ББК 38.6-5 я 73 УДК 681.322 МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И
advertisement
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И СОРТИРОВКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ББК 38.6-5 я 73 УДК 681.322 М382 М382 Дамдинова Д.Р., Дондуков В.Г. Учебное пособие по дисциплине «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» для студентов, обучающихся по ОПП 290600 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций направлений 653500, 55100 - Строительство Учебное пособие по дисциплине «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» В пособии содержатся сведения о назначении, устройстве и работе машин и оборудования для измельчения и сортировки минерального сырья и отходов промышленности, а также расчетные формулы для определения технологических параметров машин. Машины и оборудование рассмотрены с позиций их использования в интенсивных и ресурсосберегающих технологиях Дамдинова Д.Р., Дондуков В.Г. Ключевые слова: измельчение, дробилка, мельница, бегуны, дезинтегратор, сортировка, грохот, сепаратор. Рецензент: д.т.н. проф. ВСГТУ Цыремпилов А.Д.; к.т.н. доц. БГСХА Гатапов Ф.Л. Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 2004 Введение Содержание дисциплины «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» включает изучение широкой номенклатуры машин и оборудования, применяемых в производстве строительных материалов и изделий. Практически во всех технологических линиях по производству строительных материалов и изделий встречаются процессы измельчения, сортировки, дозирования, перемешивания, транспортирования и т. д. Одним из энергоемких из них являются процессы грубого и тонкого измельчения минерального сырья и отходов промышленности. Так, например, в производстве портландцемента около 40% энергозатрат приходится на дробление и помол. Машины и оборудование, в которых осуществляются указанные процессы, а именно – дробилки и мельницы, отличаются большим разнообразием по принципу действия, способу воздействия на перерабатываемый материал, конструкциям и типо - размерам. И это позволяет использовать дробильно-помольные машины на этапе подготовки сырьевых материалов в производстве портландцемента, грубой и тонкой керамики, стеклоделии, производстве теплоизоляционных материалов, асбестоцементных изделий и т. д. Для снижения энергозатрат при измельчении пород и материалов используется принцип – «не дробить лишнее», заключающийся в своевременном отборе из общего потока кусков или порошкообразных частиц, достигших требуемых размеров фракций или требуемой удельной поверхности. Немаловажным является также промывка гравия и песка от глинистых и илистых частиц, что способствует экономии цемента при изготовлении бетонов и растворов и повышению прочности цементного камня. Настоящее пособие нацелено на изучение студентами раздела дисциплины «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии», посвященного усвоению сведений о назначении, устройстве и работе машин и оборудования для измельчения и сортировки. Автор надеется на то, что пособие позволит повысить уровень самоподготовки студентов. 1. МАШИНЫ ДЛЯ ГРУБОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ (ДРОБЛЕНИЯ) МАТЕРИАЛОВ 1.1. Назначение, способы измельчения и применяемое оборудование Сырье для производства строительных материалов добывают в основном в виде более или менее крупных кусков, непосредственное использование которых для получения необходимых веществ и материалов невозможно. Для использования добытого сырья его подвергают измельчению. Измельчением называют процесс разрушения твердого тела посредством воздействия на него внешних механических сил с целью уменьшения размеров кусков до заданной крупности и их дальнейшего использования. Измельчение как технологическая операция может иметь самостоятельное значение, когда в результате измельчения получают товарную продукцию (например, при производстве щебня), или носить характер подготовки к последующим операциям. В зависимости от крупности кусков измельченного материала процесс измельчения называют дроблением или помолом. При измельчении материала возрастает общая поверхность частиц, отнесенная к единице массы материала, называемая удельной поверхностью. При тонком измельчении значительно возрастает удельная поверхность материала, и он приобретает новые важные свойства - становится химически высокоактивным. Так, измельченный до пылевидного состояния продукт совместного помола клинкера и гипса превращается в цемент, обладающий вяжущими свойствами, многокомпонентные смеси быстро химически взаимодействуют при более низких температурах благодаря большому числу контактирующих точек. Процесс измельчения является одной из важнейших операций в производстве строительных материалов и изделий Способы измельчения. На измельчение может поступать материал, имеющий частицы и куски размерами от долей миллиметра до 1,2 м в поперечнике. Дробление подразделяют на крупное - размер кусков после дробления от 80 до 200 мм, среднее - от 20 до 80 мм, мелкое - от 2 до 20 мм. Помол подразделяют на грубый размер частиц после помола от 0,2 до 2 мм, тонкий—от 0,01 до 0,2 мм и сверхтонкий — менее 0,01 мм. Отношение среднего размера куска до измельчения Dср к среднему размеру куска после измельчения dcp называют степенью измельчения: Степень измельчения наряду с производительностью и удельным расходом энергии является основным техникоэкономическим показателем работы дробильно-помольных машин. При дроблении степень измельчения колеблется обычно от 3 до 20, а при помоле—от 100 до 1000. По условиям технологического процесса, когда требуется получение размеров материала в несколько сотых и даже тысячных долей миллиметра (например, при производстве цемента), измельчение ведут последовательно, используя ряд машин, каждая из которых наиболее эффективна для работы в определенном диапазоне размеров - для крупного, среднего, мелкого дробления и для окончательного помола. На процесс измельчения материалов большое влияние оказывают их физические свойства: хрупкость, вязкость, слоистость и особенно прочность. Прочность характеризуется пределом прочности на сжатие: малой прочности до 10 МПа, средней прочности от 10 до 50 МПа, прочные от 50 до 250 МПа и очень прочные от 250 до 450 МПа. Существуют различные способы измельчения: раздавливание (рис.1, а), удар (рис. 1, б), истирание (рис.1, в), изгиб (рис.1, г), раскалывание (рис.1, д), резание (рис.1, е), взрывное дробление (рис. 1, ж). В дробильно-помольных машинах измельчение обычно осуществляют комбинированным способом. Рис. 1. Способы измельчения материалов. Классификация. Дробильно-помольные машины классифицируют по нескольким признакам: - по крупности частиц конечного продукта — на дробилки и мельницы; - по технологическому применению— на машины сухого и мокрого измельчения, работающие в замкнутом цикле и в открытом цикле. По конструкции и принципу действия различают следующие дробилки и мельницы (рис. 2). Рис. 2. Конструктивные схемы дробильных и помольных машин. Щековые дробилки (рис. 2, а) измельчают материал раздавливанием между плоскими рифлеными наклонными поверхностями, одна из которых неподвижна, а вторая совершает возвратно-качательные движения. Конусные дробилки (рис. 2, б) измельчают материал в основном раздавливанием и частично изгибом между двумя коническими рифлеными поверхностями, из которых наружная неподвижна, а внутренняя совершает круговые движения, как бы обкатываясь по материалу, прижатому к внутренней поверхности неподвижного конуса. Валковые дробилки (рис. 2, в) измельчают материал в основном раздавливанием и частично истиранием между двумя цилиндрическими, вращающимися навстречу друг другу поверхностями - гладкими, рифлеными или зубчатыми. Бегуны (рис.2, г) измельчают материал раздавливанием и истиранием между цилиндрическими поверхностями катков и плоской поверхностью чаши. Глинорезки (рис.2, д) измельчают материал ножами, вставленными под углом во вращающийся диск. Молотковые дробилки (рис. 2, е) измельчают материал ударом быстровращающихся молотков, шарнирно или жестко закрепленных на роторе. Дезинтеграторы (рис. 2, ж) измельчают материал ударом быстровращающихся цилиндрических стержней при встречном движении их рядов, закрепленных на двух роторах. Аэробильные и шахтные мельницы (рис. 2, з) измельчают материал ударом, так же как и молотковые дробилки, но позволяют получать мелкий продукт благодаря работе в замкнутом цикле. Кольцевые (роликовые) мельницы (рис. 2, и) измельчают материал раздавливанием и истиранием подобно бегунам, но работают в замкнутом цикле и дают более мелкий и однородный продукт при широкой возможности регулирования степени измельчения. Барабанные (шаровые) мельницы (рис. 2, к) с вращающимся барабаном измельчают материал ударом и истиранием дробящих тел, загруженных в барабан вместе с материалом. Вибрационные мельницы, (рис. 2, л) измельчают материал ударом и истиранием при соударении вибрирующих мелющих тел, загруженных в барабан вместе с материалом. Мельницы струйной энергии измельчают материал ударом и истиранием при соударении друг с другом частиц, быстро двигающихся по встречным или пересекающимся траекториям. 1. 2. Щековые дробилки. Эти дробилки служат для крупного и среднего дробления кускового материала среднепрочных, прочных и очень прочных пород. В промышленности строительных материалов щековые дробилки используют для дробления камня при производстве щебня, для дробления известняка дли мергеля на цементных заводах, перлита и обсидиана на заводах теплоизоляционных материалов, дробления некондиционных бетонных и железобетонных изделий при их утилизации на заводах стройиндустрии. Щековые дробилки могут быть с верхним и нижним подвесом щеки, с простым и сложным движением щеки, с эксцентриковым и кулачковым приводом. Наиболее широко распространены дробилки с простым движением щеки и эксцентриковым приводом. Щековая дробилка с простым движением щеки (рис. 3) состоит из станины 1, неподвижной щеки 2, подвижной щеки 4, эксцентрикового вала 6, шатуна 15, распорных плит 13, вертикального регулировочного клина 10 и горизонтального 11, тяги 14 с пружиной 12, приводного шкива и двух маховиков 8. Станина представляет собой раму, состоящую из двух боковых, передней и задней стенок, соединенных болтами. Малые дробилки имеют сварные или цельнолитые станины. Стенки станины выполняют с ребрами, обеспечивающими жесткость и прочность конструкции при наименьшем весе. Рис. 3. Щековая дробилка с простым качанием щеки. В передней стенке станины крепят дробящие плиты, образующие неподвижную щеку. Подвижную щеку подвешивают свободно на оси 5, которая опирается на два подшипника, укрепленные на боковых стенках станины. Подвижная щека также футеруется дробящими плитами. Для предохранения станины от износа служат два боковых клина 3, верхняя часть которых вместе с кромками щек образует загрузочное отверстие. Пространство между бронеплитами щек и боковыми клиньями называют рабочим пространством щековой дробилки, имеющим внизу регулируемую щель. Прямоугольник загрузочного отверстия определяет собой предельную крупность кусков загружаемого материала и у наиболее мощных дробилок имеет длину 2100 мм и ширину 1500 мм (расстояние между щеками в верхней части), а у самых малых дробилок соответственно 250 и 160 мм. Наибольший размер загружаемых в дробилку кусков не должен превышать 0,85 ширины загрузочного отверстия. В двух подшипниках уложен эксцентриковый вал, на консольных концах которого укреплены два маховика 8 и шкив, а средняя часть с эксцентриком охватывается головкой 7 шатуна 15. При вращении вала эксцентрик сообщает головке шатуна вращательное движение по окружности, радиус которой равен эксцентриситету эксцентрика, а нижней части шатуна - возвратнопоступательное движение в вертикальной плоскости. В пазы шатуна, подвижной щеки и клина 11 вставлены вкладыши, в цилиндрические углубления которых упираются цилиндрические утолщения распорных плит 13, удерживаемых в сборе тягой 14 при посредстве .пружины 12. Так как распорные плиты образуют между собой угол, близкий к 180°, то при движении шатуна вверх, распорные плиты спрямляются и приближают подвижную щеку к неподвижной, обеспечивая дробление материала. При опускании шатуна распорные плиты снова отклоняются от прямой линии, щека отходит вправо, часть раздробленного материала высыпается через разгрузочную щель, а остальная часть опускается и дробится при следующем подъеме шатуна и рабочем движении щеки. Величина разгрузочной щели, а следовательно, и степень измельчения i могут быть изменены регулировочными клиньями. При опускании клина 10 посредством винтового устройства 9 он позволит клину 11 переместиться несколько вправо, благодаря чему при работе дробилки подвижная щека будет качаться немного правее относительно неподвижной, чем ранее, и крупность материала, выходящего из дробилки, увеличится (возрастет также производительность, а степень измельчения уменьшится). Чтобы предотвратить поломку ответственных деталей при попадании в дробилку куска недробимого материала (например, куска железа), в щековой дробилке одну распорную плиту изготовляют из двух частей и соединяют их болтами, которые при попадании недробимого куска срезаются и выпадают из вкладышей. Щековые дробилки со сложным движением подвижной щеки (рис. 4) имеют станину 1, неподвижную щеку 2, боковые клинья 3, регулировочное устройство с винтом 7 и клиньями 11 и 12, тягу 10 с пружиной 8 и гайкой 9, но отличаются от рассмотренной тем, что подвижная щека 4 верхней частью надета непосредственно на эксцентриковый вал 6 (на сферических роликовых подшипниках 5 и имеет одну распорную плиту 18. наличию распорной плиты также приближается к неподвижной щеке и происходит дробление материала. При опускании подвижной щеки нижняя ее часть отклоняется от неподвижной и материал и разгружается. Дробилки со сложным движением подвижной щеки при равной производительности с дробилками, имеющими простое движение щеки, имеют меньшие размеры и массу, но эксцентриковый вал у них работает в тяжелых условиях, так как он непосредственно воспринимает усилие раздавливания наибольших кусков материала. Выпускают щековые дробилки с размерами загрузочного отверстия от 160х250 до 1500х2100 мм. Степень измельчения у щековых дробилок - 6...8. Основные расчеты щековых дробилок. Рис. 4. Щековая дробилка со сложным качанием щеки. Один из маховиков дробилки служит также шкивом клиноременной передачи. При вращении эксцентрикового вала, когда верхняя часть подвижной щеки поднимается и приближается к неподвижной, нижняя часть благодаря Определение угла захвата. При превышении некоторого предельного значения угла между щеками, называемого углом захвата, силы трения, возникающие между щеками и материалом не удерживают материал, который выскальзывает из пространства между щеками. Для определения угла захвата предполагают, что кусок материала имеет форму шара. Силой тяжести пренебрегают в связи с малой ее величиной. Угол a (рис. 5) будет углом захвата при равновесии шарообразного куска под действием силы сжатия Р и сил трения Pf, образующих плоскую систему сил. Спроектировав силы на две взаимно перпендикулярные оси, одна .из которых совпадает с осью симметрии системы, из условия равновесия получим: через разгрузочную щель материал выпадает в виде призмы, объем которой где l—длина разгрузочного отверстия, равная ширине щеки, м; Число двойных качаний щеки соответствует частоте вращения эксцентрикового вала п (с-1), следовательно, производительность (м3/ч) щековой дробилки или (т/ч) Рис. 5. Схема к расчету угла захвата. Разделив обе части равенства на 2Рcos α/2 , получим где f — коэффициент трения скольжения дробимого материала и дробящих плит; φ — угол трения, град, Независимо от расположения щек угол захвата равен двойному углу трения. Угол трения φ и коэффициент трения f находят по справочникам. При дроблении каменных материалов стальными щеками коэффициент трения f=0,3, откуда а=З3˚20'. Практически угол между щеками апр принимают несколько меньшим, чтобы обеспечить удержание материала силами трения: Определение производительности. При завершении рабочего хода подвижной щеки зазор между щеками является наименьшим d1, а при отходе подвижной щеки от неподвижной на величину s зазор увеличивается до величины d1+ s (рис. 5). За время отхода щеки на величину s где kp—коэффициент разрыхления материала (kp=0,3...0,65); ρ— плотность материала, т/м3. Приняв средний размер куска, выпадающего из дробилки, получим где все линейные величины dcp, s и l выражаются в метрах. Коэффициент разрыхления материала принимают тем меньше, чем крупнее дробилка. Частоту вращения эксцентрикового вала определяют из условия равенства времени отхода подвижной щеки на величину s и времени свободного падения материала с высоты h с учетом трения его о щеки (n, с-1; S, м): Производительность щековых дробилок зависит в основном от размера дробилки; выпускают дробилки с производительностью от 1 до 700 т/ч, но у каждой дробилки ее можно регулировать посредством изменения величины d1 с помощью регулировочных клиньев и сменных распорных плит. Для дробилок с малой производительностью удельный расход энергии составляет 2,2 кВт-ч/т, для крупных— 1,1 кВт-ч/т. 1. 