Оборудование для гидравлической отсадки

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российской Федерации

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

 

 

Реферат по дисциплине:

ОБОГАТИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

 

На тему:

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОТСАДКИ

 

 

 

 

Санкт-Петербург

    2015

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Назначение
2. Область применения
3. Принцип действия
4. Классификация
5. Конструкция
6. Особенности технологического процесса
7. Встраивание в технологическую линию
8. Параметры режима работы (факторы, влияющие на режим работы)
9. Технологические показатели работы машины
10. Эксплуатация
11. Обзор рынка
12. История развития
13. Достоинства и недостатки
14. Список использованной литературы

 

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ

Отсадка -  (а. jigging; н. Setzen; ф. pistonnage, setzage; и. cribadura, соncentracion por jig) — способ гравитационного обогащения полезных ископаемых, основанный на разделении минеральной смеси на слои, отличающиеся по плотности и крупности. Отсадка происходит в результате периодического воздействия восходящих и нисходящих потоков разделительной среды. Конечные продукты отсадки: концентрат с высоким содержанием полезного компонента и отходы (иногда выделяется промежуточный продукт, состоящий из сростков полезного компонента с пустой породой или из их механической смеси).

Отсадку широко применяют при обогащении крупновкрапленных и средневкрапленных руд, не требующих тонкого измельчения, а также полезных ископаемых, содержащих разделяемые компоненты, контрастно различающиеся по плотности (уголь, пески россыпных месторождений, бурожелезняковые, гематитовые, хромовые, марганцевые и вольфрамовые руды и др.). Отсадкой обогащают полезные ископаемые в широком диапазоне крупности — от 0,1 (пески россыпей) до 250 мм (антрациты), и различной плотности — от 1400 до 1500-19300 кг/м3. По типу сред разделения различают гидравлическую, пневматическую, суспензионную и отсадку с водовоздушной смесью. В технологических схемах обогатительных фабрик отсадка применяется как основная операция обогащения с получением конечных продуктов, так и вспомогательная операция в комбинации с концентрацией на столах, магнитной сепарацией, флотацией и другими методами обогащения.

 

Отсадочная машина — (от англ. jigging machine, jig. ligger) горная машина, оснащенная специальным оборудованием (решето, камера), используемым для гравитационного обогащения полезных ископаемых, путем разделения смеси минералов преимущественно по плотностям под воздействием пульсирующего потока воды или воздуха.

 

Применение отсадочных машин:

• обогащение углей

• обогащение руды
• обогащение россыпей на драгах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Отсадочная машина (рис.1) состоит из двух сообщающихся между собой отделений концентрации и пульсаций. В концентрационном отделении укреплено решето, на котором разделяются минералы. В отделении пульсаций имеется поршень или другое устройство, совершающее возвратно-поступательное движение, передающееся воде, которой заполнена камера машины. Обогащаемое полезное ископаемое подают на решето вместе с водой, которая транспортирует его вдоль машины, распределяя равномерным слоем, называемым постелью. Через отверстия в решете от привода создаются переменные по скорости и направлению восходящие и нисходящие потоки воды. В период действия восходящего потока постель разрыхляется, при этом наиболее легкие зерна, скорость падения которых меньше скорости восходящих потоков, движутся вверх вместе с водой, а тяжелые зерна лишь взвешиваются. Под действием нисходящих потоков постель уплотняется, при этом тяжелые зерна водным потоком увлекаются вниз с большей скоростью, чем более легкие. В результате многократных воздействий восходящих и нисходящих потоков постель расслаивается: легкие минералы восходящими потоками выносятся в верхние слои, а тяжелые под действием сил тяжести, преодолевая сопротивление среды, концентрируются в нижних слоях постели. За счет продольных потоков транспортной воды постель перемещается вдоль машины к разгрузочному концу решета, где происходит послойная разгрузка продуктов обогащения. 

Чтобы лучше себе представить сущность отсадки, предположим, что в большую корзину с которой ходят собирать грибы, вы насыпали смесь песка и угля, с примерно одинаковым размером зерен. Затем с этой однородной смесью вы входите по колени в реку и начинаете, погрузив корзину в воду, двигать се вверх и вниз, не вынимая из воды. Через дно корзины струйки волы будут проходить свободно, и через некоторое время на дне корзины образуется два слоя: нижний, состоящий из более тяжелого песка, и верхний, представляющий собой черные частицы угля.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ

• по месту применения:

• гидравлические отсадочные машины (процесс осуществляется в водной среде)

• пневматические осадочные машины (отсадка происходит в воздушной среде)

• по конструкции приводного механизма:

