книги / Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и аппараты

ждается одновременным увеличением износа футеровки за счет более абразивного действия на нее пульпы.

Мельницы мокрого самоизмельчения (рис. 4.15, а) типа ММС (за рубежом — «Каскад») в цилиндрической части ба­ рабана 1 имеют лифтеры 6 для подачи руды, а на торцевых крышках 2 и 12 — выступы для уменьшения сегрегации мате­ риала. Горловина 3 загрузочной цапфы 5 имеет спирали 4 для ускорения подачи руды в мельницу. С разгрузочной стороны мельница снабжена решетками 7 и лифтерами-вычерпывателя- ми. На разгрузочной цапфе 8 закреплена бутара 10 с обрат­ ной спиралью 11 для отделения и возврата в мельницу недоизмельченных кусков. На ее фланце монтируется зубчатый ве­ нец, получающий вращение от электродвигателя через редук­ тор. Оснащение мельниц больших размеров тихоходными низ­ кочастотными электродвигателями и переход на безредукторный привод позволят снизить капитальные затраты, повы­ сить КПД установки на 6—8 % и обеспечить оптимальную ча­ стоту вращения барабана мельницы, составляющую 70—75 % критической при степени заполнения его 38— 42 %.

Мельницы сухого самоизмельчения (рис. 4.15, б) типа МСС (за рубежом — «Аэрофол») по конструкции аналогичны мель­ ницам ММС. Самоизмельчение руды происходит в результа­ те подъема кусков под действием центробежной силы и с по­ мощью лифтеров 2 на внутренней поверхности барабана 1 и падения их вниз. Отбойные кольца 3 на торцевых крышках направляют падающие куски руды в середину барабана, пре­ дотвращая сегрегацию материала. Измельченный продукт вы­ носится через разгрузочную цапфу воздушным потоком, со­ здаваемым вентилятором, и поступает в воздушный сепаратор, работающий в замкнутом цикле с мельницей. Оптимальная ча­ стота вращения барабана при степени заполнения его 35—42 0 о составляет 85—95 %.

Ц.4.2. Измельчение в вибрационных мельницах

Барабан или камера вибрационных мельниц (рис. 4.16), используемых для сухого измельчения, не совершают враща­ тельного движения. Под действием дебалансного инерцион­

ного (рис. 4.16, а) или гирационного (рис. 4.16, 6) вибратора возбуждаются круговые колебания их в плоскости, перпенди­ кулярной к оси вибратора, и обратно направленное враща­ тельное движение измельчающей среды, вызывающее измель­ чение материала в результате ударных и истирающих нагру­ зок. Меняя амплитуду колебаний (5— 15 мм) и частоту вра­ щения дебаланса (1000—3000 мин'1), можно оказывать дозиро­ ванное воздействие разрушающих сил на измельчаемый мате­ риал, что улучшает раскрытие сростков минералов. В качест­ ве мелющих тел используются обычно шары или стержни из стали, высокохромистого сплава или карбвда вольфрама. Внут­ ренняя поверхность барабана или камеры мельницы футеру­ ется износостойкой резиной или сталью. Степень заполнения их мелющими телами составляет 60—70 %, а вместе с измель­ чаемым материалом — около 80—90 %. Мельницы могут ра­ ботать в условиях повышенного давления или вакуума, при нагревании или охлаждении.

Преимущества вибрационных мельниц, по сравнению с обычными шаровыми, проявляются при тонком и особенно сверхтонком измельчении, для которого они и используются при производстве строительных материалов, в химической и

Рис. 4.16. Схемы вибрационны х мельниц инерционного (а), гирационного

(б) типов, вертикальной типа М ВВ -2 (в) и типа «Палла-У» (г)

металлургической промышленности, при измельчении золо­ тосодержащих руд, кварцевого песка, доизмельчения оловян­ ных концентратов. Исходная крупность при этом составляет обычно 2—5 мм, достигая в редких случаях 12 мм.

Непрерывность процесса измельчения в вибрационных мельницах с внутренним вибратором (рис. 4.16, а, б) достига­ ется в результате удаления измельченного продукта из бара­ бана или камеры воздушным потоком при непрерывной по­ даче в зону измельчения исходного материала. Мельница ра­ ботает в замкнутом цикле с воздушным сепаратором. Для по­ дачи воздуха и вывода пылевоздушной смеси в корпусе мель­ ницы имеются специальные штуцеры. Размещение вибратора внутри камеры или барабана является недостатком, затруд­ няющим как эффективную работу мелющих тел, так и эффек­ тивную «вентиляцию» мельницы с целью удаления измельчен­ ного продукта. Поэтому конструкции вибрационных мельниц с вынесенным вибратором (рис. 4.16, в. г) являются более пер­ спективными.