3. Конусные дробилки. В конусных дробилках материал измельчают посредством раздавливания и изгиба при качении внутреннего конуса по материалу, защемленному между поверхностями внутреннего 2 и наружного конуса 1 (рис. 6, б). Вал с внутренним конусом двигается так, что его ось описывает коническую поверхность с вершиной в точке А. При этом диаметрально противоположные образующие внутреннего конуса с одной стороны приближаются к поверхности наружного конуса и дробят материал, а с противоположной – удаляются от него, обеспечивая разгрузку и опускание материала. За один оборот вала этот процесс происходит по всей окружности и непрерывно повторяется, что обеспечивает плавную работу и высокую производительность дробилки. В дробилку загружаются куски размером от 300 до 1500 мм, а выходят из дробилки куски размером от 50 до 220 мм (степень измельчения – 6…7). Производительность при дроблении известняка у конусных дробилок различной мощности колеблется от 45 до 1500 т/ч, при удельном расходе энергии – соответственно от 0,75 до 0,25 кВт-ч/т. Конусные дробилки применяют для крупного, среднего и мелкого дробления. На заводах промышленности строительных материалов конусные дробилки используют для дробления известняка на цементных заводах и различных скальных пород на крупных заводах, производящих щебень для приготовления бетонной смеси и для дорожного строительства. Конусные дробилки бывают с верхним подвесом вала, эксцентриковые с неподвижным валом и консольные с нижней опорой вала. Рис. 6. Конусные дробилки. Конусные дробилки с подвесным валом (рис.6,а) .имеют станину 1, наружный конус 2, футерованный бронеплитами 3. Над конусом установлена поперечина 7, в центральной части которой на кольцевой подпятник опирается верхняя часть вала 6 с внутренним дробящим конусом 5, футерованным бронеплитами 4. Вал приводится в движение эксцентриковым стаканом 11, который вращается от привода через шкив 10, приводной вал 9 и пару конических зубчатых колес 8. Конусные дробилки с грибовидной головкой (рис. 6, в ) служат для вторичного среднего и мелкого дробления и обеспечивают получение более однородного по крупности материала. Такая дробилка имеет станину 1, наружный конус неподвижный 2 и внутренний подвижный 3. Степень измельчения и производительность конусных дробилок регулируют подъемом и опусканием конуса путем навинчивания разрезной гайки на резьбу верхнего конца вала у дробилок крупного дробления или поворотом регулировочного кольца относительно опорного у дробилок среднего и мелкого дробления. Имеются также конусные дробилки крупного дробления с гидравлическим регулированием размера щели. 1. 4. Валковые дробилки. Валковые дробилки измельчают материал посредством раздавливания и истирания между двумя цилиндрическими поверхностями валков, вращающихся навстречу друг другу (рис. 7, а). Применяют также одновалковые дробилки (рис. 7, б). Так как степень измельчения у валковых дробилок невелика (для дробилок с гладкими валками - 4...6), для лучшей обработки массы иногда применяют последовательно две дробилки (рис. 7, в) или многовалковые дробилки (рис. 7, г). При вращении одного из валков с большей скоростью кроме раздавливания происходит также и истирание материала. В случае применения рифленых поверхностей материал испытывает в какой-то мере раскалывающее действие, а при быстром вращении ребристого валка - действие удара. Зубчатые валковые дробилки измельчают мягкие материалы путем резания и как бы разрывают куски на части. Благодаря различной конструкции рабочих поверхностей валковые дробилки в промышленности строительных материалов широко применяют для Рис. 7. Схемы расположения валков валковых дробилок дробления как прочных и средней прочности пород и искусственных материалов (известняк, шамот), так и мягких и вязких материалов (уголь, мел, глина). В производстве теплоизоляционных материалов дырчатые вальцы, например, используются не только для измельчения глины, но и для попутного формования из нее гранул. Вальцы с углублениями на рабочей поверхности применяют для получения брикетов. Классификация валковых дробилок. По назначению валковые дробилки подразделяют на дробилки для .мелкого и среднего дробления и для дробления с попутным удалением каменистых включений, а также для формования гранул и брикетов. По конструкции рабочей поверхности валков применяют дробилки с гладкой, рифленой, ребристой, зубчатой, винтовой, дырчатой поверхностями и поверхностью с углублениями. Валковая дробилка (рис. 8) состоит из станины 4, приводного вала 2 с клиноременным шкивом 6, передающим вращение зубчатой парой 1 валку 3, а от него зубчатой передачей 5 валку 7. Вал валка 3 опирается на Рис. 8. Валковая дробилка роликовые подшипники, неподвижно укрепленные на станине. Подшипники вала 10 установлены в направляющих станины подвижно, но во время работы они прижаты пружинами 9 к упорам 11. Положение упоров определяет величину зазора между валками. При попадании недробимого материала валок отодвигается вправо, сжимая пружины, и недробимый кусок проходит в увеличившийся зазор, после чего пружины возвращают валок в исходное положение и работа дробилки продолжается. Валки имеют сборную конструкцию. У дробилки СМ-12 диаметр валков 610 мм, длина 400 мм, частота вращения 75 мин-1. При ширине щели между валками, равной 30 мм, дробилка обеспечивает производительность 27 м3/ч. Чтобы при отклонении валка не нарушалось зацепление шестерен 5, они имеют удлиненные зубья. С той же целью у валковой дробилки с дырчатой поверхностью валков использована цепная передача; применяют также привод каждого валка от индивидуального электродвигателя через клиноременные передачи. При дроблении глины с каменистыми включениями применяют винтовые вальцы (один из валков имеет винтовую нарезку, сбрасывающую каменистые включения). Для отделения камней применяют также дезинтеграторные вальцы, у которых стальные ребра быстровращающегося валка упругим ударом перебрасывают камни через гладкий тихоходный валок в сборник, в то время как комья глины смягчают удар и попадают в пространство между валками. Быстроходный и тихоходный валки дезинтеграторных вальцов вращаются от индивидуальных электродвигателей. Основные расчеты дробилок с гладкими валками. Определение угла захвата. Из схемы (рис. 9) видно, что углом захвата валковых дробилок с гладкими валками является угол между плоскостями, касательными к поверхности валков в точках соприкосновения с ними наибольшего шарообразного куска материала, затягиваемого в пространство между валками силами трения Pf при раздавливающих силах Р. На схеме показаны силы, действующие на кусок материала со стороны левого валка. Такие же силы действуют и со стороны правого валка, благодаря чему горизонтальные проекции сил взаимно уравновешиваются. Угол захвата валковых дробилок определяют так же, как и угол захвата у щековых дробилок. Он равен двойному углу трения, а практически составляет 15...25°. или При степени измельчения, равной i, и получим: Для гладких валков и твердых материалов это отношение превышает 20, для рифленых—от 10 до 12, а для зубчатых — от 1,5 до 6. Производительность валковых дробилок зависит от длины валков 1, зазора между валками d1, скорости υ движения ленты материала и ее разрыхленности, учитываемой коэффициентом k, который, кроме того, учитывает также степень использования длины валков и неравномерность подачи материала (k = 0,2...0,3 для твердых пород и k = 0,4 ... 0,6 — для глины): Рис. 9. Схема к расчету угла захвата валковых дробилок. Соотношение между диаметром валков D и диаметром кусков d, поступающих в дробилку, определяют из треугольника АВС по схеме (рис. 9): Скорость (м/с) движения ленты материала примерно равна окружной скорости поверхности валков, т. е. где n— частота вращения валков, с-1. Тогда производительность валковой дробилки будет определена следующим образом (м 3/ч): или (т/ч) Умножив обе части уравнения на 2/d, получим где l—длина валков (рис. 9). 1. 5. Бегуны. На бегунах материал дробят между цилиндрическими поверхностями катков и плоской поверхностью чаши. Так как катки катятся по кольцевым дорожкам чаши, то наряду с раздавливанием происходит и интенсивное истирание материала. Бегуны используют как для мелкого дробления, так и для грубого помола, обеспечивая крупность частиц от 0,1 до 8 мм. В промышленности строительных материалов на бегунах измельчают сухую и увлажненную до 15...18% глину, кварцит, полевой шпат, доломит, шамот, асбест. На бегунах обрабатывают и многокомпонентные смеси, так как попутно с измельчением материала происходит и интенсивное перемешивание. Классификация. По технологическому назначению и действию выпускают бегуны для сухого и мокрого измельчения, для измельчения с перемешиванием; периодического и непрерывного действия. По конструкции бегуны бывают с вращающимися осями катков и неподвижной чашей, с вращающейся чашей и неподвижными осями катков, с верхним и нижним приводами вертикального вала, с предохранительным устройством в виде кривошипных полуосей и в виде полуосей, перемещающихся с концевыми ползунами в направляющих станины, с металлическими катками и подом (гранит, кварцит, каменное литье). Бегуны сухого измельчения (рис. 10) имеют чашу 16, вращающуюся вместе с валом 3 от электродвигателя 11 через клиноременную передачу 10, приводной вал и коническую пару 4. Вал 3 опирается на сложный подпятник, воспринимающий массу чаши, катков и материала. Чаша выложена сплошными и дырчатыми плитами 15. На сплошные плиты опираются катки 5, свободно вращающиеся на осях 6. При попадании в чашу недробимо - Рис. 10. Бегуны. го материала каток приподнимается вместе с осью, так как она может перемещаться с концевыми ползунами 7 в направляющих 8 и 1 станины 9. Внутренние концы осей укреплены во втулке, свободно надетой на вертикальный вал. Стойки станины соединены поперечиной 2, поддерживающей привод и служащей опорой верхнему концу вертикального вала. Измельченный на сплошных плитах материал сдвигается скребками на дырчатые плиты 15, просеивается, попадает в кольцевой желоб 14, укрепленный на кронштейнах 12, и передвигается скребком 13 к разгрузочному отверстию. Материал, не прошедший через отверстия, подгребается второй парой скребков под катки и повторно дробится. Ширина катков до 400 мм, диаметр 1200...1800 мм, масса от 2 до 7 т. Бегуны мокрого помола конструктивно выполнены с вращающимися осями катков и неподвижной чашей. Днище чаши (под) выложено плитами с продолговатыми отверстиями, через которые катки продавливают измельченный материал на вращающийся приемный диск. Для большего перекрытия пода чаши применяют или более широкие катки (до 800 мм) или катки, разноудаленные от оси вертикального вала. Смесительные бегуны измельчают и перемешивают материал одновременно, обеспечивают получение однородных смесей из нескольких компонентов; они работают циклично. В глубокую вращающуюся чашу, футерованную сменными сплошными плитами, загружают порцию материала (массой до 1,5 т) обрабатывают 5...15 мин и выгружают специальным скребком, который в момент выгрузки опускают во вращающуюся чашу. Бегуны с дополнительным нажатием на катки позволяют не только повысить давление катков на материал, но и регулировать это давление в зависимости от свойств материала, благодаря чему снижается общая масса машины и повышается эффективность ее работы. На рис. 10, б показана конструкция устройства для пружинного нажатия на катки. Устройство состоит из прикрепленных к головке вертикального вала двух швеллеров 2, объединенных осями 3. На осях установлены тяги, которые пружинами 8 обеспечивают затяжку рессоры 5, укрепленной на кривошипной полуоси 7 катков 6. Величина дополнительного нажатия регулируется затяжкой пружин 8. Пружины закрыты чехлами 4. Зазор между чашей и катком регулируется винтовым упором 1. Применяют также гидравлическое и пневматическое дополнительное нажатие. Преимуществом бегунов по сравнению с валковыми дробилками является то, что они лучше захватывают и дробят большие куски материала, обеспечивая большую степень измельчения, а неоднократно воздействуя на материал и растирая его, улучшают пластические свойства глинистых материалов, а также позволяют легко регулировать тонкость измельчения. К недостаткам бегунов относятся сложность конструкции и более высокий удельный расход энергии. Основные расчеты бегунов. Определение угла захвата. Углом захвата у бегунов (рис. 10, в) называют угол между плоскостью чаши и плоскостью, касательной к поверхности катка в точке соприкосновения с ним наибольшего шарообразного куска материала, удерживаемого силами трения Pf, возникающими под действием раздавливающих сил Р. Определение угла захвата у бегунов аналогично определению угла захвата у щековых дробилок: он равен двойному углу трения и зависит от коэффициента трения. Соотношение между диаметром катка D и диаметром куска материала d определяется из треугольника АВС (рис. 10, в): откуда Это соотношение для твердых пород равно 11, а для глины с карьерной влажностью — около 5. Однако для надежной работы бегунов величину наибольших кусков необходимо брать на 10...20% меньше расчетной величины, то есть αпр= (0,8...0,9) α. Производительность бегунов выражают в объемных или весовых единицах готового продукта, полученного в единицу времени. Так как физические свойства измельчаемого материала и требования к качественным показателям готового продукта чрезвычайно разнообразны, пока нет расчетных формул, которые учитывали бы все факторы, влияющие на производительность, поэтому для ее расчета пользуются приближенными или эмпирическими формулами. Производительность бегунов периодического действия зависит от величины порции материалов, загружаемых в чашу, степени их уплотнения или разрыхления в процессе обработки и от продолжительности цикла. С учетом конкретных условий работы производительность бегунов периодического действия (м3/ч) где V — фактический объем готового продукта, м3; tц — длительность цикла (сумма времени, затрачиваемого на загрузку, обработку порции, разгрузку и подготовку машины к следующему циклу), с; kи—коэффициент использования бегунов во времени (kи=0,8...0,9). Ориентировочно производительность бегунов мокрого измельчения непрерывного действия с дырчатыми плитами пода чаши (м3/ч) где l — средняя длина глиняных прутков, продавливаемых через отверстия в плитах пода чаши при набегании катка (для среднепластичных глин, имеющих влажность 18...20%, l=0,02...0,025 м), м; A1—площадь отверстий пода чаши, перекрываемых катком, ближе расположенным к оси вращения, за один оборот вертикального вала, м2; А2—то же, для катка, более удаленного от оси вертикального вала, м2; ω — угловая скорость вертикального вала, рад/с; kи— коэффициент использования бегунов (kи=0,8...0,9). Для сухого измельчения каменистых пород предложена формула где G — масса катка, т: D — диаметр чаши, м; п — частота вращения вертикального вала бегунов, с-1. Подбирать бегуны следует по каталогам. При этом необходимо иметь в виду, что правильный учет конкретных условий работы и свойств материалов могут обеспечить надежность при эксплуатации бегунов. 