• поршневые отсадочные машины
• диафрагмовые отсадочные машины
• отсадочные машины с подвижными конусами
• отсадочные машины с подвижным решетом
• отсадочные машины с гидравлическим пульсатором
• беспоршневые отсадочные машины

• по направлению разгружаемого продукта:

• прямоточные отсадочные машины
• противоточные отсадочные машины

• по способу разгрузки продуктов обогащения

• отсадочные машины с шиберной разгрузкой
• отсадочные машины с разгрузкой через решето
• отсадочные машины с комбинированной разгрузкой через шибер и решето

• по числу ступеней

• одноступенчатые (однокамерные) отсадочные машины
• двухступенчатые отсадочные машины
• трехступенчатые отсадочные машины
• многоступенчатые отсадочные машины

• по целевому назначению

• отсадочные машины для обогащения мелкозернистого, крупнозернистого или неклассифицированного материала
• шламовые отсадочные машины

Кроме этого так же применяются отсадочные машины лабораторного типа (как правило с упрощенной конструкцией и небольшими габаритами) для научных исследований и проработки проб.

 

 

КОНСТРУКЦИЯ

По видовому признаку, которым является рабочий орган, создающий колебательное движение, гидравлические отсадочные машины бывают: с подвижным решетом, поршневые, диафрагмовые и воздушно-золотниковые( беспоршневые). Здесь они названы в последовательности от менее к более сложным и от реже к чаще применяемым.

В пределах каждого вида машин могут быть выделены конструктивные типы, отличающиеся числом ступеней, направлением движения обогащаемых материалов( прямо- и противоточным), способом разгрузки тяжелых продуктов( комбинированным через решето или щель), конструкцией пульсаторов и т.д.

 

Отсадочная машина с подвижным решетом - применяют для отсадки материала крупностью от 3 до 40 мм.

Для обогащения применяют машины с верхним приводным механизмом решета и нижним, различающийся конструкцией приводных механизмов, размерами решета и способом его уравновешивания, а также способом разгрузки тяжелых продуктов.

Машины обычно имеют двух, трех и четырехсекционные решета рабочей площадью 2,9-4м2 и более и выдают соответственно три, четыре и пять продуктов обогащения.

Отсадочная машина с трехсекционным подвижным решетом и верхним приводом (рис. 1.1.) состоит из ванны с четырьмя пирамидальными камерами 1, подвижного короба 2 с решетом 11, подвешенного на пружинах-амортизаторах 3, и приводного механизма.

Решето приводится в действие от привода с кривошипно-шатунным механизмом 4, сообщающего решету 11, посредством шатунов 5 и тяги 7, дугообразное движение с горизонтальным перемещением в сторону загрузки продукта при ходе подвижного короба 2 с решетом 11 вниз и подачей его вперед при подъеме вверх. Вследствие этого достигается одновременно разрыхление постели и продвижение отсаживаемого материала вдоль решета.

Движению материала в сторону разгрузки хвостов в хвостовом пороге 10 способствует также небольшой уклон (около 50) короба 2 и ступенчатое расположение секций решета. Регулирование хода решета производится перестановкой плит с кривошипами на приводных дисках. Водная среда в машине остается относительно неподвижной и поддерживается на заданном уровне путем подачи по трубе 9 подрешетной воды. По мере движения слоя материала вдоль машины осуществляется его расслоение по плотностям. Тяжелый продукт уходит вниз через щели решета в конце каждой секции и далее посредством элеватора выгружается в устройства. Тяжелый продукт разгружается через щели в решете, регулируемые козырьками при помощи маховичков 8.

Выгрузка подрешетных продуктов и хвостов производится ковшевыми обезвоживающими элеваторами при скорости движения 0,1-0,3 м/с.

Для удаления воды и продукта при аварийных остановках и ремонте машины в камерах и башмаках элеваторов имеется специальный разгрузочный люк.

Тяжелый продукты разгружаются через регулируемые боковые или центральные щели отсеков решета или через щель, проходящую по всей ширине решета, легкие в конце машины через порог.

Выгрузка тяжелых продуктов из машины производится обезвоживающими элеваторами или скребковыми конвейерами.

Машины, как правило, работают при частоте колебаний решета в пределах 90-190мин-1.

 

Техническая характеристика отсадочной машины с подвижным решетом приведена в табл.1.1.

 

 

Машины с подвижным решетом наиболее эффективно работают в основных операциях на классифицированном материале. Классы мельче 2мм обогащаются машинами с подвижным решетом неэффективно, потому, что они попадают в подрешетный продукт, они снижают качество концентрата на 1-2%. Поэтому перед отсадкой класс 2мм  удаляют из исходного материала.