В вертикальной вибрационной мельнице МВВ-2 (рис. 4.16, в) колебательные движения вдоль ее вертикальной оси обеспе­ чиваются инерционным вибратором 7, размещенном в при­ водной секции 8, установленной на резиновых амортизаторах 9. Исходный материал поступает в камеру 1 на распредели­ тельное устройство 2 и подвергается последовательному из­ мельчению в радиальных камерах 3—5. Готовый продукт раз­ гружается через патрубок камеры б.

Вибрационная мельница типа «Палла-У» (см. рис. 4.16, г) со­ стоит из труб 2, б диаметром 0,55—0,65 м и длиной 2,1—4,3 м, расположенных на амортизаторах 3 горизонтально и запол­ ненных примерно на 70 % мелющими телами (шарами или стержнями). Между ними точно по линии тяжести располо­ жен вибратор 4 (дебалансовый вал). Исходный материал по­ дается через штуцер 1 в начало верхней грубы 2, измельчает­ ся, проходит через отверстие решетки в конце ее и по переточным рукавам 5 попадает в начало нижней трубы 6, где доизмельчается и, проходя через заградительную решетку в конце ее, разгружается через штуцер 7. Мельницы изготовля­ ют двух-, четырех- и шеститрубными, которые могут рабо­

тать как параллельно, так и последовательно, выдавая про­ дукт крупностью менее 0,04 мм при производительности до 35—50 т/ч (для четырехтрубной мельницы) при таком же рас­ ходе электроэнергии, как и при обычном измельчении.

4.4.3. Измельчение в центробежных мельницах

Для центробежного измельчения предложено большое чи­ сло разнообразных конструкций машин, основные из которых приведены на рис. 4.17.

В одноили многокамерных центробежных барабанных мельницах (рис. 4.17, а), используемых в керамической и дру­ гих отраслях промышленности, сухое или мокрое измельчение производится раздавливанием зерен мелющими телами, дви­ жущимися под действием центробежных сил по внутренней неподвижной поверхности вертикального барабана. Движе­ ние мелющим телам сообщается вращающимся внутри бара­ бана ротором — валом с водилами для шарнирно закреплен­ ных роликов или свободно размещенных металлических ша­ ров. Для весьма тонкого сухого измельчения материалов хи­ мической промышленности применяется бисерная мельница аналогичной конструкции, в которой в качестве мелющих тел используется металлическая дробь, керамические или мине­ ральные износостойкие частицы размером от 1 до 6 мм.

а

б

в

Рис. 4.17. Схемы центробеж ны х барабанной (а), ш арокольцевой (б) и цен­

тробеж но-ш аровой (в) мельниц

В центробежных шарокольцевых мельницах с горизонталь­ ным расположением размольного кольца (рис. 4.17, б) исход­ ный материал поступает через патрубок 2 на вращающееся водило 1, отбрасывается центробежной силой к размольному кольцу 4 и попадает под шары 3, где и измельчается. Снизу через кольцевую щель между размольным кольцом и водилом подается воздух, который выносит измельченный материал в воздушный сепаратор, работающий в замкнутом цикле с мель­ ницей. Мельницы применяют для измельчения неабразивных материалов: мела, гипса, барита, угля, мрамора, клинкера, фос­ фатов и золотосодержащих руд. Производительность мельниц при крупности помола -0,075 мм колеблется от 3 до 12 т/ч. Аналогичные показатели работы имеют центробежные шаро­ кольцевые мельницы с вертикальным расположением размоль­ ного кольца.

В центробежно-шаровых мельницах (рис. 4.17, в), исполь­ зуемых в химической промышленности, при вращении чаши 3 находящиеся в ней шары 2 и материал крупностью до 25—30 мм отбрасываются центробежными силами к размольному коль­ цу 1, ударяются о него и возвращаются обратно в чашу. Из­ мельченный материал удаляется из мельницы воздушным по­ током.