1.5. Молотковые дробилки. Молотковые дробилки измельчают материал ударом быстровращающихся молотков, шарнирно или жестко закрепленных на роторе. Куски материала разрушаются от удара молотков, а также от удара о дробящие плиты, колосники решеток и друг о друга. Молотковые дробилки применяют для дробления пород средней прочности и мягких пород с естественной влажностью не более 10% (известняк, мергель, гипсовый камень, мел, асбестовая руда, сухая глина, шамот, каменный уголь). Степень измельчения от 10 до 50. Классификация. По способу крепления молотков молотковые дробилки подразделяют на дробилки с шарнирно подвешенными молотками (для крупного, среднего и мелкого дробления) и с жестко закрепленными молотками (для мелкого дробления и помола). По количеству валов молотковые дробилки бывают одновальные (однороторные) и двухвальные (двухроторные). По расположению молотков молотковые дробилки подразделяют на дробилки одно- и многорядные. У однорядных молотки на роторе располагают по окружности в одной плоскости в количестве от 2 до 8 молотков массой до 70 кг каждый. Энергия удара таких тяжелых молотков чрезвычайно велика, и куски дробятся без образования пылевидных частиц. Многорядные дробилки имеют ротор, выполненный в виде многих параллельных дисков, на каждом из которых подвешено от 2 до 8 сравнительно легких (3...10 кг) молотков. Всего на роторе располагают до 300 молотков. При вращении ротора молотки под действием центробежных сил располагаются по радиусам, а концы молотков описывают окружности, диаметр которых наряду с длиной ротора характеризует размер дробилки. Диаметр D и длина ротора L составляют от 300x200 до 2000x3000 мм. Частота вращения ротора составляет от 3000 оборотов в минуту у небольших дробилок до 300 в минуту у крупных при мощности двигателя от 5 до 500 кВт. Производительность молотковых дробилок зависит от размеров ротора, крупности загружаемого материала и степени измельчения, а также от физических свойств материала. У крупных двухроторных ударных дробилок производительность достигает 400 т/ч. Однороторная многорядная дробилка (рис. 11, а) состоит из корпуса, ротора с молотками 2, загрузочного устройства 1, дробящих плит 3 и колосниковой решетки 4. Дробилка отличается от однороторных однорядных в основном устройством ротора (рис. 11, б). На вал 2 надеты диски 1, отделенные друг от друга втулками 3. Через цилиндрические отверстия дисков продеты оси 4, на которых подвешены плоские молотки 6. Концы осей закреплены в торцовых шайбах 5. Вал опирается на подшипники и вращается от электродвигателя через ременную передачу и шкив. На противоположный конец вала можно надеть маховик. Вращение от вала передается дискам через призматическую шпонку. Так как ротор имеет Рис. 11. большую частоту вращения, его привод может осуществляться при непосредственном соединении вала ротора с валом электродвигателя с помощью пальцевой муфты. Однороторные дробилки ударного действия с жестко закрепленными молотками (рис. 11, в) предназначены для первичного дробления неабразивных горных пород с пределом прочности до 147 МПа. Дробилка состоит из корпуса 3, внутри которого установлены ротор 2 с двумя жестко закрепленными молотками 1 и боковая колосниковая решетка 5 с предохранительными пружинами 6. Материал подают внутрь корпуса через загрузочное отверстие 4, имеющее цепную завесу, затем он попадает на быстровращающиеся молотки, дробится и отбрасывается вверх и в сторону, пока не пройдет через отверстия между колосниками. Типаж предусматривает пять типов дробилок с шириной загрузочного отверстия от 350 до 1400 мм и производительностью от 20 до 350 м3/ч при степени измельчения 10...15. Двухроторная молотковая дробилка (рис. 11, г) имеет два многорядных ротора, которые вращаются от индивидуальных электродвигателей навстречу друг другу. Крупнокусковой материал пластинчатым питателем загружается в приемную воронку 3 и попадает на колосники 2. Молотки 4, укрепленные на коромыслах 1, при быстром вращении валов 5 занимают радиальное положение, проходят между колосниками 2 и своими концами отбивают от крупных глыб куски, которые проваливаются между загрузочными колосниками и додрабливаются молотками на колосниковых решетках 6. Такая дробилка обеспечивает большую производительность при высокой степени измельчения (i=25...30). Производительность молотковых дробилок определяют по каталогам и справочникам и уточняют опытным путем с учетом конкретных условий работы. Для обеспечения высокой производительности молотковых дробилок необходимо равномерно подавать материал, не допуская перегрузки, так как при чрезмерной подаче материала в дробилки, не имеющие колосников, в загрузочной воронке может произойти заклинивание ротора. 2. МАШИНЫ ДЛЯ ТОНКОГО И СВЕРХТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ (ПОМОЛА) 2. 1. Молотковые мельницы. Молотковые мельницы измельчают материал ударом молотков, жестко закрепленных на роторах. Дезинтеграторы обеспечивают возможность получения материалов с частицами менее 0,5 мм, а аэробильные мельницы устройствами для отбора измельченного материала воздушным или газовым потоком и отделения частиц требуемой крупности могут обеспечить любую тонкость помола. Дезинтеграторы служат для грубого помола глины, высушенной до влажности 8...9%, для измельчения мелкокускового мела, трепела, мягкого известняка, распушки сухого асбеста, а также для тщательного смешивания известково-песчаных масс с измельчением и активизацией песка при производстве силикатных изделий. Дезинтегратор (рис. 12) состоит из станины 1, роторов 2 и привода 3. Станина представляет собой фундаментную плиту с укрепленными на ней двумя стойками и подшипниковыми опорами для двух валов. Консольно на валах посажены диски, к которым по концентрическим окружностям прикреплены ряды молотков-пальцев, имеющих форму цилиндрических стержней. Для придания жесткости концы каждого ряда пальцев объединены узкими кольцами. Роторы в рабочем состоянии размещены так, что ряды пальцев одного из них расположены между рядами пальцев другого, при этом они закрыты кожухом. Роторы вращаются с большой скоростью в противоположных направлениях, благодаря чему материал, загружаемый по течке кожуха внутрь роторов, проходит Рис. 12. через первый, ближайший к оси вращения, ряд пальцев первого ротора, дробится и отбрасывается на двигающиеся навстречу пальцы второго ротора, затем через следующий ряд и т. д., пока в измельченном виде не высыпается в разгрузочное отверстие станины. Привод роторов — от индивидуальных электродвигателей через клиноременные передачи. Дезинтеграторы обеспечивают высокую степень измельчения и тонкость помола, которые можно регулировать скоростью вращения роторов, а также крупностью загружаемого материала. Их производительность зависит от размеров дезинтегратора, требуемой степени измельчения и физических свойств материала. Большое влияние на производительность оказывает равномерность питания. Дезинтеграторы имеют роторы диаметром от 400 до 2500 мм при сравнительно небольшой длине пальцев — от 100 до 700 мм. Дезинтегратор с ротором диаметром 1350 мм и мощностью двигателя 18,4 кВт имеет производительность 5 т/ч при измельчении сухой глины до крупности 0,2 мм и 10 т/ч — при измельчении угля до той же крупности. Аэробильные мельницы служат для одновременного помола и сушки угля, гипса, глины, мела, асбеста и других материалов в потоке горячих газов. Аэробильная мельница состоит из молотковой дробилки, ротор которой имеет десять жестко закрепленных молотков, вентилятора, создающего воздушный поток, сепаратора, разделяющего измельченный материал по крупности, и питателя, равномерно подающего материал к центру ротора. Материал, измельченный молотками ротора, подхватывается воздушным потоком и уносится в сепаратор, где разделяется на две фракции, из которых мелкая уносится в осадительное устройство и используется, а крупная возвращается на повторное измельчение. Тонкость помола материала в аэробильных мельницах можно легко регулировать посредством изменения скорости воздушного потока, что достигается изменением сопротивления его движению с помощью специальных жалюзи в верхней части сепаратора или изменения частоты вращения рабочего колеса вентилятора. Чем меньше скорость воздушного потока, тем меньшие частицы он захватывает, при этом степень измельчения возрастает, а производительность сокращается. При увеличении скорости воздушного потока помол получается более грубым, но количество измельченного материала, поставляемого мельницей, возрастает. 2.2. Кольцевые (роликовые) мельницы. Рабочими органами кольцевых мельниц являются кольца и ролики. Ролики (или шары) катятся по одной из поверхностей кольца и измельчают материал. Измельчение может происходить при качении по плоскому горизонтальному кольцу (рис. 13, а), по горизонтальному желобку кольца (рис. 13, б), по конусной поверхности кольца, по внутренней поверхности горизонтально или вертикально расположенного кольца. По принципу действия эти .мельницы подобны бегунам, так как при вращении кольца или роликов материал измельчается посредством раздавливания и истирания. Кольцо (или оси роликов) вращается от привода. Рис. 13. Так как масса роликов и шаров невелика, все типы роликовых мельниц имеют дополнительное нажатие на шары или ролики от давления пружин или центробежных сил, возникающих при вращении. Кольцевые мельницы применяют для помола неабразивных материалов малой и средней прочности. В отличие от тихоходных и быстроходных дробильнопомольных машин кольцевые мельницы называют среднеходными, так как частота вращения их рабочих органов 100...300 мин-1. Необходимая тонкость измельчения у кольцевых мельниц, так же как и у быстроходных аэробильных, достигается благодаря их работе в замкнутом цикле и отделению достаточно измельченных частиц материала с помощью воздушного потока, который подхватывает измельченные частицы и уносит их в сепаратор и осадительное устройство. Кольцевая мельница с плоским кольцом и коническими роликами (рис. 13, а) состоит из выложенной бронеплитами чаши-кольца 2, вращающейся от электродвигателя через редуктор 1, и роликов 5, свободно вращающихся с осями 8 в корпусах, поддерживаемых рычагами 6. Рычаги шарнирами 4 прикреплены к станине, а в верхней части стянуты пружинами 7, которые в зависимости от размеров машины создают давление от 44 до 440 кН на каждый ролик. Зазор между роликом и чашей можно регулировать винтовым упором. Мельница закрыта герметичным кожухом. Материал подается в центр чаши на направляющий конус, ссыпается на бронеплиты и под действием центробежных сил перемещается к периферии, попадая под ролики. Измельченный материал по всей окружности веером сбрасывается с кольца. Подогретый до 300° воздух подается снизу, проходит в мельницу через кольцевые зазоры 3, подхватывает материал и уносит его в проходной сепаратор, установленный над мельницей. В сепараторе крупные частицы отделяются и направляются по центральной трубе вниз на повторное измельчение, а мелкие частицы уносятся в осадительное устройство. Диаметр кольца у различных по величине мельниц составляет 640...1630 мм, роликов — 480...1200 мм. Кольцевые шаровые мельницы (рис.13, б) состоят из желобчатого кольца 1, вращающегося от электродвигателя через редуктор 11, и шаров 9, свободно уложенных в желоб кольца. Зазоры между шарами, равные 15...20 мм, сохраняются благодаря обойме. Шары прижимаются к вращающемуся кольцу пружинами 3 через неподвижное кольцо 2. Сжатие пружин регулируют винтовым устройством 4. Шары могут также располагаться в два-три ряда друг над другом. Мельницу закрывают герметичным кожухом. Материал питателем 8 подается на направляющий конус кольца и, попадая под шары, измельчается. Давление на материал создается действием пружин, центробежными силами, возникающими при вращении, массой шаров и верхнего кольца. Измельченный материал подхватывается воздухом, вдуваемым через трубу 10, и уносится в сепаратор 6, из которого крупные частицы возвращаются на домол по трубе 7, а мелкие через трубу 5 уносятся в осадительное устройство. Диаметр кольцевого желоба 61...1450 мм, частота вращения кольца 300...330 мин-1, производительность при помоле различных материалов до остатка в 15% на сите № 009 от 0,5 до 9 т/ч, потребляемая мощность от 7,4 до 110 кВт. 3. Шаровые мельницы. Шаровыми называют мельницы, у которых материал размалывается внутри вращающегося барабана свободно падающими шарами или мелющими телами другой формы. Мелющие тела при вращении барабана поднимаются под действием центробежных сил на некоторую высоту, а при падении приобретают кинетическую энергию, которая и используется при измельчении. Кроме ударов шары оказывают на материал и некоторое истирающее действие. Шаровые мельницы обеспечивают высокую степень измельчения, большую тонкость конечного продукта при значительной производительности, что позволяет широко применять их на заводах промышленности строительных материалов для тонкого измельчения известняка, мергеля, шамота, цементного клинкера, полевого шпата, кварца, угля и других материалов. Классификация шаровых мельниц. По форме барабана шаровые мельницы бывают цилиндрические короткие (рис. 14, а), цилиндрические длинные (рис. 14, е, ж), конические (рис. 14, д); по футеровке барабана и виду материала мелющих тел - со стальной, кремневой, фарфоровой футеровкой и мелющими телами из каменного литья; по форме мелющих тел - с шарами, короткими цилиндриками (цильпебсом) и стержнями; по роду привода барабана - с шестеренчатым (рис. 14, е) и с центральным приводом (рис. 14, ж); по принципу работы — периодического (рис. 14, а) и непрерывного действия (рис. 14, б, в, г, д, д, е, ж ), работающие в открытом и замкнутом цикле; по футеровке барабана и виду материала мелющих тел - со стальной, кремневой, фарфоровой футеровкой и мелющими телами из каменного литья; по форме мелющих тел - с шарами, короткими цилиндриками (цильпебсом) и стержнями; по роду привода барабана - с шестеренчатым (рис. 14, е) и с центральным приводом (рис. 14, ж); по принципу работы — периодического (рис. 14, а) и непрерывного действия (рис. 14, б, в, г, д, д, е, ж ), работающие в открытом и замкнутом цикле; по способу помола — сухого и мокрого помола; по способу загрузки и выгрузки материала - с загрузкой и выгрузкой через люк (рис. 14, а) или полую цапфу (рис. 14, е), с загрузкой через полую цапфу, а выгрузкой через периферийное сито (рис. 14, в ) или через днище (рис. 14, в); по характеру разгрузки самотечной и принудительной (механической или пневматической) разгрузкой. Рис. 14. Шаровые мельницы Преимущества шаровых мельниц: высокая тонкость помола, однородность материала, легкость регулирования степени измельчения, простота и надежность конструкции. Их недостатки: большой расход энергии, большие масса и размеры, резкий шум при работе. Шаровые мельницы периодического действия используют в основном для тонкого помола мокрым способом многокомпонентных смесей при производстве электротехнического и хозяйственного фарфора, фаянсовых строительных изделий, глазурей, эмалей и других материалов. Производительность при мокром помоле на 25...30% выше, чем при сухом, так как вода способствует быстрейшему измельчению. Мельница периодического действия состоит из барабана и привода. Барабан опирается на два подшипника, в средней части имеет люк, через который осуществляют загрузку и выгрузку материала, воды и мелющих тел. Во время работы люк закрыт крышкой. Диаметр барабанов таких мельниц 1000...2300 мм. Короткие цилиндрические мельницы непрерывного действия с разгрузкой через полую цапфу широко применяют для сухого и мокрого помола. Материал питателем подается через одну из полых цапф, размалывается, продвигаясь вдоль барабана, и разгружается через противоположную цапфу. Чем больше подается материала на помол, тем быстрее он проходит через мельницу, тем крупнее частицы на выходе и выше производительность. Однокамерная мельница с диафрагмой (рис. 15) представляет собой цилиндрический барабан 6, к которому прикреплены торцовые днища 4. Днища отливают совместно с полыми цапфами, которыми барабан опирается на подшипники, имеющие самоустанавливающиеся вкладыши 2. Барабан и днища со стороны загрузки футерованы стальными бронеплитами, которые к днищу крепятся болтами, а в барабане располагаются параллельными, примыкающими друг к другу кольцами. В каждом кольце рядовые бронеплиты 13 замыкаются клиновой плитой 14, прикрепляемой к барабану двумя болтами. Шары общей массой 3000 кг загружают через люк, который закрывают крышкой 5. Рис. 15. Для облегчения загрузки и разгрузки материала полые цапфы снабжены конусными втулками 3 и 11, расширяющимися в направлении движения материала. При мокром помоле материал в барабан подают улитковым питателем 1, который при каждом обороте барабана зачерпывает порцию материала из бассейна и направляет ее в конусную втулку 3. Производительность мельницы регулируют изменением уровня материала в питающем бассейне. По мере продвижения вдоль барабана материал измельчается и выходит через втулку разгрузочной цапфы. Для ускорения разгрузки мельница снабжена диафрагмой 8, которая имеет радиальные перегородки (лифтеры) 9 и конические отверстия, а для предохранения от повреждения шарами прикрыта колосниковыми плитами 12 и сплошными бронеплитами. Для удаления излишка пульпы при случайной перегрузке мельницы служит труба 10. При грубом помоле диафрагма увеличивает производительность мельницы на 15...30%, при тонком поломе ее эффективность снижается. В этом случае обычно применяют мельницы со свободной разгрузкой через полую цапфу. Барабан мельницы вращается от электродвигателя через клиноременную передачу и зубчатую пару с венцовой шестерней 7. Частота вращения барабана в минуту 28. Мощность электродвигателя 55 кВт. Производительность при мокром помоле и измельчении материала от 60 до 0,85 мм равна 6 т/ч, до 0,21 мм — 3 т/ч, до 0,07 мм— 1,5 т/ч. При помоле мягких материалов применяют короткие цилиндрические мельницы с разгрузкой через полую цапфу, у которых вместо шаров мелющими телами являются стальные цилиндрические стержни, примерно равные длине барабана мельницы. Эффективность измельчения мягких материалов в стержневых мельницах объясняется интенсивным истирающим действием стержней при их перекатывании и вращении. 