§ 8. Грохоты и фильтры
Разделение материалов шихты (руды, угля, известняка, кокса) по крупности, осуществляемое на решетах или ситах, называется грохочением, а машины, предназначенные для этой операции, - грохотами. Сорта материалов по крупности, полученные при грохочении, называются классами.
При грохочении материала на одном каком-либо сите или решете получаются два продукта. Верхний, который не прошел сквозь отверстия сита или решета, называется надрешетным продуктом, нижний который просеялся, - подрешетным.
Основными показателями процесса грохочения являются производительность и эффективность, определяемая точностью отсева.
Принято считать, что производительность грохота зависит главным образом от ширины сита, а точность отсева или коэффициент полезного действия (к. л. д.) грохочения - от его длины. Наибольшее значение к.п.д. достигается при отношении длины сита к его ширине, равном 2,5.
Грохочение является необходимой операцией в процессе подготовки сырых материалов и плавке.
В черной металлургии грохочение осуществляют на решетах или ситах двух-трех размеров и соответственно разделяют руду, кокс и другие шихтовые материалы по крупности на три-четыре класса. Мелочь размером менее 6 мм отправляют на агломерационную фабрику для окускования, а руду первых двух классов раздельно передают после усреднения каждого класса в отдельности, в доменный цех, если она не подлежит обогащению.
Рабочими поверхностями грохотов являются колосниковые решетки или сита. Сита бывают штампованными либо проволочными. Для материалов большой крупности применяют колосниковые решетки, изготовленные из балок, рельсов либо сваренных из толстой полосовой стали на ребро.
В черной металлургии применяются плоские, цилиндрические и конические грохоты. По положению просеивающей поверхности их разделяют на горизонтальные и наклонные; по принципу действия - на неподвижные и подвижные (качающиеся, вращающиеся и вибрационные).
Грохочением обычно сортируют материалы крупностью от 500 до 1 мм. Для разделения мелкого материала (от 3 до 0,05 мм и мельче) применяют также классификаторы.
Наиболее простым и широко распространенным является колосниковый неподвижный грохот, состоящий из наклонной решетки из стальных брусьев. Угол наклона их выбирается в пределах 45-50° к горизонтальной плоскости в зависимости от физических свойств руды.
Материал, поступающий на колосниковый грохот, скользит по решетке, в результате чего мелкие куски проваливаются вниз в бункер или через течки на транспортер, а крупные скатываются к его основанию. Удельная производительность грохота колеблется в широких пределах и достигает 60-70 т/ч на 1 м2 решетки при величине щели между брусьями колосника 50 мм.
На рис. 9 приведен вибрационный грохот с эксцентриковым валом, применяющийся для грохочения на ситах любой крупности. Грохот получил наибольшее распространение для просеивания железных, марганцевых руд и известняка. Он состоит из рамы подвешенной на четырех тягах 4. К раме прикреплены подшипники вала 5, имеющего эксцентриковые шейки. Сама рама, к которой крепятся сита 2, установлена под углом 15-20% к горизонтальной плоскости и удерживается амортизаторами 3.
Вращение вала грохота осуществляется электродвигателем 7 через ременную передачу 6, один шкив которой закреплен на валу двигателя, а другой - на валу грохота. При вращении зал сообщает раме колебательные движения в вертикальной плоскости, во время которых происходит продвижение материала по наклонной поверхности и просеивание мелких частиц.
Рис. 9. Вибрационный грохот
Самобалансный грохот (рис. 10) для грохочения железных руд и агломерата состоит из следующих основных узлов: короба, вибраторов, провода, колосниковой решетки, подвесок и системы смазки.
Металлический короб 1 состоит из двух боковин, соединенных между собой поперечными трубами. Наиболее ответственными узлами грохота являются самобалансные вибраторы 2, которые сообщают вибрацию коробу. На грохоте установлены два вибратора по одному на каждой боковине, соединенных между собой промежуточным валом.
При грохочении горячего агломерата вибратор охлаждается проточной водой, для чего в его корпусе сделаны полости.
Привод вибраторов состоит из двух электродвигателей 3, передающих вращение посредством клиновых ремней на приводные шкивы, насаженные на выходные валы вибраторов. Колосниковая решетка 4 состоит из отдельных плит, прикрепленных к поперечным трубам короба грохота с помощью клиньев.
Рис. 10. Самобалансный грохот
Грохот подвешивается к конструкциям перекрытия здания с помощью четырех подвесок 5. Каждая из подвесок состоит из скобы с траверсой, подвесного болта, проходящего через отверстие траверсы и соединяющегося с коробом грохота стальным канатом, и пружин, которые устанавливаются на болтах, упираются в траверсу и закрепляются шайбой и гайкой.