Конструкция центробежных мельниц позволяет оказы­ вать дозированное воздействие разрушающих сил на измель­ чаемый материал и, следовательно, повысить эффективность и степень раскрытия сростков минералов. Недостатками их яв­ ляются значительный расход электроэнергии, износ измельча­ ющих поверхностей и малая производительность.

4.4.4. Пзмельченпе в струйных мельнгшах

Струйные мельницы производительностью до 30 т/ч ис­ пользуются для сухого тонкого (до 20—80 мкм) измельчения твердых и абразивных материалов (руд, углей, известняка, ба­ рита, кварцевого песка и др.) исходной крупностью до 30 мм. Измельчение осуществляется в результате соударения частиц или их удара о твердую стенку, когда кинетическая энергия частиц превращается практически в энергию их разрушения;

поэтому измельчение эластичных и вязких материалов в струй­ ных мельницах малоэффективно.

Кинетическая энергия измельчаемым частицам сообщает­ ся сжатым воздухом, перегретым паром или газом при расхо­ де их 1— 45 м3/мин под давлением 300— 1000 кПа, температуре 200—540 °С и расходе электроэнергии 20—55 кВт ч/т. Наибо­ лее часто используются струйные мельницы, основанные на раз­ рушении частиц ударом их об отбойную плиту (рис. 4.18, а) и измельчении в пересекающихся потоках в горизонтальных (рис. 4.19, а) или вертикальных (рис. 4.19, б) камерах. Они ра­ ботают, как правило, в замкнутом цикле с воздушным сепа­ ратором.

В высокоскоростной газоструйной мельнице (рис. 4.18, а) исходный материал, подаваемый через патрубок 9, подхваты­ вается в разгонной трубке 3 потоком газа (поступающим из газопровода I через инжектор 2), разгоняется до необходимой

Рис. 4.18. Схемы вы сокоскоростной газоструйной мельницы (я) и струйной

мельницы с протнвоточной иэмельчительной камерой (б)

скорости и ударяется о размольную плиту 6. Измельченный материал, проходя с газовым потоком через лопасти 5, разде­ ляется в сепараторе под действием центробежных сил на тон­ кую фракцию, удаляемую через вытеснитель 7 и патрубок 8, и крупную фракцию зерен, которые опускаются по сгенкам кор­ пуса 4 и попадают снова в зону измельчения.

Рис. 4.19. Схемы струйных мельниц с плоской горизонтальной (а), верти­ кальной трубчатой (б) измельчительной камерой и установки взрыво­

струйного измельчения (в)

В струйных мельницах с противоточной измельчительной камерой (рис. 4.18, б) крупная фракция измельчаемого мате­ риала через трубы возврата 11, а пар через сопла 7 поступают в смесительные камеры двух эжекторов 8, направленных друг против друга. Проходя через разгонные трубы 9, частицы при­ обретают скорость 50— 100 м/с и, сталкиваясь друг с другом в камере 10, измельчаются. Измельченный материал вместе с ис­ ходным материалом, подаваемым через трубу I, подхватыва­ ется газовым потоком и по стояку 2, оснащенным патрубком б для подсоса воздуха, подается в сепаратор 2, из которого тонкая фракция удаляется через патрубок 4, а крупная — воз­ вращается по трубам возврата 11 в смесительные камеры эжекторов 8.

В струйных мельницах с плоской горизонтальной измель­ чительной камерой (рис. 4.19, а) исходный материал подается специальным инжектором 5 в зону измельчения 3, куда из

распределительного кольца 1 через сопла 2 поступает также газ или пар. Сопла 2 направлены таким образом, что сзруи газа, несущие частицы, пересекаются внутри камеры, вызывая соударения и измельчение частиц. Поскольку струи газа вхо­ дят в зону измельчения под некоторым углом, то вся масса пы­ легазовой смеси приобретает вращательное движение и части­ цы под действием центробежных сил разделяются в циклоне 7 на тонкую фракцию, удаляемую через отводную трубу 4, и крупную, разгружаемую через песковое отверстие циклона 7

В струйных мельницах с вертикальной трубчатой измельчительной камерой (рис. 4.19, 6) исходный материал из при­ емной воронки 9 вдувается под действием поступающего по трубе 11 через штуцер 10 энергоносителя (перегретого пара или сжатого воздуха) в зону измельчения, в которой распо­ ложены также сопла 2 для подачи энергоносителя, подводи­ мого по трубе 12. Классификация измельченного материала обеспечивается замедлением скорости движения частиц в тру­ бе 4 и действием на них центробежных сил в сепарационной трубе 5, в результате которых крупные частицы прижимаются к внешней ее стенке и по трубе 8 возвращаются в зону из­ мельчения, а тонкие — проходят жалюзи 7 и выводятся через патрубок 6.

