ГРОХОЧЕНИЕ

Грохочение (разделение, классификация, рассев, отсеивание) — процесс разделения сыпучего кускового материала на классы крупности просеива­нием его через одну или несколько последовательно или параллельно рас­положенных просеивающих поверхностей с калиброванными отверстиями. В качестве просеивающей поверхности грохотов, являющейся его ос­новной рабочей частью, обычно используют металлические и полимерные сита различных конструкций.

В результате грохочения получают оставшийся на сите материал — надрешетный, или плюсовой, продукт и прошедший через отверстия сита подрешетный, или минусовой, продукт.

Материал, поступающий на грохочение, называют исходным, а продук­ты грохочения — классами. Класс, используемый в производстве как гото­вый товарный продукт, называется сортом.

Последовательный ряд размеров отверстий сит от больших к меньшим, принятых при грохочении, называется шкалой грохочения (классификации), а постоянное отношение размеров отверстий смежных сит — модулем шка­лы грохочения. Например, для шкалы грохочения 48, 24, 12, 6, 3 мм модуль будет равен двум.

Классификация видов грохочения

Вид Крупность исходного Размер отверстия (щели)

грохочения материала, мм просеивающей поверхности, мм

Крупное -1200 100...300

Среднее -350 25...60

Мелкое -75 6...25

Тонкое -10 0.5...5

Особо тонкое 1 До 0,05

Порядок грохочения может быть установлен от крупного класса к мел­кому и от мелкого класса к крупному.

При грохочении от крупного класса к мелкому при параллельном рас­положении сит (рис. 1 а) или под углом (рис. 1 б) на верхнем сите, име­ющем наибольшие отверстия, выделяется крупный класс, а ниже распола­гаются сита с меньшими отверстиями. На первой схеме представлен по сути трехситный грохот, а на второй — два грохота. При этом количество просе­ивающих поверхностей может быть разным и определяется числом необ­ходимых классов. При большом количестве получаемых классов материала и невозможности выделения их на одном грохоте на первом грохоте полу­чают более крупные классы, а на втором и последующих грохотах — более мелкие (рис. 1 б).

Рис. 1 - Схемы грохочения от крупного класса к мелкому

При грохочении от мелкого класса к крупному (рис. 2) материал сна­чала подается на сито с наименьшими отверстиями для отделения мелкого класса, а затем на сита с большими отверстиями для более крупных клас­сов. Хотя при грохочении от мелкого класса к крупному можно уменьшить высоту установок для грохочения и более удобно расположить сита над бун­керами, этот метод может применяться только для материалов с невысо­ким содержанием влаги. Поэтому наиболее распространен порядок грохо­чения материала от крупного класса к мелкому. Последовательное располо­жение сит используется часто на мобильных (самоходных) установках.

Рис. 2 - Грохочение от мелкого класса к крупному

Кроме указанных, применяются также комбинированные схемы грохо­чения (рис. 3).

Рис. 3 - Комбинированные схемы грохочения

Гранитным зерном разделения называется размер узкой фракции, извле­чение которой в надрешетный и подрешетный продукты составляет 50 %. Зерно в данном случае — это любая часть материала, от крупных кус­ков до мельчайших частиц.

Грохочение применяется чаще всего при дроблении твердого минераль­ного сырья и реже для отделения готового по крупности материала от исход­ного, поступающего на дробление или измельчение, или же для контроля крупности продукта. Грохочение производится также для разделения исход­ного материала по крупности на классы перед последующими операциями обогащения или для получения товарного продукта заданной крупности.

По технологическому назначению различают четыре вида операций грохочения:

вспомогательное грохочение, применяемое в схемах дробления исход­ного материала, в том числе предварительное перед дроблением, конт­рольное, или поверочное, в замкнутом цикле после дробления и совмещен­ное, когда предварительное и контрольное грохочение объединяют;

подготовительное грохочение — для разделения материала на несколь­ко классов крупности, предназначенных для последующей раздельной об­работки;

самостоятельное грохочение — для выделения классов, представля­ющих собой готовые, отправляемые потребителю продукты (сорта); эту операцию также называют механигеской сортировкой;

обезвоживающее грохочение или обесшламливание на грохотах — для удаления основной массы воды, содержащейся в руде после ее промывки, или для отделения суспензии от конечных продуктов, например, при сепа­рации в тяжелой среде и аналогичных операциях.

Предварительное грохочение производится перед дроблением с целью отсева материала, крупность которого меньше ширины разгрузочной щели дробилки, или удаления некондиционной горной массы. Поверогное, или контрольное, грохочение включают в схему обогащения после последней ста­дии дробления для максимального извлечения из потока материала товар­ного продукта. Получаемый при этом надрешетный продукт является цирку­лирующей нагрузкой. Обычно она составляет 25...40 % питания дробилки, ра­ботающей в последней стадии. Товарное грохогение — наиболее ответственная операция, в которой получают продукт товарных фракций требуемого ка­чества с допустимым (предельным) содержанием посторонних фракций.