2. 4. Трубные многокамерные мельницы. Для повышения производительности шаровой цилиндрической мельницы при сохранении высокой тонкости помола достаточно удлинить барабан. В этом случае увеличение скорости продвижения материала вдоль барабана увеличит производительность, но время его нахождения в барабане будет достаточным для тонкого помола, длина трубных мельниц превышает их диаметр в 3...6 раз. Однокамерные трубные мельницы устроены так же, как и короткие, но обладают более высокой производительностью. Работа их недостаточно эффективна из-за нерационального расположения мелющих тел. Наиболее эффективны трубные многокамерные мельницы, у которых барабан по длине разделен дырчатыми перегородками на 2...4 камеры. Первую камеру загружают наиболее крупными шарами, следующие - более мелкими, а последнюю камеру обычно загружают мелющими телами в виде коротких цилиндриков, обеспечивающих при перекатывании интенсивное истирание материала. Трубные многокамерные мельницы на заводах строительных материалов применяют для тонкого помола сырьевых материалов (мергеля, кварца, полевого шпата, цементного клинкера). Размер загружаемых кусков 6...50 мм, а измельченного материала менее 90 мкм. Помол может осуществляться сухим и мокрым способами. Трубные мельницы дают равномерно измельченный материал и работают обычно в открытом цикле, однако при работе в замкнутом цикле (с сепаратором) их производительность может быть повышена на 15...20%. Трубная четырехкамерная мельница (рис. 16, а) состоит из барабана 4, сваренного из стальных листов и закрытого торцовыми днищами 3 и 7, двух подшипниковых опор с самоустанавливающимися нижними вкладышами, на которые опираются цапфы 2 и 8. Барабан вращается от центрального привода, состоящего из электродвигателя 11 мощностью 850 кВт, редуктора 10, понижающего частоту вращения с 975 до 19,5 мин-1, и соединительного вала 9. Медленный поворот барабана для снижения пускового момента основного двигателя при пуске мельницы, а также для поворота барабана при смене футеровки и ремонте осуществляется электродвигателем мощностью 7 кВт через дополнительный редуктор. Барабан разделен тремя решетчатыми перегородками на четыре камеры, три из которых футерованы волнистыми бронеплитами, облегчающими подъем шаров, а четвертая — гладкими, способствующими равномерному перекатыванию цилиндрических мелющих тел. Четвертая камера разделена радиальными перегородками на пять частей, благодаря чему интенсивнее происходит истирание материала и на 20% снижается удельный расход энергии—загруженные части почти полностью уравновешиваются. Материал загружается в воронку 1 и через полую цапфу 2 поступает в барабан. Измельченный материал проходит через решетки и затем через овальные отверстия 6 днища 7 на разгрузочное сито 12, которое отделяет остатки мелющих тел, а также отколовшиеся от них частицы и Рис. 16. направляет их в боковой сборник. При сухом измельчении материалов кожух на разгрузочном конце барабана подключают к аспирационной установке, а для предотвращения подсоса воздуха применяют уплотняющие кольца 5. Барабан такой мельницы имеет диаметр 2550 мм и длину 13040 мм. Масса мельницы без редуктора электрооборудования и мелющих тел 160 т, масса мелющих тел 80 т. Производительность мельницы по сухому материалу при помоле до остатка 10% на сите № 009 (90 мкм) 32 т/ч. Трубная трехкамерная мельница (рис. 16, б) состоит из барабана 1, днища 2 с загрузочной полой цапфой, днища 8 с полой цапфой, примыкающей к разгрузочному устройству 10. Барабан футерован бронеплитами 4, имеет люк 5, разделен перегородками 3 и 6 на три камеры, а в конце снабжен разгрузочной диафрагмой 7. Вращение барабану передается электродвигателем 11 через редуктор 12 и муфту 9. Кроме описанных применяют мельницы больших размеров, а также трубные мельницы с подсушкой размалываемых материалов горячими газами и отделением достаточно измельченных частиц посредством сепараторов. 2. 5. Особенности устройства основных деталей шаровых мельниц. Барабаны шаровых мельниц сваривают из стальных листов толщиной от 10 до 60 мм. Толщину листа принимают обычно 0,01 от диаметра барабана для коротких мельниц и 0,02 для трубных, днища крепят болтами к кольцам (фланцам), приваренным к барабану. Для загрузки мелющих тел, смены футеровки, установки перегородок каждая камера снабжается люком, который перекрывается крышкой, имеющей защитную бронеплиту. Барабан мельницы футеруют чугунными или стальными бронеплитами, которые бывают плоскими, ступенчатыми, волнистыми и с выступами (каблуками), облегчающими подъем крупных шаров. Наиболее стойкими на истирание являются плиты из марганцовистой стали с содержанием марганца 12...14%. На скорость износа плит влияет и их форма. Некоторые из бронеплит и способы их крепления представлены на рис. 17. Материал измельчают мелющими телами—шарами и короткими цилиндриками (цильпебсом). Рис. 17. Шары штампуют, куют или отливают из углеродистой, марганцовистой или хромистой стали. Диаметр шаров 30...100 мм, цилиндриков—16...25 мм, длина цилиндриков соответствует 1,5 диаметра. Применяют также барабанные мельницы без мелющих тел, в которых происходит самоизмельчение. Особенностью таких мельниц является большой диаметр барабана (5200 мм) при сравнительно малой его длине (1560 мм), футеровка днищ в виде треугольных в сечении концентрических колец, обеспечивающих при вращении барабана отбрасывание кусков в среднюю его часть. Для лучшего дробления кусков материала размером 12...15 мм в таких мельницах добавляют небольшое количество стальных шаров. Разгрузку измельченного материала производят воздушным потоком. 2.6. Расчет параметров шаровых мельниц. Частота вращения барабана. При вращении барабана шаровой мельницы загруженные в него мелющие тела и материал под действием центробежных сил инерции прижимаются к футеровке, поднимаются на некоторую высоту и при падении приобретают кинетическую энергию, используемую для измельчения. В зависимости от угловой скорости или частоты вращения барабана возникает три случая движения шаров. 1. При сравнительно малой угловой скорости вращения барабана (рис. 18, а) вся масса шаров вместе с измельчаемым материалом .смещается в сторону вращения барабана и, когда свободная поверхность загрузки получит наклон, превышающий угол естественного откоса шаров, они скатываются, измельчая материал легкими ударами и истиранием. Такое движение мелющих тел не обеспечивает интенсивного измельчения. 2. При увеличении угловой скорости барабана возрастает действие центробежных сил инерции, шары поднимаются выше горизонтальной плоскости, проходящей через геометрическую ось барабана и, отрываясь от его внутренней поверхности, продолжают двигаться как тело, брошенное под углом к горизонту, т. е. по параболе (рис. 18, б). Такое движение обеспечивает наиболее интенсивное измельчение материала в основном ударом падающих ша- ров. 3. При дальнейшем увеличении угловой скорости барабана наступает момент, когда центробежные силы инерции, действующие на шары, превзойдут силу тяжести сначала в наиболее удаленном от оси вращения слое, а затем и во внутренних слоях, и шары, прижатые к внутренней поверхности барабана, будут вращаться вместе с ним, не производя никакой работы (рис. 18, в). Угловую скорость барабана, при которой возникает такое положение, называют критической и обозначают ω (рад/с) или n (с-1). Рис. 18. Для расчета критической и оптимальной угловой скорости барабана шаровой мельницы предполагаем, что диаметр шаров мал по сравнению с диаметром барабана и внутренний его диаметр (с учетом футеровки) равен диаметру окружности, по которой двигаются центры шаров при вращении их с барабаном. Предполагаем также, что шары располагаются сплошным слоем и каждый поднимающийся шар поддерживается следующим за ним, так что скатываться и скользить по наклонной поверхности барабана шары не могут. При вращении шаров вместе с барабаном на каждый шар действует сила тяжести G (рис.18, г), неизменная по величине и направленная вертикально вниз, и центробежная сила инерции Р, направленная по радиусу и непрерывно меняющая свое направление при вращении барабана. В точке А на шар действуют совпадающие по направлению сила тяжести и центробежная сила. В точке В шар прижат к барабану центробежной силой и радиальной составляющей силы тяжести, а в точке С — только центробежной силой. Тангенциальная (касательная) составляющая силы тяжести, стремящаяся сдвинуть шар, уравновешивается подпирающей силой расположенных позади шаров. Качение шаров также не происходит, так как в слое шары прижаты друг к другу, а при качении они должны вращаться в одном направлении, т. е. соприкасающиеся точки смежных шаров должны двигаться в противоположных направлениях, преодолевая большие силы трения скольжения (рис. 18, д). Выше горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана, в любой точке D, расположенной между точками С и Е, радиальная составляющая G1 от силы тяжести G стремится оторвать шар от барабана. Отрыв происходит, как только G1 сравняется по значению с Р. Если это равенство возникает лишь в критической точке Е, то шар не отрывается и весь слой шаров вращается вместе с барабаном: Направленная по радиусу центробежная сила инерции (Н): или где m — масса шара, кг; G — сила тяжести шара, равная mg, Н; g — ускорение силы тяжести, м/с2; R — радиус окружности, описываемой центром тяжести шара, м; ω — угловая скорость шара, рад/с; п—частота вращения шара с барабаном, с-1; υ—окружная скорость шара, м/с. Отрыв шара произойдет при условии, если откуда получаем формулы для расчета угловой скорости, окружной скорости и частоты вращения для любых значений угла отрыва а от 90 до 0° (принимая численное значение √g≈n): При α=0 получаем критические значения скоростей, при достижении которых шары вращаются вместе с барабаном, не отрываясь от него и не выполняя полезной работы: где D — внутренний диаметр футерованного барабана мельницы, м. Теоретически наибольшую вертикальную проекцию траектории падения шары имеют при а=54°40΄. Подставив это значение угла отрыва а в формулы (ё), получим оптимальные значения скоростей (cos 54°40΄=0,5784): что отвечает условиям сухого помола. Для мокрого помола с учетом проскальзывания мелющих тел (на 9% при диаметре барабана более 1,25 м и до 25% для барабанов диаметром менее 1,25 м) получим частоту вращения соответственно: При футеровке бронеплитами с продольными ребрами или цилиндрическими выступами, облегчающими подъем шаров, В технической характеристике обычно указаны внутренние размеры (диаметр и длина) нефутерованного барабана, поэтому расчетный диаметр определяют по формуле где Dб — внутренний диаметр нефутерованного барабана, м; δ — толщина футеровки, равная 2,9...3,1% от диаметра барабана, м. Масса мелющих тел. Эффективность работы шаровых мельниц зависит от степени заполнения барабана мелющими телами, которая характеризуется коэффициентом загрузки kз, представляющим собой площади поперечного сечения слоя загрузки А в спокойном состоянии к площади поперечного сечения барабана, т. е. или отношение массы загрузки к массе ее в объеме барабана, т. е. где m—масса мелющих тел, кг; R— внутренний радиус футерованного барабана, м; L — внутренняя длина барабана за вычетом толщины перегородок, м; kp—коэффициент разрыхления загрузки (для стальных шаров и гальки kp=0,575, для стальных цилиндров kp=0,55); ρ—плотность материала мелющих тел (для стали ρ=7850 кг/м3, для кремневой гальки—2600 кг/м3); Lp—рабочая длина барабана (длина цилиндрической части), м; Ln—толщина межкамерной перегородки, разгрузочной диафрагмы, перегородки сепарирующего устройства, м; z—число перегородок; Dб,—внутренний диаметр нефутерованного барабана, м. При малом количестве мелющих тел (рис. 18, е) эффективный помол невозможен, так как шары, не имея достаточного подпора, будут скатываться и не поднимутся на необходимую высоту даже при скоростях вращения барабана, в несколько раз превосходящих критические. При чрезмерной перегрузке барабана (рис. 18, з) шары также не будут измельчать материал. Практически наилучшие результаты получают при коэффициенте загрузки кз=0,26...0,32 (рис.18, ж). Приняв значения коэффициентов в соответствии с условиями работы, получим массу (кг) мелющих тел Производительность шаровых мельниц зависит от многих факторов, учесть которые теоретически обоснованной формулой сложно, поэтому практически ее рассчитывают по эмпирическим приближенным формулам, учитывающим лишь некоторые основные факторы. При проектировании цементных заводов производительность (т/ч) шаровых мельниц где V—полезный объем барабана мельницы, м3; D— внутренний диаметр футерованного барабана, м; т—масса мелющих тел, т; q—удельная производительность мельницы, т/(кВт-ч); k—поправочный коэффициент, учитывающий тонкость помола материала, определяемую по проценту остатка на контрольном сите. При аспирации многокамерных мельниц их производительность возрастает на 15...20%, что учитывают дополнительным коэффициентом kасп=1,15...1,2. Для повышения производительности шаровых мельниц большое значение имеет равномерность питания материалом и крупность его кусков. При сухом помоле применяют электроакустический прибор, который по тону звука падающих шаров определяет, имеется ли в мельнице недостаток или избыток материала, и в соответствии с этим автоматически изменяет работу питателя. Предварительное измельчение кусков материала до размеров 5...15 мм и загрузка мельницы соответственно более мелкими шарами также значительно повышают производительность мельниц. Деление барабана на камеры позволяет лучше распределить мелющие тела по крупности, но перегородки затрудняют прохождение материала, создают дополнительные сопротивления воздушному потоку при аспирации. Для автоматического распределения шаров по крупности следует применять ступенчато-конусную кольцевую футеровку. Значительно повышается производительность мельниц также при аспирации и применении водяного охлаждения, которое повышает износоустойчивость футеровки и мелющих тел. Для помола угля и других материалов применяются также пневматические и центробежные мельницы. Принцип действия пневматических мельниц основан на том, что материал равномерно подается питателем в разгонную трубу высотой 10...13 м, подхватывается горячим газовоздушным потоком и при скорости 50...90 м/с ударяется о стальную отбойную плиту и друг о друга, измельчается и уносится в сепаратор, из которого крупные частицы снова возвращаются в разгонную трубу на домол. По сравнению с шаровыми пневматические мельницы более компактны, менее металлоемки и при работе в замкнутом цикле обеспечивают высокую однородность и регулируемую тонину помола. В центробежных мельницах материал поступает в быстровращающуюся чашу-ротор, выполненную в виде усеченного конуса, расширяющегося кверху. Разлетаясь веером из чаши, кусочки ударяются об отбойное кольцо и измельчаются. Подсушку осуществляют горячими газами. Чтобы чаша меньше изнашивалась, ее край имеет буртик, благодаря которому на поверхности чаши образуется слой материала, предохраняющий чашу и способствующий измельчению материала самоистиранием. Несмотря на наличие разнообразных конструкций мельниц, основными остаются барабанные шаровые мельницы. Привлекает их простая (в принципе) конструктивная схема, надежность в работе. Однако с ростом объемов подлежащих измельчению материалов, а он составляет многие сотни миллионов тонн в год, и с обострением необходимости экономии энергоресурсов все ощутимее сказываются присущие этим машинам недостатки. К основным недостаткам барабанных шаровых мельниц относятся прежде всего их большие удельные (отнесенные к единице производительности) энерго- и металлоемкость. Затраты энергии на подъем большой массы шаров велики, а КПД падающих мелющих тел чрезвычайно мал. На полезную работу собственно измельчения расходуется менее одного процента всей потребляемой шаровой мельницей электроэнергии, остальная часть расходуется на износ и нагрев футеровки и загрузки, что кроме потери энергии часто сопряжено с необходимостью применения специальных устройств для охлаждения барабана мельницы и измельчаемого материала. В производстве цемента удельный расход энергии для наиболее эффективных и экономичных шаровых мельниц составляет 20...40 кВт. ч/т. Менее энергоемкими являются роликокольцевые мельницы, но у них существенный недостаток связан с механической передачей усилий от толкающих или тянущих деталей ротора к измельчающим элементам. Ролики катятся по внутреннему кольцу футеровки. Чтобы ролики катились, к их осям необходимо приложить большие усилия, способные преодолеть все сопротивления, возникающие при качении. Эти усилия передаются контактной парой ролик - ось, работающей в условиях абразивной среды, что ведет к быстрому износу трущихся поверхностей, выходу их из строя и частым остановкам мельницы на ремонт. Центробежная роликовая мельница (рис. 19) состоит из цилиндрического корпуса 5 с крышкой 4, загрузочной воронкой 3 и фундаментной плитой 8, ротора 9 с поводками 6 и роликами 7. Ротор вертикальным валом опирается на подпятник и подшипник 2 и вращается приводом 1 от электродвигателя через клиноременную передачу. Материал измельчается в основном раздавливанием между наружной поверхностью роликов и кольцевыми поверхностями футеровки корпуса. Рис. 19. Основные недостатки барабанных шаровых и роликокольцевых мельниц устранены в дробильнопомольных машинах, использующих для рабочего движения измельчающих элементов силы инерции. 