее и мелкое) схемы дробления; при поступлении руды в мельницы самоизмельчения применяют только крупное дробление. Для дробления твердых полезных ископаемых к установке принимают щековые или конусные дробилки. Молотковые и роторные дробилки дают высокие степени дробления для хрупких и мягких руд и горных пород, позволяют сократить число стадий дробления.

На стадии крупного дробления стремятся к установке только одной дробилки, применяют щековые с простым качанием щеки или конусные дробилки крупного дробления. Щековые дробилки проще в эксплуатации, но требуют равномерной подачи питания, что обеспечивается установкой питателя. Конусные дробилки крупного дробления более производительны, могут работать «под завалом», вместе с тем их установка требует больших капитальных затрат.

Инерционные дробилки института «Механобр» используют в четырех или пяти стадиях для дополнительного разрушения особо крепких руд (18…20 по М. М. Протодьяконову).

Технологическое назначение классифицирующей операции, называемой грохочением, заключается в выводе из процесса готовых по размеру кусков руды, поэтому при выборе схемы дробления учитывают следующие правила:

-- предварительное грохочение перед крупной стадией дробления применяется редко, и в случае применения требуется специальное технико-экономическое обоснование;

-- доля отсеваемого класса в исходной руде должна быть более ориентировочных значений, приведенных в таблице 2.1;

13

-- как правило, предусматривается предварительное грохочение перед средней стадией дробления, отказ от него должен быть обоснован;

-- предварительное грохочение перед мелкой стадией дробления предусматривается всегда.

Введение в схему перед крупным дроблением предварительного грохочения вызывает увеличение капитальных затрат. В случае когда при расчете на стадии крупного дробления определяется установка двух дробилок крупного дробления, выбирают схему с предварительным грохочением, так как установка второй дробилки почти удваивает капитальные затраты на строительство отделения крупного дробления. Поэтому предварительное грохочение следует применять при достаточно высоком содержании отсеиваемого класса в исходном материале, а также при высокой влажности руды, когда значительно понижается производительность дробилки (см. таблицу 2.1).

Таблица 2.1 – Предельное содержание отсеиваемого класса в исходной руде, при котором оправдывается предварительное грохочение перед дроблением, %

Для ориентировочного расчета схем дробления необходимо использование типовых характеристик крупности продуктов дробления. Графики типовых характеристик крупности дробленых продуктов щековых и конусных дробилок приведены на рисунках 2.1…2.3.

Ситовую характеристику руды выбирают в зависимости от категории руды по крепости и предполагаемого к установке типа дробилок.

Выполняя домашнее задание, студент должен построить характеристику исходного и дробленого продуктов по стадиям дробления, исходя из заданного размера куска руды в задании, степени дробления и условного размера куска руды в продуктах разгрузки дробилок, как показано в примере расчета.

14

Рисунок 2.1 – Типовые характеристики крупности дробленых продуктов щековых дробилок: 1 – твердые руды; 2 – руды средней твердости; 3 – мягкие руды

Рисунок 2.2 – Типовые характеристики крупности дробленых продуктов конусных дробилок крупного дробления: 1 – твердые руды; 2 – руды средней твердости; 3 – мягкие руды

15

Рисунок 2.3 –Типовые характеристики крупности дробленых продуктов конусных дробилок среднего и мелкого дробления: 1 – твердые руды; 2 – руды средней твердости; 3 – мягкие руды

2.2 Выбор и расчет дробилок

Дробилки выбираются исходя из требуемой производительности, крупности максимального куска руды, поступающей в дробилку, ширины разгрузочной щели; после выбора дробилки проверяют коэффициент загрузки дробилки.

При известных данных из каталога оборудования о производительности дробилок среднего и мелкого дробления при максимальных и минимальных размерах выходных щелей i объемную производительность при заданной ширине разгрузочной щели находим прямолинейной интерполяцией:

Ширина загрузочной щели должна быть на 10…20 % больше, чем размер максимального куска руды.

Число дробилок определяется как отношение требуемой производительности к производительности дробилки при данной ширине разгрузочной щели из каталога. При этом коэффициент загрузки дробилки должен составлять 0,6…0,7.

16

Необходимо стремиться к установке минимального числа дробилок. Как правило, на стадии крупного дробления устанавливают одну дробилку, на стадии среднего дробления – две дробилки, на стадии мелкого дробления – четыре дробилки.

Технические характеристики дробилок приведены в приложении 2.

2.3 Выбор и расчет грохотов

Грохоты выбирают по каталогу по площади грохочения, размеру максимального куска в питании и размеру отверстий в сетке грохота. Требуемую площадь грохочения рассчитывают.

Грохочение перед крупным дроблением, как правило, отсутствует, так как для руды твердой или средней твердости выход подрешетного продукта при исходной крупности кусков руды Dmax = 700…1100 мм не превышает 15…18 %. Грохот перед дробилкой крупного дробления увеличит высоту здания и, следовательно, капитальные затраты.

При дроблении влажных и глинистых руд удаление мелочи из питания дробилки обеспечивает надежность ее работы. В схему дробления включают операцию предварительного грохочения крупнодробленой руды с выделением мелочи на грохотах при увеличенной площади грохочения либо с введением промывки на грохотах.