4.4.5. Взрывоструйное измельчение

Процесс взрывоструйного измельчения (процесс Снайде­ ра) основан на распаде кусков руды под действием внутрен­ них сил растяжения при мгновенном снятии с них внешнего давления. Он наиболее эффективен для руд, минеральные компоненты которых отличаются по своим упругим свойст­ вам. Его специфической областью использования является рас­ крытие пористых, волокнистых, а также пластичных (вязких) руд и материалов, для которых механические методы дробле­ ния и измельчения вообще малопригодны• Принципиальная схема установки взрывоструйного измельчения изображена на рис. 4.19, в.

Исходный материал из воронки 1 с помощью клапана 2 подается через затвор 4 в камеру сжатия J, оснащенную меха­

низмом 5 для предотвращения зависания в ней материала. После заполнения 0,6—0,8 объема камеры 3 затвор 4 плотно закрывается и по трубе 6 подается в течение 5— 10 с пар или газ для создания в камере давления около 60 кг/см2 (16 МПа). Затем автоматическим устройством 8 открывается быстро­ действующий (со временем срабатывания 15 • 10_6 с) клапан 7, и материал из камеры почти со скоростью звука выбрасыва­ ется по трубопроводу 9 в камеру низкого давления 10, объем которой примерно в 50 раз больше, чем у камеры 3, а разря­ жение (около 0,6 кг/см2) создается эксгаустером 13. При выхо­ де из сопла в зону пониженного давления 15 частицы ока­ зываются в состоянии взрыва: под действием внутренних сил, вызывающих расширение зерен до максимального размера, они начинают разрушаться по наиболее ослабленным плоско­ стям срастания минералов в сростках и другим местам кон­ центрации дефектов кристаллической решетки минералов. Разрушению частиц способствуют также ударные волны, воз­ никающие при столкновении их с отражательной плитой 14. Измельченный материал разгружается через затвор 16, отра­ ботанный пар удаляется по выхлопной трубе 11 в конденса­ тор 12 и затем в эксгаустер 13.

4.5. Характеристика вспомогательного оборудования

при пробленпп и измельчении

Регулярное и равномерное питание дробильно-измельчи- тельных машин, обеспечивающее максимальную производи­ тельность и эффективность их работы, достигается примене­ нием питателей разнообразной конструкции. Наиболее широ­ кое распространение из них на обогатительных фабриках по­ лучили цепные, пластинчатые, ленточные, тарельчатые, элекТровибрационные лотковые и барабанные питатели.

Цепные питатели (рис. 4.20, а) производительностью до 2400 т/ч используют для равномерной подачи крупно- и среднекускового материала (максимальной крупностью до 1100 мм). Материал из бункера 2 поступает на лоток 1 питателя,

а	6
	в

Рис. 4.20. Схемы питателей:

а — цепного; б — пластинчатого; в — ленточного; г — тарельчатого; д — электровиб-

рационного лоткового; е — барабанного

устанавливаемого с углом наклона, близким к углу трения ма­ териала, и удерживается на нем тяжестью свисающего конца бес­ конечных цепей 5, надетых на барабан 3 с цепными звездочка­ ми 4. При вращении барабана цепное полотно приводится в дви­ жение и своим нижним ручьем придвигает материал к выходу.

Пластинчатые питатели (рис. 4.20, б) производительно­ стью до 1200 т/ч используются для равномерной подачи круп­ нокускового материала (до 1300 мм — питателями тяжелого типа и до 300— 400 мм — питателями облегченною типа). Они представляют собой сплошную ленту (шириной до 2,4 м

идлиной до 15 м) из стальных пластин, закрепленных на бо­ ковых цепях таким образом, что край одной пластины накла­ дывается на край другой. Цепи натянуты на пару натяжных 6

ипару приводных 3 звездочек, вращение которых осуществ­ ляется от электродвигателя через редуктор. Между звездочка­ ми цепи опираются своими роликами на рельсы рамы 4, уста­ навливаемой горизонтально или с наклоном до 20° Количе-