2. 6. Вибрационные мельницы.. Эти мельницы применяют для сверхтонкого помола различных материалов. В результате вибропомола значительно возрастает удельная поверхность частиц, увеличивается их поверхностная активность и проявляются новые свойства материала. В однородной смеси сверхтонкоизмельченных химических веществ химические реакции протекают в несколько раз быстрее. С увеличением удельной поверхности цемента с 3000 до 5000 см2/г возрастает предел прочности бетона с 30 до 70 МПа и скорость твердения. Принцип действия вибромельниц (рис. 20) определяется их устройством. По оси барабана 3, закрытого крышкой 4 и опирающегося на пружины 6, закрепляют трубу, в которой в подшипниках устанавливают дебалансный вал 5 (вал с неуравновешенным грузом). При быстром вращении от электродвигателя 1 через гибкую муфту 2 дебалансный вал приводит в колебательные движения корпус барабана и находящиеся в нем мелющие тела (мелкие шары и цилиндрики). Частота колебаний соответствует частоте вращения вала электродвигателя (обычно 1500 или 3000 мин-1), а амплитуда от 2 до 4 мм обеспечивается соответствующей мощностью двигателя. При колебании мелющих тел они соударяются друг с другом и интенсивно измельчают находящийся между ними материал. Мельницы периодического действия не получили распространения, так как у них затруднено отделение измельченного материала. Вибромельницы непрерывного действия отличаются от вибромельниц периодического действия устройствами для загрузки и разгрузки материала. Противоточная струйная мельница обеспечивает наиболее быстрое и эффективное измельчение материала за счет соударения частиц, летящих с большой скоростью навстречу друг другу. Сжатый воздух или перегретый пар поступает по трубопроводу в эжектор, захватывает материал, разгоняет его в трубе и с большой скоростью вдувает в камеру встречными потоками. При соударении материал измельчается и поступает в сепаратор, из которого мелкая фракция уносится в осадительные устройства и используется, а крупная возвращается на домол. На схеме (рис. 21) показаны бункер исходного материала 1, питатели 2, равномерно подающие материал двумя потоками, загрузочные трубопроводы 3, помольная камера 4, вентиль 5, регулирующий подвод энергоносителя, трубопровод 6 для отбора материала из помольной камеры, Рис. 20. Вибрационные мельницы применяют как для сухого, так и для мокрого помола. Наиболее эффективно их применение, если требуется получить продукт с крупностью частиц менее 10 мкм. При необходимости исключить попадание в материал частиц стали барабан и корпус вибратора покрывают слоем резины, а мелющие тела применяют в виде стеклянных шариков или из других неметаллических материалов. 2.7. Мельницы струйной энергии. Мельницы струйной энергии не имеют мелющих тел и измельчают материал до сверхтонкого состояния благодаря высокой скорости частиц, двигающихся в воздушном или парогазовом потоке и соударяющихся друг с другом. Применяют мельницы с вертикальной трубной камерой, с плоской горизонтальной помольной камерой и с встречными потоками измельчаемого материала. Рис. 21. трубопроводы 7 для возврата в мельницу крупной фракции, сепаратор 8, разделяющий поступающий в него измельченный материал на две фракции, трубопровод 9 для мелкой фракции, осадительное устройство 10, бункер 11 для готового продукта, фильтр 12 мокрой очистки отходящих горячих газов и вентилятор 13, выбрасывающий их в атмосферу. Производительность струйной мельницы ЗС-06 составляет около 300 кг/ч. 2. 8. Выбор и особенности эксплуатации дробильнопомольных машин. Для измельчения материала необходимо подбирать дробильные машины и мельницы с учетом физических свойств материала, начальной крупности кусков и размеров частиц готового продукта, объема производства и его технологических особенностей. Для первичного крупного и среднего дробления пород различной прочности, но не вязких применяют щековые дробилки с простым и сложным движением щеки и конусные дробилки. Дробилки со сложным движением при одинаковых размерах загрузочного отверстия компактнее, обеспечивают большую производительность и более однородный продукт измельчения, но их дробящие плиты быстро изнашиваются, а эксцентриковый вал непосредственно воспринимает усилие раздавливания. Поэтому для крупного дробления крепких пород предпочтительнее применять щековые дробилки с простым движением подвижной щеки. По сравнению с конусными щековые дробилки проще по конструкции, имеют меньшую высоту загрузки, но вследствие неуравновешенности и возвратно-поступательного движения рабочих деталей требуют устройства массивных фундаментов и применения маховиков. Конусные дробилки кроме крупного и среднего дробления применяют также для мелкого дробления скальных пород. Такие дробилки обеспечивают высокую производительность, позволяют производить загрузку и отбор материала с любой стороны, меньше расходуют энергии на тонну продукции, но имеют более сложную конструкцию. Валковые дробилки используют для мелкого дробления глинистых и средней прочности пород. Для дробления крупных и мерзлых кусков глины наиболее целесообразно применять зубчатые валковые дробилки, обеспечивающие большую степень измельчения. Гладкие валки не могут захватить крупные куски и поэтому их, так же как и бегуны, применяют для вторичного измельчения материалов различной прочности. Сочетание раздавливания с истиранием и многократное воздействие катков бегунов повышает пластичность глинистых материалов при обработке, но бегуны сложнее валковых дробилок и расходуют больше энергии. Молотковые дробилки применяют обычно для вторичного дробления пород малой и средней прочности (известняка, мергеля, угля и т. п.). При дроблении высокопрочных и абразивных материалов молотки и колосники быстро изнашиваются. На цементных заводах крупные молотковые дробилки измельчают материал после щековых дробилок до крупности 10...25 мм для обеспечения наиболее эффективной работы шаровых мельниц. Для помола материалов применяют различные мельницы. Наиболее широко для сухого и мокрого измельчения используют шаровые мельницы: периодического действия—для мокрого помола сырьевых смесей в производстве изделий тонкой керамики; непрерывного действия с периферийной разгрузкой - д ля грубого помола извести и шамота; с разгрузкой через полую цапфу с помощью разгрузочной диафрагмы - при мокром помоле и крупности зерен выше 0,15 мм; трубные многокамерные мельницы - для тонкого сухого и мокрого помола при большой производительности. Для помола пород малой и средней прочности с попутной подсушкой наиболее эффективными являются кольцевые мельницы. Мельницы сверхтонкого помола целесообразно применять при необходимости получения материала с частицами менее 10...15 мкм. При эксплуатации дробильно-помольных машин необходимо тщательно соблюдать условия, обеспечивающие требуемую крупность измельченного материала с учетом износа дробящих плит» молотков, колосников. В щековых дробилках ширину разгрузочной щели можно изменять регулировочными клиньями, в конусных - подъемом или опусканием внутреннего или наружного конуса, в валковых - изменением количества прокладок между упорами и подвижными подшипниками или винтовым устройством. В молотковых дробилках крупность измельченного материала регулируют посредством изменения расстояния между колосниками и расстояния от них до концов молотков, а также изменением частоты вращения ротора; в шаровых мельницах—длительностью нахождения материала в барабане (количеством загружаемого материала); во всех мельницах с пневматической разгрузкой—скоростью воздушного потока в самой мельнице и в сепараторе. На эффективность работы дробильно-помольных машин большое влияние оказывает предварительная сортировка материала по крупности для удаления кусков, по размеру меньших разгрузочного отверстия, и кусков, превышающих допустимые размеры по условиям загрузки. Слишком крупные куски могут забить загрузочное отверстие дробилки, а при измельчении материала на валковых дробилках такие куски не затягиваются силами трения в зазор между валками, препятствуют дроблению остального материала и ускоряют износ валков. Для более высокой степени измельчения целесообразно осуществлять ступенчатое измельчение: крупное дробление в щековой дробилке, среднее и мелкое дробление в молотковой дробилке, тонкий помол в шаровой мельнице. Необходимо соблюдать равномерность подачи и своевременный отбор достаточно измельченного материала. При пуске установки прежде всего включают устройства, отбирающие материал, затем приводят в движение дробилку и лишь после набора рабочим валом необходимой частоты вращения (после 1...2 мин) включают питатель для подачи материала на измельчение. Останавливают дробилку только после полного удаления из нее всего материала. При ежесменном техническом обслуживании дробильно-помольных машин необходимо тщательно следить за исправностью систем смазки (проверка по манометру), не допускать перегрева подшипников и перегрузки электродвигателей (проверка по амперметру). Необходимо строго соблюдать все правила техники безопасности, предусмотренные специальными инструкциями. 3. МАШИНЫ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ 3. 1. Общие сведения о сортировке. Сортировкой называют разд.еление частиц материала по крупности или другим отличительным признакам с целью получения фракций или классов повышенной однородности. Например, смесь частиц и кусков материала размерами примерно до 100 мм является весьма неоднородной, а после просеивания на трех ситах ее можно разделить на четыре фракции, в каждой из которых частицы в основной своей массе будут отличаться друг от друга не более чем на 25 мм, т. е. в каждой фракции материал будет более однородным по крупности, что часто является необходимым для производства. 3. 2. Способы сортировки. Механическая сортировка — разделение частиц по крупности с помощью машин и устройств, снабженных просеивающими поверхностями (сита, решета, колосниковые решетки); воздушная сортировка (сепарация) — разделение частиц по крупности и удельному весу при различной скорости осаждения в воздушном потоке под действием сил тяжести и центробежных сил; гидравлическая сортировка (классификация)—разделение частиц по крупности, удельному весу и различной смачиваемости в воде или другой жидкости; магнитная сортировка (сепарация) — удаление железных включений и предметов с целью предотвращения поломки обрабатывающих машин; удаление примесей железа или железосодержащих минералов, загрязняющих сырье. Просеивающие поверхности являются основной рабочей частью грохотов — машин для механической сортировки. Просеивающие поверхности конструктивно выполняют в виде колосниковых решеток (крупное грохочение от 200 до 500 мм), штампованных решет (среднее грохочение от 50 до 200 мм) и плетеных сит (мелкое грохочение от 1 до 50 мм и тонкое просеивание от 0,04 до 1 мм). Тонкое просеивание малоэффективно, его применяют лишь для процеживания жидких масс или просеивания сравнительно небольших количеств сухого материала и обычно заменяют воздушной сепарацией. Просеивание частиц размерами 0,04...0,1 мм применяют для ситового анализа. Отверстия между колосниками щелевидные, форма штампованных отверстий обычно круглая, реже - прямоугольная или квадратная, плетеных— квадратная. Колосниковые грохоты наиболее прочные. Они позволяют посредством переборки изменять размер отверстий, но не обеспечивают при грохочении однородности просеянного материала. Штампованные решета (рис. 22, а) представляют собой лист металла с отверстиями. Толщина листа не превышает 0,625 диаметра отверстия, так как иначе пуансон при штамповке сломается, поэтому штампованные поверхности с мелкими отверстиями быстро изнашиваются. При штамповке отверстия получаются слегка коническими, что способствует прохождению материала, ускоряет процесс грохочения. Проволочные сита (рис. 22, б) дешевле штампованных, так как их изготовляют машинным плетением, они обладают большим «живым» сечением (отношение площади отверстий в свету к площади просеивающей поверхности для плетеных—51…85%, штампованных— 25…50%), но быстрее забиваются, смещение проволок может вызвать изменение размера отверстий. Отношение диаметра проволок к размеру отверстия у плетеных сит равно 2/3. Рис. 22. Если на грохот поступит некоторое количество материала П, то часть его q1, прошедшая через отверстия, будет нижним классом, или просевом, a q2, не прошедшая через отверстия,— верхним классом, или отсевом. Таким образом, величина, равная q1+q2=П, является производительностью грохота, если разделение количества П на две фракции осуществлено в единицу времени. Работа грохота характеризуется не только производительностью» но и качеством разделения материала. В нижнем классе не может быть частиц по размерам, больших диаметра отверстий в просеивающей поверхности, а в верхнем классе всегда остается некоторое количество частиц, размеры которых меньше диаметра отверстий. Чем тщательнее и дольше просеивается материал, тем ниже производительность грохота и выше качество разделения, характеризуемое коэффициентом полезного действия (КПД) грохота. КПД грохота называют отношение количества частиц нижнего класса q1 ко всему количеству q таких же по размерам частиц в поступившем на грохот материале (определяется ситовым анализом). КПД, или коэффициент эффективности грохочения (%), определяют по формуле При выборе и эксплуатации грохотов стремятся обеспечить наибольший коэффициент эффективности при заданной производительности. На коэффициент эффективности грохотов влияют характер движения материала по просеивающей поверхности и его скорость, форма и размеры отверстий и частиц материала, влажность материала и коэффициент трения его о просеивающую поверхность. При необходимости разделить материал на несколько фракций верхний класс последовательно просеивают на грохотах с увеличивающимися отверстиями, а нижний класс—на грохотах с уменьшающимися отверстиями. Многократное грохочение осуществляют также на установках с несколькими просеивающими поверхностями, причем n просеивающих поверхностей дают n+1 фракцию. Применяют многократное грохочение: от мелкого к крупному, когда весь материал поступает на мелкое сито, затем на среднее, крупное и т. д.; от крупного к мелкому, при котором сначала отсеиваются крупные куски, затем средние и т. д., и комбинированное. При грохочении по схеме от мелкого к крупному коэффициент эффективности грохочения ниже, быстрее изнашиваются сита, но установка получается более компактной и удобной в обслуживании. Сита по общесоюзной системе измерения (ГОСТ 3584—73*) характеризуются размером стороны отверстия в свету, выраженным в миллиметрах, что очень удобно, так как номер сита соответствует границе раздела нижнего и верхнего классов. Например, сито № 5 указывает, что в нижнем классе находятся частицы менее 5 мм, № 025 — менее 0,25 мм, № 004 — менее 0,04 мм. Для просеивания материала необходимо, чтобы он перемещался относительно просеивающей поверхности, а для непрерывности процесса необходимо, чтобы это перемещение осуществлялось в определенном направлении и непросеявшиеся частицы освобождали место для вновь поступающих на грохот. Для осуществления этого требования машины механической сортировки имеют привод, приводящий в движение просеивающую поверхность. Машины механической сортировки классифицируют по следующим признакам: по типу просеивающей поверхности—колосниковые, штампованные, плетеные; по характеру движения просеивающей поверхности — неподвижные, качающиеся, вибрирующие, вращающиеся; по форме просеивающей поверхности и ее положению в пространстве — плоские и изогнутые, горизонтальные и наклонные. 