Операции грохочения перед средним и мелким дроблением необходимы для соблюдения важного принципа «не дробить ничего лишнего». Выход подрешетного (готового по крупности) продукта в этих операциях составляет 20…35 %, и предварительное удаление готового по крупности продукта перед операцией дробления позволяет сократить число дробилок, что, в свою очередь, снизит расход электроэнергии, металла, смазочных материалов, т.е. снизит эксплуатационные и капитальные затраты. Кроме того, повысится производительность дробилки на 10…15 % за счет увеличения подвижности руды в рабочей зоне дробилки в связи с удалением мелочи; уменьшится ошламование руды. Перед операциями среднего и мелкого дробления целесообразно выбрать к установке вибрационные грохота, которые имеют подвижную просеивающую поверхность, материал на сетке грохота подбрасывается, имеет большую подвижность, что, естественно, повышает эффективность грохочения. Эффективность грохочения на вибрационных грохотах составляет 80…85 %.

17

Размер отверстий в сетке (решете) грохота выбирается в зависимости от размера разгрузочной щели дробилки, перед которой стоит грохот. Размер отверстий в сетке грохота перед дробилкой среднего дробления берется в 1,5…1,8 раза больше, чем размер разгрузочной щели дробилки, т.е. a = (1,5…1,8)i, а размер отверстий в сетке грохота перед дробилкой мелкого дробления берется в 2,5…3,0 раза больше, чем размер разгрузочной щели дробилки мелкого дробления, т.е. a = (2,5…3,0)i. После того как определены размеры отверстий в сетке грохота, перед средним дроблением определяют производительность по руде (выход) подрешетного и надрешетного продуктов.

Общая требуемая площадь F, м2, для грохочения определяется по формуле

где F – рабочая площадь сита, м2;

Q – производительность по твердому материалу, поступающему на грохочение, т/ч.

q – удельная производительность грохота на 1 м2 поверхности сита, м3/ч;

r – насыпная плотность материала, т/м3;

K1 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние мелочи, т.е. содержание в исходном материале зерен размером меньше половины отверстий сита, %;

K2 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние крупных зерен;

K3 – коэффициент, учитывающий эффективность грохоче-

ния;

K4 – коэффициент, учитывающий форму зерен; для дробленых руд принимаем равным 1;

K5 – коэффициент, учитывающий влажность материала; для сухого грохочения принимаем равным 1;

K6 – коэффициент, учитывающий способ грохочения; для сухого грохочения принимаем равным 1.

Насыпная плотность r для сплошной руды цветных металлов составляет 2,2…2,7 т/м3, а для вкрапленных руд цветных металлов – 1,6…1,9 т/м3.

18

Величина удельной производительности q зависит от крупности руды (размера отверстий в сетке грохота), типа грохота и метода грохочения: сухое и мокрое. Величина удельной производительности грохота показана в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Удельная производительность на 1 м2 поверхности сита вибрационных грохотов

Значение коэффициента K1 определяется по гранулометрическим характеристикам продукта после крупного дробления (для первого грохочения) и по гранулометрическим характеристикам продукта после среднего дробления (для второго грохочения), исходя из величины половинного размера отверстий в сите грохотов (таблица 2.3).

Таблица 2.3 – Значения коэффициента K1, учитывающего влияние мелочи

Значение коэффициента K2 определяется по гранулометрическим характеристикам продуктов дробления, поступающих на грохочение (таблица 2.4).

Таблица 2.4 – Значение коэффициента K2, учитывающего влияние крупных зерен

Рассчитанную общую площадь грохочения делят на число дробилок, так как каждая дробилка должна работать со своим грохотом.

Материальный баланс руды по схеме дробления. Определение выхода подрешетного продукта требуемой крупности

19

перед средней стадией дробления проводится по построенной гранулометрической характеристике руды в разгрузке конусной или щековой дробилки крупного дробления на базе типовых характеристик крупности дробленых продуктов (см. рисунки 2.1, 2.2). Определенный по ситовой характеристике выход γ, %, подрешетного продукта переводят в абсолютное значение (масса руды, производительность) и умножают на эффективность грохочения (K3 = 0,8). В дробилку среднего дробления в единицу времени направляется масса руды, которая равна разности между всей массой руды и массой подрешетного продукта с учетом принятой эффективности грохочения.

Определение выхода подрешетного продукта требуемой крупности после мелкой стадии дробления проводится по построенной гранулометрической характеристике руды разгрузки дробилки мелкого дробления (см. рисунок 2.3). Размер отверстий в сетке вибрационного грохота рассчитывается по размеру разгрузочной щели дробилки мелкого дробления, которую нужно увеличить в 2,5…3,0 раза. Если дробилка мелкого дробления работает в замкнутом режиме, то дробленый продукт дробилки мелкого дробления поступает на грохочение и надрешетный продукт вновь возвращается на мелкое дробление. Таким образом, на грохот перед мелким дроблением будут поступать руда после среднего дробления в количестве, равном производительности корпуса среднего-мелкого дробления (Qисх или γ = 100%), и надрешетный продукт после мелкого дробления, который представляет собой циркулирующую нагрузку. Величина циркулирующей нагрузки определяется из расчета схемы дробления, обычно она составляет 60…150 % от исходного питания. Таким образом, на грохот перед мелким дроблением будет поступать 160…250 % от исходного материала. Дробилки мелкого дробления необходимо рассчитывать по массе руды, которая равна циркулирующей нагрузке. В операции мелкого дробления должен соблюдаться тот же принцип, т.е. каждая дробилка работает со своим грохотом, поэтому расчетная площадь грохочения делится на число дробилок мелкой стадии дробления и грохот вибрационного типа подбирается по каталогу. В техническую характеристику необходимо записать тип, производительность, массу грохота; размеры, число вибраций и амплитуду вибраций его сетки; установочную мощность двигателя. Установку запасных грохотов не предусматривают.

20