Регулировка длины подвески осуществляется гайками таким образом, чтобы масса грохота распределялась на них равномерно. При этом осадка пружин на всех четырех подвесках от массы грохота должна быть одинакова. Длина стержня, с помощью которой каждая подвеска крепится к конструкциям перекрытия здания, и длина стальных канатов устанавливаются по месту при монтаже грохота.
Смазка роликоподшипников и шестерен вибраторов - жидкая циркуляционная. Система смазки состоят из двух шестеренных маслонасосов (рабочего и резервного) с электродвигателями, пластинчатого фильтра, трубчатого маслоохладителя и маслобака. В систему также включены манометры, обратный клапан и струйное реле с электроконтактом.
Грохочение материалов на классы происходит во время их перемещения по вибрирующей колосниковой решетке. Вибрация решетки возникает при вращении вибраторов.
Подача и толщина слоя материала на грохот должны быть равномерными по всей ширине решетки.
Производительность грохота составляет до 160 т/ч, размер колосниковой решетки 2000х5000 мм, масса грохота без электродвигателя и подвесок 7477 кг.
Рис. 11. Электровибрационный грохот
В доменном производстве для отсева агломерационной и коксовой мелочи или других добавок служат электровибрационные грохоты (рис. 11), состоящие из трех основных узлов: тележки 5 на четырех катках, колосниковой решетки 3 с корытом и электромагнитного вибратора 6.
Грохот установлен на рельсовых путях и по мере необходимости (при ремонте и регулировке) передвигается по ним,
Материал для грохочения поступает из горловины бункера через затвор 2 на колосник грохота, постоянно вибрирующего при нормальной работе. Колосник установлен на тележке под углом 18°, между ними уложены две резиновые подставки 4 цилиндрической формы. Для нормальной работы грохота необходимо обеспечить центровку электровибратора с колосниковой решеткой, что достигается регулировкой болтами по контрольным рискам, В связи с тем, что работа грохотов приводит к значительному петлеобразованию, их заключают в кожух - уплотнение грохота. Общая масса грохота составляет 5,7 т.
На коксохимических заводах для сортировки с целью выделения металлургического кокса крупностью свыше 60, 40 или 25 мм применяют валковые грохоты.
Валковые грохоты работают по непрерывному графику и, следовательно, проводить длительные ремонты, как, например, замену валков без нарушения работы коксовых печей, невозможно. Поэтому устанавливают сдвоенный валковый грохот, т. е. состоящий из двух грохотов, установленных на одной общей платформе, передвигающейся на ходовых колесах по рельсам. Это дает возможность быстро установить под нагрузку любой из грохотов. Во время работы одного грохота второй находится в ремонте или в резерве.
Аналогичные валковые дисковые грохоты часто применяют в доменных цехах (рис.12).
Агрегат состоит из опорной рамы, установленной на четырех скатах, рабочих валов с насаженными на них звездчатыми дисками 2, редуктора 3, промежуточной передачи 4, шестеренной коробки 5 и электродвигателя 7.
Редуктор 3 соединен с электродвигателем муфтой предельного крутящего момента 6, предохраняющей грохот от поломки, если в него случайно попадут металлические предметы.
Выходные концы валов шестеренной коробки и концы рабочих валов соединены между собой кулачковыми муфтами 8.
При работе этого грохота все рабочие валы вращаются в одну сторону, транспортируя кокс.
При этом вся мелочь, поступающая на рабочие валы, просыпается между дисками и направляется в бункер коксовой мелочи.
Расстояния между дисками рассчитаны так, что при грохочении кокс крупностью 25 или 40 мм просыпается в просветы между дисками. Для увеличения срока службы дисков их изготавливают из отбеленного чугуна или марганцовистой стали. На некоторых заводах их штампуют с последующей закалкой.
Рабочие валы смонтированы на подшипниках качения. Система смазки редукторов - картерная; подшипников валов и шестеренной коробки - централизованная, густая.
Техническая характеристика грохота
Производительность, т/ч 175
Полезная длина, ми 2214
Полезная ширина, мм 1665
Угол наклона, град . 15
Скорость вращения валков, об/мин 67,2
Окружная скорость дисков, м/с 0,9
Переход с рассева 0-25 на 0-40 или на 0-60 мм и наоборот достигается заменой дисков.
Основными преимуществами валкового грохота являются: высокая производительность, хороший рассев; надежность в работе. К недостаткам следует отнести быстрый износ дисков, срок службы которых не превышает трех месяцев для дисков из отбеленного чугуна и из стального литья и четырех месяцев для дисков, прошедших закалку.
Существуют также ряд других конструкций грохотов, однако функций и назначение их аналогичны.