3.3. Колосниковые и плоские качающиеся грохоты Колосниковые грохоты бывают неподвижные и подвижные. Неподвижные колосниковые грохоты устанавливают над бункерами и питателями дробилок для отделения кусков, превышающих допустимые размеры. Материал на грохот поступает из саморазгружающихся вагонов и автосамосвалов, а продвигается по грохоту при наклоне колосников под углом (45...50°), превышающим угол естественного откоса материала. Грохот состоит из опорной рамы и колосниковой решетки, которая собирается на стержнях или поперечных балках из параллельных колосников, разделенных втулками или прокладками, размеры которых определяют собой величину щелевидных отверстий. Хорошими колосниками являются перевернутые рельсы или полосы трапециевидного сечения, сужающиеся книзу. У прямоугольных, а тем более у круглых стержней материал часто заклинивается, поэтому они менее удобны. Подвижные колосниковые грохоты с качающимися колосниками используют как питатели для равномерной подачи крупнокускового материала на дробление с одновременным удалением кусков, меньших по размеру разгрузочной щели дробилки. Производительность колосниковых грохотов-питателей—от 25 до 300 т/ч при зазоре между колосниками от 20 до 100 мм и мощности двигателя у наибольших образцов до 18 кВт. обеспечивают Плоские качающиеся грохоты интенсивное просеивание материала и перемещение его по просеивающей поверхности благодаря тому, что конструкция привода, опор или положение грохота обеспечивают перемещение материала вместе с просеивающей поверхностью при ее движении в одном направлении (силы трения больше сил инерции) и отставание его от просеивающей поверхности при движении ее в противоположном направлении (силы инерции больше сил трения). Плоские качающиеся грохоты подразделяют на наклонные с симметричным качанием в плоскости грохота, горизонтальные с симметричным качанием под углом к плоскости грохота, расположенного на наклонных стойках, и горизонтальные с асимметричным качанием в плоскости грохота. Для движения материала по наклонному грохоту (рис. 23, а) необходимо, чтобы скорость просеивающей поверхности в обоих направлениях вызывала такие силы инерции Р в кусках материала, которые при движении от точки А к точке В будут меньше сил трения F и горизонтальной составляющей силы тяжести G1, а при движении от В к А вместе с горизонтальной составляющей превышают силы трения. В таком случае материал продвигается по грохоту и просеивается даже при небольших углах наклона (10...120 для тихоходных грохотов и 3...5° для быстроходных с встряхивающим действием эксцентрикового привода). Производительность таких грохотов зависит от угла наклона просеивающей поверхности и может регулироваться изменением угла. Горизонтальные грохоты на наклонных пружинящих стойках или подвесках (рис. 23, б), так же как и наклонные, имеют эксцентриковый или кривошипный привод, обеспечивающий симметричные колебания по дуге АВ. Просеивающая поверхность, оставаясь горизонтальной, встряхивает материал, подбрасывает его под углом к поверхности, благодаря чему происходит его продвижение и просеивание. Ускорение просеивающей поверхности превышает ускорение силы тяжести. Грохот прост по конструкции, обеспечивает высокий коэффициент КПД грохочения, но колебания передаются на фундаменты. Рис. 23. 3.4. Эксцентриковые, инерционные и электромагнитные виброгрохоты Вибрационные грохоты обеспечивают колебания частиц просеиваемого материала, что снижает силы трения между частицами, повышает их подвижность и способствует интенсивному просеиванию с высоким коэффициентом эффективности (до 90%). Частота колебаний просеивающей поверхности довольно велика — от 800 до 3000 в минуту при амплитуде от 25 до 0,5 мм. Вибрационный эксцентриковый грохот состоит из опорной рамы, вибрирующей рамы с ситами и приводного эксцентрикового вала, опирающегося на подшипники, укрепленные на опорной раме. На эксцентрик надета вторая пара подшипников с корпусами, закрепленными на косынках виброрамы, соединенной с опорной рамой пружинами. При вращении эксцентрикового вала колебания передаются виброраме и материал интенсивно просеивается. Принцип действия инерционного грохота показан на схеме (рис. 24, а). Рама 5 с просеивающей поверхностью 2 опирается на фундаментную плиту 7 посредством пружин 6. На раме в подшипниках 4 от привода вращается вал 1 с неуравновешенными грузами 3. Центробежные силы вызывают круговые колебания грохота в плоскости, перпендикулярной валу 1. Вибрация передается материалу, что способствует прохождению мелких частиц между крупными и их просеиванию. Для продвижения материала по просеивающей поверхности ей придают слегка наклонное положение или применяют вибраторы с направленными колебаниями. Инерционный виброгрохот с направленными колебаниями. (рис. 24, б) состоит из опорной рамы 1, на которую посредством пластинчатых рессор 3 и 5 и спиральных пружин 4 опирается виброрама 2 с двумя параллельными ситами и вибратором 6. Рис. 24. Ведущий вал вибратора вращается от электродвигателя 7 мощностью 5,2 кВт через клино-ременную передачу. Частота колебаний в минуту 740, амплитуда до 20 мм. Сита шириной 1 м и длиной 1,5 м имеют отверстия размером: верхнее сито 32 мм и нижнее 7 мм. Для предохранения сит от быстрого износа они опираются на поддерживающие сита с крупными ячейками (85 и 40 мм) и с толстыми проволоками. Производительность грохота до 40 м3/ч. Для мелкой сортировки применяют также электромагнитные виброгрохоты с наклоном просеивающей поверхности под углом 25...40° к горизонту. Просеивающая поверхность в них колеблется с частотой 3000 мин-1 от электромагнитного вибратора, создающего направленные колебания в плоскости, перпендикулярной просеивающей поверхности. Производительность грохотов зависит от многих факторов - влажности материала, крупности кусков, их формы и шероховатости, от процентного содержания частиц нижнего класса в исходном материале, угла наклона, площади просеивающей поверхности и размера отверстий, характера и интенсивности движения просеивающей поверхности, равномерности подачи материала на грохот и т. п. Производительность (м3/ч) работающего грохота с просеивающей поверхностью прямоугольной формы: где h - толщина слоя материала в начале просеивающей поверхности, м; b—ширина просеивающей поверхности, м; υ - скорость движения материала по просеивающей поверхности, м/с. Для получения производительности (т/ч) необходимо полученный результат умножить на коэффициент разрыхления (kp=0,6...0,8) и плотность материала ρ (т/м3). 3. 5. Барабанные грохоты. Материал в барабанных грохотах просеивается и продвигается при вращении барабана, просеивающая поверхность которого представляет собой боковые поверхности цилиндра, усеченного конуса или усеченной пирамиды. Цилиндрические барабанные грохоты устанавливают наклонно. Преимуществами барабанных грохотов являются простота конструкции и плавное медленное вращение, без вибраций и сотрясений, что позволяет устанавливать их на междуэтажных перекрытиях и на бункерах. К недостаткам относятся громоздкость и сравнительно низкий коэффициент эффективности, особенно при мелком грохочении. Несмотря на недостатки, барабанные грохоты применяют для многократного грохочения и разделения на несколько фракций гравия и щебня с одновременной промывкой, а также для многократного грохочения по схеме от мелкого к крупному порошкообразных керамических масс, кварца, полевого шпата, шамота. Цилиндрический моечно-сортировочный грохот (рис. 25) представляет собой барабан, опирающийся на наклонную раму 12 и вращающийся от электродвигателя 10 через муфту 5, редуктор 8 и пару цилиндрических шестерен. Барабан по длине состоит из трех частей: цилиндра 2 из листовой стали для промывки материала, решета 4 с отверстиями диаметром 25 мм и решета 5 с отверстиями диаметром 50 мм. Решето 4 находится в концентрически расположенном решете 3, имеющем отверстия диаметром 6 мм. Цилиндрические решета смонтированы на каркасе из продольных угольников 6 и //, прикрепленных с одной стороны к кольцу 14, которым барабан опирается на ролики 13, а с противоположной стороны объединенных торцовой плитой 7. Плита опирается центральной цапфой на подшипник и несет на цапфе приводную шестерню. Рис. 25. Промывочный цилиндр разделен по длине тремя кольцами на четыре камеры с продольными лопастями, что способствует промывке материала, загружаемого в барабан по лотку 1. Воду в цилиндр подают по трубе, расположенной над осью барабана. Труба проходит также в первое решето и разбрызгивает в нем воду через 80 пятимиллиметровых отверстий, что способствует промывке материала и очистке отверстий решет. Глина, ил и другие пылеватые примеси уносятся водой, переливающейся через кольца промывочного цилиндра, а материал, продвигаясь по решетам, разделяется на фракции— менее 6 мм, от 6 до 25 мм, от 25 до 50 мм и более 50 мм, что особенно важно для получения обогащенного высококачественного заполнителя для бетона в производстве ответственных железобетонных изделий. Аналогичную конструкцию имеют цилиндрические грохоты, предназначенные для сухой сортировки. Они не имеют моечной части, благодаря чему удлиняется первое решето. Производительность цилиндрических грохотов при диаметре внутреннего барабана 600 мм достигает 9…11 м3/ч (частота вращения барабана 19 мин-1), при диаметре 1000 мм—37…45 м3/ч (частота вращения 14,5 мин-1). Многогранные барабанные грохоты (бураты) отличаются от рассмотренных тем, что просеивающие поверхности плоские, вмонтированы в рамки, которые крепятся к каркасу, соединенному с приводным валом спицами. Такая конструкция облегчает замену изношенных сит. Вал располагается наклонно, если барабан призматический, или горизонтально, если он выполнен в виде усеченной пирамиды. Он опирается на подшипники и вращается от привода. Для многократного грохочения рамки по длине барабана снабжают ситами с отверстиями, размер которых возрастает по направлению движения материала. Под каждой секцией размещается специальный отсек приемного бункера. При пирамидальном строе ИИ барабана материал загружается с узкого конца. В связи с сильным пылением грохота барабан закрывают плотным кожухом. Частота вращения барабана значительно меньше критической, при которой материал прижимается к поверхности решет центробежными силами и грохочение прекращается. Практически частота вращения (с-1) барабана грохотов где R — наибольший внутренний радиус барабана грохота, м. Производительность барабанных грохотов возрастает при увеличении угла наклона и толщины слоя материала на просеивающей поверхности, однако это ведет к резкому снижению эффективности грохочения, т. Е. к снижению коэффициента эффективности. Практически угол наклона оси цилиндрических грохотов или образующей конических и пирамидальных принимают равным 4…7°, а толщину слоя материала — в пределах двойной величины поперечника кусков просеиваемого материала. При увеличении диаметра барабана производительность возрастает без снижения коэффициента эффективности, а увеличение длины несколько повышает коэффициент без снижения производительности. 3.6. Выбор и эксплуатация грохотов. Тип грохота выбирают с учетом конкретных условий работы – крупности и влажности материала, требуемой производительности и коэффициента эффективности, места установки грохота. Необходимо учитывать, что для повышения эффективности грохочения и предотвращения быстрого износа сит целесообразно применять предварительное отделение наиболее крупной фракции. Разделение материала на несколько фракций лучше осуществлять на установках .многократного грохочения, работающих по схеме от крупного к мелкому. Схема от мелкого к крупному оправдывает себя лишь при мелком грохочении и тонком просеивании при небольшом отличии крупности зерен смежных фракций. Наиболее эффективно грохочение происходит при вибрации или встряхивании материала, однако необходимо учитывать, что вибрация ухудшает условия труда, требует тщательной изоляции установки от окружающих строений и увеличивает пыление. При эксплуатации грохотов кроме общих требований, предъявляемых к оборудованию (смазки трущихся поверхностей, проверки надежности креплений, исправности узлов и деталей, проверки на холостых оборотах), необходимо соблюдать и некоторые специфические условия. До пуска грохота необходимо тщательно проверить натяжение сит, так как ослабление креплений ведет к провисанию сит, неправильному распределению материала на их поверхности и быстрому износу. Очищать забившиеся сита (особенно тонкие) необходимо осторожно специальными приспособлениями (гребенками, щетками) или посредством промывки, чтобы не допустить разрыва или смещения проволок. При пуске необходимо включить сначала привод грохота, а затем подачу материала. При работе грохота подача материала должна быть равномерной и обеспечиваться заранее и тщательно отрегулированными питателями. До остановки грохота следует прекратить подачу материала и полностью удалить его остатки с просеивающих поверхностей. После окончания работы необходимо осмотреть установку, устранить обнаруженные неисправности и выполнить требования по ежесменному техническому обслуживанию. 4. ВОЗДУШНЫЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ. ПЫЛЕОСАДИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА 4.1. Воздушные сепараторы. Воздушными сепараторами называют устройства и машины, сортирующие мелкоизмельченный Материал по крупности и удельному весу с помощью воздушного потока. Твердые частицы материала в воздушном потоке находятся под воздействием сил тяжести и инерции и сил давления и трения, создаваемых воздушным потоком. Частицы материала при свободном падении в неподвижной среде или в вертикальном потоке двигаются ускоренно относительно среды до тех пор, пока сила тяжести G=mg уравновесится давлением потока. Действие силы потока Р (Н) при различных скоростях потока где kc — коэффициент аэродинамического сопротивления среды, зависящий от особенностей движения потока, характеризующихся числом Рейнольдса; А —площадь проекции частицы на плоскость, перпендикулярную направлению относительной скорости потока (A=kфπdг/4), м2; ρс—плотность среды (ρс=γc/g), кг/м3; γc— удельный вес среды, Н/м4; g — ускорение силы тяжести, м/с2; υ0 — относительная скорость потока, т. е. скорость обтекания частицы потоком жидкости или газа, м/с; kф — коэффициент формы частицы (для шаровидных частиц kф= 1,0, для округленных—1,1, для угловатых—1,5, для продолговатых—1,8 и для пластинчатых— 3,8). При равновесии сил, когда G=P, скорость осаждения станет постоянной, а при восходящем потоке, двигающемся со скоростью υ, частицы витают в потоке, оставаясь неподвижными относительно стенок трубы или камеры, в которой двигается поток. Такую скорость называют скоростью витания υвит, а условие витания определяют формулой откуда Если скорость воздушного потока υв превысит υвит, то частица получает некоторую скорость относительно окружающих предметов υч, равную этому превышению, т. е. υв- υвит= υч или υвит=υв— υч. Чем меньше размер частицы и ее плотность, тем меньше скорость витания. Принцип действия воздушных сепараторов основан на различии скоростей осаждения и витания частиц различной крупности, так как силы тяжести и инерции зависят от куба диаметра частицы, а сила давления потока—от квадрата диаметра. Скорость и направление воздушного потока подбирают такими, чтобы крупные частицы осаждались, а более мелкие уносились воздушным потоком или осаждались на некотором расстоянии от крупных. Работу сепараторов, так же как и грохотов, характеризуют коэффициентом эффективности (КПД), т. е. отношением веса отделенного тонкого продукта к весу продукта такого же состава, содержащегося в исходном материале, а также степенью загрязненности фракций инородными частицами. Экономически наиболее целесообразно применение воздушной сортировки при крупности частиц менее 100 мкм, когда механическая сортировка становится неэффективной. Воздушные сепараторы широко используют при работе помольных машин (шаровых, роликово-кольцевых и других мельниц) в замкнутом цикле и при сочетании помола с подсушкой материала. Камерный сепаратор с восходящим воздушным потоком (рис. 26, а) является наиболее простым. Смесь частиц различной крупности воздушным потоком, скорость которого значительно превышает скорость витания наиболее крупных частиц, подают по трубе 2 в камеру 1. Так как сечение камеры в несколько раз больше сечения трубы, скорость потока в камере во столько же раз снижается и становится недостаточной для поддержания наиболее крупных частиц. Крупные частицы осаждаются и удаляются через трубу 3, снабженную секторным затвором 4, а мелкие частицы уносятся через выходное отверстие и по трубе 5 направляются в осадительное устройство или фильтр. Камерный сепаратор с горизонтальным воздушным потоком (рис. 26, б) состоит из подводящего и отводящего трубопроводов, камеры и бункеров. Материал из мельницы или из питателя 1 подают в камеру с воздушным потоком, двигающимся по трубе 2. Так как сечение камеры велико, воздушный поток вместе с материалом вдоль камеры двигается медленно, и материал осаждается так, что крупные частицы попадают в первый бункер 3, снабженный затвором 4, мелкие—в бункер 5, имеющий затвор 6, а мельчайшие по трубе 7 уносятся и улавливаются в специальных осадительных устройствах. Центробежный дисковыи сепаратор (рис. 26, в) состоит из быстровращающейся от привода 5 тарелки 3, на которую самотеком поступает материал из бункера 2 по открытой снизу и несколько приподнятой над тарелкой трубе. Вокруг тарелки концентрично расположены