Обычно при перечисленных выше видах грохочения оптимальной тол­щиной слоя материала на сите считается толщина в 2...4 раза больше сред­него размера зерна. Хорошими показателями эффективности предваритель­ного, поверочного и товарного грохочения, в частности, в промышленнос­ти строительных материалов, являются соответственно значения 70...75, 85...90 и 90...95 %.

В горнорудной промышленности грохочение, как уже отмечено, широко используют для разделения материалов на классы перед дроблением, про­мывки материала перед обогащением в тяжелых средах и последующей от­мывки суспензий, а также обезвоживания и обесшламливания продуктов обогащения. Сравнительно недавно грохочение стали применять при раз­делении тонкоизмельченной твердой фазы рудных пульп перед обогатитель­ными операциями.

В угольной промышленности и при производстве строительных матери­алов грохочение применяют для разделения готового продукта (угля, щеб­ня, гравийно-песчаных масс) на кондиционные товарные классы перед от­правкой потребителям. В металлургической промышленности на грохотах удаляют некондиционную по крупности мелочь из сырых окатышей, после обжига которых эту операцию повторяют. Аналогичную операцию выпол­няют и с агломератом после спекания — сначала горячим, а затем охлаж­денным. Перед доменной плавкой контрольному грохочению для удаления мелочи подвергают все сырьевые материалы, загружаемые в печь.

Грохочение применяют также при подготовке тонкоизмельченного сы­рья к последующему прессованию и спеканию в абразивном, огнеупорном, керамическом, электродном и других производствах, базирующихся на ппорошковой технологии.

Процесс грохочения может быть представлен как совокупность трех не­зависимых, но одновременно протекающих процессов: транспортирования материала по ситовой поверхности от зоны загрузки (питания) до зоны разгрузки, сегрегации крупных частиц и прохождения мелких фракций сквозь толщину слоя материала и их просеивания сквозь отверстия в сите. Сложность изучения одновременно всех трех процессов и определила, по- видимому, тот факт, что, несмотря на длительный опыт создания и эксплуатации грохотов, проблема повышения основных технологических параметров остается актуальной, а моделирование процессов находит свое решение только в последние годы.

Процесс грохочения может происходить при двух существенно различ­ных условиях — в «тонком» либо «толстом» слое материала, или, пользу­ясь терминологией, принятой в англоязычной литературе, в свободных или естественных условиях грохочения. Граница между этими понятиями весь­ма условна. По мнению некоторых исследователей, слой, толщина которого превышает удвоенный размер отверстия, уже можно считать толстым, по­скольку в нем частицы активно взаимодействуют друг с другом.

На процесс грохочения влияет вероятность просеивания зерен через отверстия сита, которая зависит от производительности грохота по пита­нию и его конструкции, гранулометрического состава материала, его физических свойств и скорости движения по ситу и т. п. Качество грохочения определяется следующими основными факторами: интенсивностью динами­ческого режима колебаний грохота, удельной нагрузкой на просеивающую поверхность, видом просеивающей поверхности и ее конструктивными па­раметрами.

При размере зерен примерно до 0,75а (а — размер отверстия) вероят­ность их прохождения большая. На практике такие зерна называют­ся легкогрохотимыми. Небольшое увеличение размера зерен сверх 0,75а предопределяет резкое снижение вероятности прохождения. Поэтому зер­на крупностью в пределах (0,75...1)а называются трудногрохотимыми, а зерна (1...1,5)а — «затрудняющими», так как они затрудняют просеива­ние «трудных» зерен. Зерна крупностью более 1,5а существенно не влия­ют на вероятность прохождения «легких» и «трудных» зерен через отвер­стия сита.

При прочих равных условиях чем больше скорость движения материала по просеивающей поверхности грохота, тем меньше вероятность просеива­ния и тем больше производительность грохота по исходному материалу.

Существенное влияние на процесс грохочения оказывают живое сече­ние, угол наклона и толщина просеивающей поверхности. Ее технологичес­кие возможности в первую очередь зависят от живого сечения, оценивае­мого суммарной площадью отверстий или отношением последней к общей площади. Живое сечение наклонного сита следует рассчитывать с учетом его проекции на горизонтальную плоскость.

Так, чтобы получить подрешетный продукт одинаковой крупности при углах наклона просеивающей поверхности 20 и 25°, размер отверстий в на­правлении уклона должен быть в 1,15 и 1,25 раза больше отверстий горизонтального сита. По сравнению с круглыми прямоугольные отверстия сит дают более крупный подрешетный продукт. Чтобы получить одинаковый продукт, ширина прямоугольного отверстия должна составлять примерно 65...70 % диаметра круглого отверстия при равной площади сит. Однако применение сит с прямоугольными отверстиями снижает вероятность по­падания в товарный продукт зерен только необходимого размера (точно по размеру подрешетного класса).

На показатели процесса грохочения влияют также влажность, грануло­метрический состав исходного материала, наличие комкующихся примесей, способ грохочения (мокрый или сухой), равномерность подачи исходного материала на грохот, состояние просеивающей поверхности. Влияние фи­зических свойств исходного материала и других отмеченных выше факто­ров на результаты грохочения учитывается при расчете производительнос­ти грохотов вводом соответствующих поправочных коэффициентов, полу­ченных в процессе обобщения многолетнего промышленного опыта.