Фильтрация предназначена для обезвоживания тонкоизмельченных концентратов, для этой цели применяют вакуум-фильтры. Концентраты, получаемые при мокром способе обогащения, содержат значительное количество избыточной влаги, которая создает трудности при их хранении, транспортировке и дальнейшей переработке. Поэтому обезвоживание является необходимой конечной стадией процесса мокрого обогащения.
Способы обезвоживания и типы обезвоживающих аппаратов выбирают в зависимости от крупности продуктов, их физических свойств и предъявляемых требовании к степени обезвоживания. Обезвоживание кусковых и зернистых продуктов размером более 3 мм осуществляется чаше всего на обезвоживающих грохотах, а в некоторых случаях - на обезвоживающих ковшовых элеваторах с последующей подачей материала а обезвоживающие бункера. Мелкозернистый материал (от 3-5 мм до 0,5-1 мм) обезвоживают на механических классификаторах. Для обезвоживания мелкоизмельченных концентратов применяют вакуум-фильтры, которые бывают барабанные, дисковые и ленточные. Принцип их работы заключается в просасывании влаги сквозь фильтрующую ткань под действием создаваемого разрежения, при этом твердые частицы остаются на поверхности ткани в виде корки, которую удаляют с помощью скребков.
Рабочая часть фильтра размещена в ванне, которая заполняется пульпой с фильтруемым концентратом. Вследствие разрежения, созданного внутри барабана или дисков, вода фильтруется сквозь ткань, а твердые частицы при медленном вращении барабана (дисков) выносятся из ванны и сбрасываются при помощи скребков и обратной продувки ткани сжатым воздухом.
Установка вакуум-фильтра состоит из самого фильтра, вакуум насоса, создающего разрежение, воздуходувки для снятия твердых частиц с ткани, вакуум-рессивера, ловушки и насоса для откачки отфильтрованной воды.
Наиболее крупными по габаритам являются барабанные вакуум-фильтры, масса которых достигает 19,3 т, диаметр барабана 3,3 мм и длина барабана 4,4 м. Вакуум-фильтры устанавливают на различных отметках перекрытий цеха. Как правило, их устанавливают группами по несколько штук в ряд.
Рис.12. Валковый грохот
Барабанный вакуум-фильтр (рис. 13) состоит из вращающегося барабана 9, торцовые стенки которого закреплены на полых цапфах 5, опирающихся на подшипники 2. Последние установлены на швеллерах 15 опорной рамы 3. Барабан по всей длине разделен на две или три секции, изолированные друг от друга кольцами 10. Каждая секция в свою очередь по окружности разделена на двенадцать камер 8, изолированных друг от друга.
По своей окружности секции имеют две стенки - внутреннюю глухую 13 и перфорированную наружную 12, обтянутую подкладочным ситом я фильтровальной яканью. Между стенками образуются свободные камеры 5. Камеры каждой секции сообщаются с помощью труб) с каналами 14, расположенными в полых цапфах. Число каналов в каждой цапфе равно двенадцати, т.е. числу камер в одной секции.
К концам цапф примыкают две неподвижные распределительные головки 6, служащие для последовательного соединения камер барабана при его вращении с трубопроводами вакуум-насоса.
Барабан помещен в ванне /, в которой пульпа перемешивается лопастной мешалкой 22, приводимой в маятниковое (качательное) движение от специального привода или от привода барабана через передаточный механизм. Для снятия с барабана осадка на ванне по ее длине установлен нож 21. Вращение барабана передается от электродвигателя 16 через редуктор 17 и открытую шестеренную пару 7. Скорость вращения барабана устанавливают опытным .путем; она колеблется 01 0,10 до 2,0 об/мин.
18
Рис.13.Барабаный вакуум-фильтр
Фильтр (рис. 14) работает следующим образом. При вращении часть камер барабана, погруженная в шламовую воду 2 (суспензия), сообщается с вакуумной линией, и под действием вакуума происходит фильтрация с отложением на фильтровальной ткани осадка /, фильтрат проходит внутрь камер барабана и удаляется через распределительную головку (зона фильтрации /). При выходе барабана из суспензии осадок просушивается путем присасывания через него воздуха (зона просушки //). Далее осадок продолжает просушиваться или промываться водой и вновь просушивается. В последнем случае вода отсасывается и удаляется через отдельный патрубок распределительной головки (зона промывки и просушки ///). После этого камеры барабана соединяют с трубопроводам сжатого воздуха. При этом осадок разрыхляется и, подойдя к ножу, спадает с барабана (зона отдувки /V). На последнем участке фильтровальную ткань очищают путем продувки ее сжатым воздухом (зона регенерации ткани V).
Промывные
воды