кольцевые желоба 1, в которые и попадает материал, веером разлетающийся с тарелки под действием центробежных сил. Более крупные частицы обладают наибольшей силой инерции и попадают в удаленные желоба, а мелкие — в более близкие к оси вращения тарелки. Желоба закрыты кожухом 4. Рассмотренные сепараторы недостаточно эффективны, но принцип их действия используют в более совершенных конструкциях. В комбинированных сепараторах разделение материала происходит и завершается в замкнутом пространстве посредством воздушного потока, создаваемого внутренним вентилятором. В проходных сепараторах воздушный поток создается вентилятором, расположенным вне сепаратора, и из воздушного потока, вносящего материал в сепаратор, выделяется лишь крупная фракция, а мелкая выносится из сепаратора тем же воздушным потоком и осаждается в специальных устройствах. Сепаратор проходного типа с неподвижными лопатками (рис. 26, г) состоит из двух конусов - наружного 2 и внутреннего 3. Материал вдувается по трубе 7 со скоростью 18...20 м/с (для частиц до 5 мм в поперечнике), проходит между конусами и попадает во внутренний конус 3. Благодаря увеличению площади поперечного сечения Рис. 26. конуса по сравнению с подводящей трубой скорость воздушного потока уменьшается, и наиболее крупные частицы выпадают в нижнюю часть наружного конуса. Этому способствует также удар частиц об отбойный конус и трубу 1. Материал с воздушным потоком во внутреннем конусе благодаря тангенциальному расположению лопаток двигается по спирали, крупные частицы отбрасываются центробежными силами к стенкам, проходят в наружный конус и по трубе 8 удаляются, а мелкие уносятся по трубе 6 в осадительное устройство. Крупность отделяемых частиц регулируется изменением наклона лопаток 4 посредством кольца 5. Чем круче повернуты лопатки от радиального направления, тем больше сопротивление воздушному потоку, больше центробежные силы и меньше размер частиц, уносимых из сепаратора. Такие сепараторы служат для получения тонкой фракции, соответствующей 10...20% остатка на сите № 009. Производительность зависит от диаметра сепаратора (500...4000 мм) и составляет 8 т/ч и более. Применяют также одноконусные проходные сепараторы, у которых центробежные силы сообщаются частицам быстровращающимися лопатками, прикрепленными к вертикальному валу. Граница разделения материала по крупности в таких сепараторах регулируется частотой вращения лопаток, что значительно меньше затрудняет движение воздушного потока при прохождении им сепаратора, чем при использовании неподвижных направляющих лопаток. К таким машинам относится одноконусный отбойно-вихревой сепаратор (рис. 26, д), состоящий из подводящей трубы 1, в которую подается аэросмесь исходного материала, конического корпуса 3 с трубой 2 для отвода крупных частиц и ротора 4 с лопатками 5, вращающегося от электродвигателя 8 через клиноременную передачу 6. Материал вместе с воздушным потоком, двигающимся со скоростью до 25 м/с, входит в пространство между корпусом и ротором (отбойная зона), где более крупные частицы ударами лопастей отбрасываются к стенкам кожуха и опускаются в трубу 2. В верхней части ротора (вихревой зоне) выступающие лопатки создают быстрое вращение воздушного потока и материала, благодаря чему частицы определенной крупности центробежными силами также отбрасываются к кожуху, а мелкие вместе с воздухом устремляются к центру и уносятся через отводящий патрубок 7 в осадительное устройство. Сепаратор отделяет до 76% частиц крупностью менее 20 мкм. 4.2. Оборудование для пылеосаждения и газоочистки. При производстве железобетонных и других строительных материалов возникает необходимость осаждения из воздушного или газового потока мелких частиц материала, находящихся в потоке во взвешенном состоянии - в виде пыли. Улавливание пыли необходимо как по условиям охраны труда, так и в связи с большой ценностью измельчаемого материала. Для пылеосаждения и газоочистки применяют следующие способы: 1) механическая очистка в устройствах, использующих действие на частицы сил тяжести и инерции (осадительные камеры, циклоны, батарейные циклоны); 2) очистка с помощью фильтрующих перегородок (матерчатые, рукавные фильтры); 3) электрическая очистка в электрическом поле высокого напряжения (электрофильтры); 4) очистка посредством жидкостей (центробежные скрубберы, мокрые фильтры). Эффективность работы пылеосадительных и фильтрующих устройств характеризуется коэффициентом полезного действия, или коэффициентом очистки (%), где Gвх—вес пыли, поступившей в пылеосадитель, фильтр, Н; Gвых—вес пыли, унесенной из пылеосадителя, фильтра, Н. Производительность пылеосадительных устройств характеризуется количеством пылевоздушной смеси, проходящей через устройство в единицу времени. Так, производительность циклона (м3/ч) где А — площадь поперечного сечения входного патрубка, м2; b, h— ширина и высота входного патрубка (b≈0,2D, h≈0,4D); D—внутренний диаметр цилиндрической части циклона, м; υ—скорость пылевоздушной смеси на входе в циклон (υ=16...25 м/с), м/с. Коэффициент очистки и производительность зависят от способа очистки, конструкции и размеров устройства, степени запыленности воздушного потока и скорости его прохождения через пылеосадитель, от размеров пылевидных частиц и т.д. Коэффициент очистки колеблется в широких пределах и может составлять 30...40% в простейших осадительных устройствах и до 90...99% в более сложных. Пылеосадительные камеры (рис. 27, а) представляют собой железобетонные или выполненные из листовой стали резервуары, в которых частицы осаждаются в основном под действием сил тяжести. Чем медленнее двигается пылевоздушный поток вдоль камеры и чем длиннее камера, тем полнее очистка и выше КПД. Для облегчения осаждения частиц в камерах устанавливают направляющие перегородки. Их используют как предварительные сборники пыли, осаждающие наиболее крупные частицы из пылевоздушного потока и облегчающие работу последующих устройств. Например, камеры, в которые выходят холодные концы вращающихся печей, сушильных барабанов, подводящих рукавов пневмотранспортных установок, улавливают значительное количество твердых частиц почти без затраты энергии на выполнение этой операции. Часто осадительными камерами являются бункера и силосы, предназначенные для сбора и хранения соответствующих материалов. Преимущества пылеосадительных камер простота устройства, низкий расход энергии. К недостаткам относятся громоздкость и низкий КПД. Циклоны представляют собой устройства, предназначенные для улавливания сухой пыли, находящейся в воздушном или газовом потоке, посредством воздействия на ее частицы центробежных сил. Циклон (рис. 27, б) состоит из цилиндрического корпуса 4 с конической частью 3 и пылеотводящим патрубком 2, впускного патрубка 7, присоединенного к корпусу по касательной, и центральной трубы 6, по которой газ выходит из циклона. Корпус закрыт спиральной крышкой 5. Патрубок 2 соединен с герметически закрытым сборным бункером 1, разгрузка из которого осуществляется без нарушения герметичности благодаря специальному пылевому затвору Пылевоздушная смесь вдувается в циклон со скоростью до 25 м/с и благодаря касательному расположению впускного патрубка двигается в корпусе по спирали, быстро вращаясь. При вращении возникают центробежные силы, под действием которых частицы отбрасываются к стенкам корпуса, теряют при этом скорость и, опускаясь по стенкам, попадают через патрубок 2 в сборный бункер 1. Очищенный воздух поднимается по оси циклона по трубе 6 и затем двигается по трубам вверх или в сторону. С отходящим воздухом уносится также и часть наиболее мелких пылинок, которые выбрасываются в атмосферу или улавливаются в фильтрах. Эффективность очистки газа от пыли определяется коэффициентом очистки, который зависит от размеров циклона и его конструкции, скорости газа и его запыленности при входе в циклон, размеров частиц пыли и ее физических свойств. Так, если для циклона диаметром 600 мм коэффициент очистки газа от пыли для фракций менее 5 мкм не превышает 40%, при 10 мкм достигает 80%, то для фракций более 20 мкм превышает 90%. Рис. 27. Коэффициент очистки также резко возрастает при уменьшении диаметра корпуса циклона. Объясняется это тем, что при равной скорости воздушного потока в циклоне пропорционально уменьшению радиуса его корпуса возрастают центробежные силы, действующие на частицы. Действительно, при постоянной скорости воздушного потока и (м/с) в циклонах разного диаметра и при уменьшении радиуса г соответственно возрастает угловая скорость вращенияя», а так как центробежная сила (Н) пропорциональна первой степени радиуса и квадрату угловой скорости, т. е. то возрастает и центробежная сила инерции, действующая на частицы. Это повышает эффективность очистки. Чтобы при малых размерах корпуса циклона сохранить высокую производительность установки, применяют группы или батареи малых циклонов. Групповой циклон (рис. 27, в) состоит из нескольких малых циклонов 3 с общим подводящим трубопроводом 2, бункером 1 для пыли и коллектором 4 для сбора и отвода очищенного воздуха. Пылевоздушная смесь в каждый из малых циклонов поступает по касательным наклонным подводящим патрубкам, что обеспечивает спиральное движение воздушного потока и его очистку с повышенным КПД. Батарейный циклон (рис. 27, г) состоит из большого числа малых циклонов, собранных в батарею и помещенных в общий кожух 3. Конические части малых циклонов укреплены в перегородке 2 и осевшие в них частицы поступают в общий бункер 1. Выхлопные трубы 6 проходят через верхнюю перегородку 7, над которой в кожухе расположен сборник очищенного воздуха с отводящим трубопроводом. Запыленный воздух по прямоугольному трубопроводу 5 подается в пространство между перегородками 2 и 7 и устремляется сверху вниз в кольцевые каналы между корпусами 4 малых циклонов и их выхлопными трубами. В каналах укреплены винтовые лопасти, которые и сообщают пылевоздушному потоку движение по спирали и очистку от пыли. Коэффициент очистки у групповых и батарейных циклонов достигает 80...93% при очистке газов от пыли с частицами в 10...15 мкм (при диаметре малых циклонов 150...250 мм) и при частицах 4...5 мкм (при диаметре циклонов 40...60 мм). Число малых циклонов в батарее от 25 до 130 шт. Циклоны используют как для самостоятельной работы в различных технологических схемах, так и для последовательной работы с другими устройствами, например, после пылеосадительных камер и проходных сепараторов или перед аппаратами тонкой очистки (фильтрами). Производительность циклонов в зависимости от размеров достигает 1800 м3/ч при гидравлическом сопротивлении 550 Н/м2. Матерчатые фильтры служат для тонкой очистки газов от пыли посредством перегородок из плотных тканей (шерстянки, вельветона, фланели), через которые продувается пыльный газ. Наиболее широко в промышленности применяют рукавные фильтры (рис. 28, а), у которых тканевые фильтрующие элементы выполнены в виде длинных цилиндров—рукавов 3, расположенных в прямоугольном кожухе 4. Нижней, открытой частью рукава присоединяются к отверстиям в перегородке 2, отделяющей рукава от камеры 12, через которую из трубопровода 10 поступает газ на очистку. Верхняя, закрытая часть ряда рукавов подвешивается к стержню 9, соединенному с встряхивающим механизмом 8. Ряды рукавов составляют секции, из которых составляют блоки. Пыльный газ при прохождении сквозь ткань очищается и по трубе 6 поступает в сборный трубопровод 5. Периодически рукава каждой секции встряхиваются механизмом 8. Одновременно секция отключается от подачи газа клапаном 11, а перевод клапана 7 подключает секцию к магистрали продувки, благодаря чему чистый подогретый воздух, двигаясь в противоположном направлении, очищает рукава от частиц пыли и способствует их осаждению в камере 12. Из камеры собранный материал удаляется винтовым конвейером 1. Рис. 28. Рукавные фильтры просты по устройству и обеспечивают высокую степень очистки газа с коэффициентом 97...99%, что является их основным преимуществом. К недостаткам относятся невозможность очистки газов с повышенной влажностью и с температурой выше 100°С, что требует необходимости установки их в отапливаемых помещениях и тщательной изоляции корпуса фильтра вместе с трубопроводами для предупреждения конденсации паров воды на ткани и ее «замазывания». Электрофильтры являются более совершенными и универсальными фильтрующими устройствами, обеспечивающими степень очистки с коэффициентом 99...99,5% при весьма незначительном сопротивлении движению газов и сравнительно высокой его температуре (до 500°С). Электрофильтры могут иметь трубчатые или пластинчатые осадительные элементы. Принцип действия трубчатого электрофильтра заключается в следующем. Если к двум изолированным электродам, например вертикальной трубе 6 (рис. 28, б) и расположенной по ее оси проволоке 5, подвести по проводам 3 и 7 постоянный ток высокого напряжения (от 35 до 70 тыс. В), то вокруг проволоки образуется коронный разряд, воздух между электродами ионизируется, его молекулы распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы. Если через патрубок 2 в трубу подают запыленный газ, частицы пыли под действием отрицательно заряженных ионов приобретают отрицательный заряд и осаждаются на стенках трубы, выпадая из газового потока и собираясь в камере 1. Очищенный газ выходит через патрубок 4. Диаметр труб 200... 300 мм при длине 3 ... 4 м. Трубчатые осадительные элементы собирают в секции и батареи, что обеспечивает необходимую производительность. Пластинчатые электрофильтры в качестве осадительных элементов имеют положительно заряженные пластины 1 (рис. 28, в), между которыми натянуты коронирующие проволочные электроды 2. Газы, например, из вращающейся печи попадают в осадительную камеру 6, теряют в ней наиболее крупные частицы пыли, по трубе поступают в электрофильтр, проходят между пластинами, очищаются от пыли и дымососом 3 направляются в дымовую трубу, а пыль винтовым конвейером 4 и пневмонасосом 5 возвращается в печь. Скорость газа между пластинами электрофильтра достигает 2 м/с. Производительность наиболее крупных четырехпольных электрофильтров достигает 360 тыс. м3/ч при запыленности газа на входе 30 г/м3 и степени очистки 98%. Мокрую очистку газов осуществляют в вертикальных цилиндрических башнях (скрубберах). Подлежащий очистке газ вдувают в нижнюю часть башни по подводящему трубопроводу, расположенному касательно к окружности площади поперечного сечения цилиндра башни, благодаря чему газ двигается по спирали, а частицы пыли отбрасываются к стенкам. В верхней части башни расположена кольцевая труба, из отверстий которой на стенки башни скруббера подается вода. Частицы пыли, осевшие на стенках под действием центробежных сил инерции, улавливаются пленкой воды, вместе с ней стекают в нижнюю часть башни и отводятся в отстойник. Коэффициент очистки газа в скрубберах достигает 0,8...0,99 в зависимости от крупности частиц, удаляемых из газового потока. Электромагнитные сепараторы. Вместе с сырьем в перерабатывающие машины могут случайно попасть куски железа и вызвать поломку машины. Кроме того, примеси железосодержащих минералов и железные опилки, попавшие в сырье при его переработке в результате износа деталей, снижают качество изделий. Для улавливания включений железа применяют электромагнитные сепараторы сухого и мокрого, непрерывного и периодического действия. Электромагнитный сепаратор (приводной барабан) представляет собой барабан, в пазы которого заложены пластины трансформаторной стали с навитыми на них катушками. Катушки через осевой канал вала и контактные кольца подключены к сети постоянного тока, благодаря чему между полюсами электромагнитов образуется сильное магнитное поле. Электромагнитный барабан 1 (рис. 29, а) является приводным барабаном ленточного питателя, у которого лента 2 натянута натяжным барабаном 3. Стальные предметы (болты, гайки, гвозди и т. п.) и материал, содержащий железо, попадая в зону действия магнитного поля, притягиваются к ленте, огибают с нею электромагнитный приводной барабан и падают в бункер 4, после того как они удалятся от барабана на некоторое расстояние. Материал, не обладающий магнитными свойствами, свободно ссыпается с барабана и по лотку 5 направляется в перерабатывающие машины. Сепаратор рассчитан на обработку кускового материала крупностью более 5 мм. Ширина ленты 500 мм, мощность двигателя около 1 кВт. Производительность сепаратора достигает 16 м3/ч. Рис. 29. Сепаратор не обладает достаточной мощностью для удержания металлических предметов, лежащих на поверхности слоя материала, не реагирует на предметы из слабомагнитных и немагнитных металлов. Более эффективны серийно выпускаемые промышленностью электронные металлоискатели различных типов. Принцип действия электронного металлоискателя показан на рис. 29, в. При прохождении металлического предмета над рамкой-датчиком 3, размещенным под лентой конвейера 4, индуктивность датчика изменяется, сигнал воспринимается и усиливается электронным блоком 1 и с помощью реле и магнитного пускателя 2 включается электромагнитное устройство, удаляющее металлический предмет с ленты конвейера. Барабанный электромагнитный сепаратор (рис. 29, б ) используют для магнитной очистки порошкообразных материалов. Сепаратор состоит из полого барабана 1, выполненного из немагнитного материала (латуни, алюминия, пластмассы), с размещенными внутри него неподвижными сильными электромагнитами. Разноименные полюса 4 электромагнитов чередуются, образуя магнитное поле большой плотности в той части барабана, на которую поступает материал. Катушки 2 электромагнитов подключены к источнику постоянного тока. Материал на поверхность вращающегося барабана тонким слоем подает вибропитатель 3. Частицы, обладающие магнитными свойствами, удерживаются на поверхности барабана в зоне действия магнитного поля и попадают в сборник 6, а остальной материал свободно ссыпается на лоток 5 и направляется на дальнейшую обработку. Наиболее совершенным электромагнитным сепаратором для жидких масс является фильтр-сепаратор с концентрированным магнитным полем (рис. 29, г). В корпусе 4 установлен кольцевой электромагнит 5. Между подводящей трубкой 6 и электромагнитом установлен пакет решетчатых пластин 1. Жидкая масса поступает в воронку 3, опускается по трубке 6 и снизу проходит через решетчатые пластины, оставляя на них примеси железа. Очищенный материал сливается по лотку 2. Для очистки фильтра лоток перекрывают, вывинчивают пробку 7, отключают ток и подают струю воды на решетчатые пластинки. Производительность таких сепараторов по жидкой массе достигает 3,5 м3/ч. 5. МАШИНЫ ДЛЯ ПРОМЫВКИ И ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ 5. 1. Машины для гидравлической классификации. При работе мельниц мокрого помола в замкнутом цикле измельченный материал разделяют по крупности в классификаторах, для того чтобы недостаточно измельченный материал возвратить в мельницу и домолоть. Широко применяют гидравлические классификаторы также на гравиесортировочных заводах для промывки и классификации песка на крупный, мелкий и очень мелкий и для осветления отработанной воды. Принцип действия классификаторов основан на различной скорости осаждения частиц, отличающихся размером или удельным весом в водной среде. Эта скорость зависит от соотношения силы тяжести и силы сопротивления среды. При их равновесии скорость осаждения становится постоянной. При этом необходимо учитывать, что масса частицы в жидкости меньше действительной на величину массы жидкости в объеме частицы. Силы тяжести, действующие на частицы, могут дополняться силами инерции. Силы сопротивления складываются из сил трения, вызываемых вязкостью жидкости, и сил давления, зависящих от сил инерции жидкости. Силы трения преобладают при осаждении мелких частиц размером менее 0,1 мм, силы давления—при осаждении крупных частиц (до 2 мм). На скорость осаждения кроме размера частиц и удельного веса влияют и другие факторы— концентрация частиц в жидкости, смачиваемость материала /частиц, температура воды и наличие в ней растворимых солей. Камерный классификатор (рис. 30, а) применяют для обогащения песка, используемого в качестве мелкого заполнителя при производстве бетонных и железобетонных изделий. Классификатор представляет собой удлиненный расширяющийся желоб 4, разделенный вертикальными перегородками на увеличивающиеся по объему шесть камер. В каждой камере имеется сливное отверстие, прикрытое коническим клапаном, управляемым электромагнитным устройством 6. Особенностью устройства является его автоматическая работа, обеспечивающая разгрузку порций пульпы постоянной плотности. Верхний и нижний пределы плотности определяют по положению двух датчиков, размещенных в гидростатической трубке 5 и управляемых электромагнитным клапаном. Пульпа подается по лотку 3, установленному на опорных стойках 1. В камеры снизу подается вода по трубопроводам 2. Восходящий поток в каждой камере не препятствует осаждению частиц, скорость осаждения которых больше скорости потока, а более легкие частицы уносятся в следующие камеры. Слив поступает в желоб 7 и удаляется через отверстие 8, а фракционированный песок по рукавам 9 направляется в шихтующее устройство. Для промывки и сортировки песка применяют также конусные классификаторы с периодической и непрерывной разгрузкой, реечные и спиральные классификаторы непрерывного действия. Рис. 30. Спиральный классификатор (рис. 30, б) широко применяют для промывки и классификации песка, других нерудных материалов, а также различных руд в черной и цветной металлургии. Классификатор имеет корыто 1, наклоненное под углом 12...18°, с установленным в нем валом, вращающимся от привода 4. К валу на спицах прикреплена ленточная двухзаходная спираль 5, которая при медленном вращении (4...6 мин-1) перемещает осевшие частицы вверх по днищу к разгрузочному лотку 2, тогда как мелкие частицы отводятся вместе с водой через кромку торцовой стенки нижней части корыта. Спираль вместе с валом, поворачиваясь вокруг оси 3, может устанавливаться с помощью подъемного механизма 6 в различных положениях, чем регулируется тонкость слива и предотвращается заиливание спиралей при длительных остановках. Классификаторы со спиралями диаметром от 300 до 1000 мм имеют суточную производительность от 6 до 190 т по сливу и от 25 до 465 т по пескам. Производительность двухвальных спиральных классификаторов достигает за сутки по сливу 1100 т и по пескам 18500 т. Прямоточные гидравлические классификаторы по принципу действия аналогичны вертикальным камерным сепараторам. Они предназначены для разделения на две фракции песка и песчано-гравийной смеси по граничному зерну в пределах от 0,5 до 3 мм. Их используют в случае приготовления высокомарочных бетонов и растворов. Классификатор (рис. ё) состоит из вертикальной цилиндрической камеры 3, трубопровода 6, подводящего исходную водогрунтовую смесь, камеры 4, осаждения крупных частиц с отводящим патрубком 1 и кольцевой камерой 5, подводящей воду для гидротранспорта крупной фракции, а также трубопровода 2, отводящего мелкую фракцию. Пять типоразмеров прямоточных гидравлических классификаторов (диаметр камеры от 910 до 2900 мм) обеспечивают производительность по водогрунтовой смеси от 100 до 1600 м3/ч, а по исходному продукту—от 20 до 300 м3/ч при эффективности классификации от 85 до 95%. Гидравлические циклоны литой и сварной конструкции предназначены для классификации по крупности мелко- и тонкоизмельченных материалов при попутном сгущении песковой фракции. Гидроциклон литой конструкции (рис. 31, б) состоит из нескольких литых конических секций 2, которые в сборе образуют осадительный конус с выпускным патрубком 1 для крупной фракции. Сборка секций – фланцевая болтовая на прокладках. Конус присоединен к цилиндрическому корпусу, имеющему подводящий патрубок 4, расположенный по касательной, и центральную трубу 3, примыкающую к отводящему патрубку 5. В подводящем патрубке имеется направляющая втулка с сужающимся каналом, что обеспечивает значительное увеличение скорости потока в циклоне и более интенсивное выделение частиц материала под действием центробежных сил. Рис. 31. Водогрунтовую смесь, подлежащую классификации, подают в гидроциклон по подводящему патрубку по касательной к цилиндрической поверхности корпуса, благодаря чему она приобретает вращательное движение. Опускаясь по конической поверхности, поток вращается все быстрее (вследствие уменьшения радиуса), что способствует классификации, так как центробежные силы возрастают, частицы отбрасываются к стенкам, теряя при этом скорость, и опускаются к разгрузочному патрубку. Мелкие частицы поднимаются по оси циклона вместе с потоком и через центральную трубу и патрубок 5 отводятся в осадительные устройства. Для предотвращения быстрого износа тонкостенного сварного корпуса у гидроциклонов сварной конструкции применяют футеровку внутренней поверхности каменным литьем или резиной. Гидроциклоны отличаются диаметром корпуса (75...500 мм), сечением питающего отверстия и другими размерами. Угол конусности для всех одинаков и составляет 20°. 5. 2. Машины для промывки и флотационного обогащения Для получения высококачественного песка и гравия необходимо удалить загрязняющие их примеси — глинистые, илистые и пылевидные частицы, включения слюды и органических веществ, которые ухудшают сцепление песка и гравия с цементным камнем при производстве бетонных и железобетонных изделий. Промывка имеет много общего с классификацией, так как она представляет собой процесс обогащения посредством отделения примесей в водной среде. Отличие заключается в том, что при классификации используют обе фракции, а при промывке, как правило, слив не представляет ценности. Поэтому для промывки мелкозернистых материалов широко используют различные классификаторы — конусные, реечные и спиральные. Для промывки гравия обычно применяют лопастные и барабанные гравиемойки. Корытная лопастная мойка (рис. 32) служит для промывки сильно загрязненного гравия, известняка, руд и других материалов, требующих интенсивной механической оттирки примесей от основного материала. Гравиемойка состоит из наклонного металлического корыта 1 с двумя параллельным» валами 6, вращающимися навстречу друг другу от привода. Привод состоит из электродвигателя 7, клиноременной передачи 8, редуктора 9 и пары цилиндрических зубчатых колес. На валах закреплены лопасти 4, плоскости которых совпадают с воображаемой винтовой поверхностью, благодаря чему лопасти не только перемешивают материал, но и продвигают крупную фракцию вверх по наклонному корыту к разгрузочным окнам, тогда как мелкие частицы вместе с водой сливаются через пониженные кромки бортов 3 и удаляются. Рис. 32. Воду подают по трубам 2 и 5. При промывке материала крупностью до 100 мм, длине корыта 7000 мм, диаметре лопаток 1200 мм, угле наклона корыта 10° производительность мойки достигает 125 т/ч. Для промывки гравия и щебня используют барабанные грохоты, совмещающие две технологические операции в одном агрегате, а также специальные Гравиемоечный барабан гравиемоечные барабаны. изготовляют из листовой стали. Двумя кольцами-бандажами барабан опирается на четыре ролика, два из которых вращаются от электродвигателя через редуктор и приводят его во вращение. Внутри барабан футерован бронеплитами и снабжен наклонно расположенными лопастями, которые подхватывают загруженный по лотку материал, поднимают его и, пересыпая, продвигают к разгрузочному конусному патрубку. Воду для промывки подают внутрь барабана по трубопроводу. Флотационный метод обогащения основан на различной смачиваемости пород жидкостями. Если на плоской горизонтальной поверхности материала поместить каплю жидкости, то в зависимости от степени смачиваемости породы данной жидкостью сечение капли будет иметь различные очертания (капля воды на стекле и парафине). Если основная порода (песок) хорошо смачивается, а вредные примеси (глина, органические частицы) смачиваются плохо или, наоборот, частицы полезного материала смачиваются хуже частиц примесей, их можно разделить флотационным методом. Для этого предварительно измельченный материал подают в камеру в виде пульпы и интенсивно перемешивают при одновременном засасывании в жидкость воздуха. При этом к плохо смачиваемым частицам пристают пузырьки воздуха, частицы всплывают на поверхность пульпы, образуя минерализованную пену, а хорошо смачиваемые частицы остаются в жидкости и вместе с ней поступают в следующие камеры, где цикл повторяется, а затем поступают в осадительные устройства. Для лучшего отделения примесей к жидкости добавляют различные реагенты — пенообразователи, понизители твердости, а в зимнее время воду подогревают. Выбор машин для сортировки и очистки материалов производят с учетом требуемой производительности, гранулометрического состава смеси, физических свойств входящих в нее компонентов и заданных границ раздела их на фракции. До загрузки материала в дробилку необходимо удалить куски, превышающие размеры входного отверстия дробилки и меньшие, чем конечный продукт дробления. При необходимости получения нескольких фракций целесообразно применять грохоты с определенным количеством просеивающих поверхностей, учитывая, что многократное грохочение по схеме от крупного к мелкому тем эффективнее, чем крупнее материал и меньше процентное содержание более мелких сортов. Тонкоизмельченные материалы рекомендуется сортировать на ситах путем процеживания. При работе в замкнутом цикле мельниц мокрого помола для сортировки следует применять классификаторы, а при сухом помоле - сепараторы, учитывая, что проходные сепараторы проще, а замкнутые обеспечивают более высокий КПД и не требуют дополнительных устройств для осаждения мелкой фракции. При выборе электромагнитных сепараторов важное значение кроме требуемой производительности имеет крупность кусков материала. Для крупнокускового применяют сепаратор - приводной барабан, для сыпучих барабанный с вибропитателем, для жидких масс сепараторы-фильтры. Для обогащения больших количеств материалов с различной смачиваемостью частиц эффективен флотационный метод. При эксплуатации машин для сортировки и очистки материалов необходимо регулярно следить за исправностью всех механизмов, достаточной затяжкой крепежных деталей, а в аппаратах, работающих под давлением или разрежением,— за герметичностью соединений. Для эффективного использования сортировочного оборудования важное значение имеют равномерная подача материала и своевременная разгрузка сборных емкостей от продуктов обработки. Для циклонов и матерчатых фильтров особенно необходимо устранить возможность конденсации паров в рабочих камерах. Электрофильтры надежно работают лишь в определенных пределах напряжения и силы тока, которые следует регулярно контролировать по приборам или обеспечивать автоматизированными системами управления. Содержание Введение……………………………………………………. Машины для грубого измельчения (дробления) материалов…………………………………………..….. 4 1.1 Назначение, способы измельчения и применяемое оборудование….……………….... . 4 1.2. Щековые дробилки……………………………..... . 9 1.3. Конусные дробилки…………………………..…... 16 1.4. Валковые дробилки…………………………..…... 18 1.5. Бегуны……………………………………..…..….. 24 1.6. Молотковые дробилки……………………..…..… .29 2. Машины для тонкого и сверхтонкого измельчения (помола) ..…………………….….….. . 33 2.1. Молотковые мельницы……………………….…….... 33 2.2. Кольцевые (роликовые) мельницы……………........ 36 2.3. Шаровые мельницы……………………………….... 39 2.4. Трубные многокамерные мельницы…………….…...43 2.5. Особенности устройства основных деталей шаровых мельниц………………………………...…46 2. 6. Вибрационные мельницы………...………………..... 57 2.7. Мельницы струйной энергии………………………...58 2.8. Выбор и особенности эксплуатации дробильнопомольных машин………………………………….... 60 3. Машины для механической сортировки…………….... 63 3.1. Общие сведения о сортировке………………….….... 63 3.2. Способы сортировки……………………………...…. 64 3.3. Колосниковый и плоские качающиеся грохоты…... 68 3.4. Эксцентриковые, инерционные и электромагнитные виброгрохоты………….…..... 70 3.5. Барабанные грохоты…………………………….…... 73 3.6. Выбор и эксплуатация грохотов……………….….... 76 4. Воздушные и электромагнитные сепараторы. Пылеосадительные устройства……………………..….. 77 4.1. Воздушные сепараторы………………………….……77 4.2. Оборудование для пылеосаждения и газоочистки.............................................................. 83 5. Машины для промывки и гидравлической классификации………………………………………… . 94 5.1. Машины для гидравлической классификации……………………………………. 94 5.2. Машины для промывки и флотационного обогащения……………….…………………………. 100 Список рекомендуемой литературы…………………. 104 1. Рекомендуемая литература: 1. 2. 3. 4. 5. Борщевский А.А., Ильин И.С., Механическое оборудование предприятий строительной индустрии. М., Высш. школа, 1986. Константопуло Г.С. Механическое оборудование заводов железобетонных изделий и теплоизоляционных материалов. М., Высш. школа, 1988. Сапожников М.Я., Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов.М., 1970. Мартынов В.Д. Строительные машины и монтажное оборудование. М., Высш. школа, 1984. Константопуло Г.С. Примеры и задачи по механическому оборудованию предприятий сборного железобетона. М., Высш. школа, 1984. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И СОРТИРОВКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Учебное пособие по дисциплине «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» Составители: Дамдинова Д.Р., Дондуков В.Г. Подписано в печать 17.02.2004г. Формат 60х84 1/16 Усл.п.л. 6,26 уч.-изд.л. 4,05. Тираж 100 экз. С. 125. Издательство ВСГТУ, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40,а © ВСГТУ, 2004 г. Министерство образования Российской Федерации Восточно-Сибирский государственный технологический Университет