Размер отверстий в отсадочных решетах составляет около 4 мм. Срок службы плетеных сит при отсадке крупного и среднего материала 15-16 дней.

В настоящее время машины этого типа серийно не производят, а изготавливают, при необходимости непосредственно на местах.

 

Поршневая отсадочная машина – применяется на некоторых фабриках

для отсадки крупных и средних классов руды. Они обычно имеют две, три или четыре камеры. Колебания воды создаются движением поршня, ход которого регулируется эксцентриковым механизмом.

Крупные тяжелые частицы разгружаются через ловушку, регулируемую заслонкой и порожком, а мелкие – через постель и решето. Хвосты (легкая фракция) разгружаются самотеком через сливной порог последней камеры.

Техническая характеристика поршневых осадочных машин приведена в табл. 2.1.

В поршневых машинах наиболее эффективно обогащается классифицированный материал. Во всех случаях выделение из питание класса крупностью менее 2 мм является обязательным условием.

Поршневые машины в настоящее время почти полностью заменены диафрагмовыми машинами, машинами с подвижным решетом и воздушно-пульсирующими, имеющими более высокую удельную производительность и меньший расход воды и электроэнергии.

 

Диафрагмовая отсадочная машина – применяются для отсадки мелкой мытой руды, доизмельченных промпродуктов и песков, выделенных из шламов промывки, а также для обогащения железной, марганцевых, вольфрамовых и других руд, угля и антрацита с крупностью до 100мм. Подрешетные продукты из камер разгружаются через съемные насадки с отверстиями диаметром 18мм.

Основные преимущества: результаты разделения превосходят все достигнутые на других типах отсадочных машин.

Область применения: угольная и горнорудная промышленность.

Техническая характеристика диафрагмовых отсадочных машин приведена в табл 3.1.

Отсадочная машина типа МОД (рис. 3.1.) состоит из двух расположенных в корпусе 1 камер с нижними подвижными коническими днищами 5. Эти днища соединены с рабочими камерами с помощью резиновых манжет 3 и цилиндрической обечайки 4.

Конические днища, соединенные между собой пружиной 7, получают качательное движение от электропривода через кривошипно-шатунный механизм 8 и раму-коромысло 6. В рабочих камерах установлены решетки и сита 2.

 

 

 

         Подрешетная вода подается в камеры через коллектор. При включении электродвигателя крутящий момент электропривода передается на кривошипно-шатунный механизм 8 и от него приводится в движение рама-коромысло 6, которая качается относительно шарнира в средней ее части. При этом рама-коромысло 6, поджатая пружиной 7, поочередно поднимает и опускает цилиндрической обечайки 4, за счет чего создаются пульсирующие восходяще-нисходящие потоки жидкости на решетках и ситах 2.

         За счет этих пульсаций машины  типа МОД просты по конструкции, надежны в эксплуатации. Отличительные особенности: процесс отсадки происходит на подвижном решете.

 

 

Рис.3.1. Диафрагмовая отсадочная машина типа МОД

 

Отличительные особенности:

• процесс улучшение качества разделения продуктов обогащения;
• значительное снижение энергозатрат, по сравнению с воздушно-пульсационными машинами.

 

Беспоршневые отсадочные машины – применяются на обогатительных фабриках в качестве основного технологического аппарата для гравитационного обогащения угля и антрацита крупностью более 0,5 мм. При этом обогащаются в основном: мелкие классы, обычно 0,5-13мм, крупных классов (13-125 мм.), широко классифицированного материала (0,5-125мм.). На антрацитных фабриках в осадочных машинах обогащаются мелкие классы (0,5-13 мм.), крупные классы (6-100 или 6-250 мм.). В отсадочных машинах, как правило, выделяются три продукта: концентрат, отходы и промпродукт.

Беспоршневые машины с корпусом U-образной формы

В беспоршневых осадочных машинах колебания среды создаются колебаниями сжатого воздуха. Беспоршневая осадочная машина типа БОМ имеет корпус, в котором смонтированы водяные коллекторы, роторные пульсаторы с электроприводом и автоматическими устройствами для разгрузки тяжелых продуктов. Корпус представляет собой металлоконструкцию U – образной формы, состоящую из трех разборных частей: верхней, нижней и приемных воронок для тяжелых продуктов.

Осадочная машина (Рис. 4.1.) типа БОМ для крупного угля, состоит из привода пульсатора 1, пульсаторов 2, загрузочного лотка3, решет 4.

 Каждое отсадочное отделение оборудовано поплавком 5, установленным перед промежуточными порогами 6, а выпуск концентрата производится через разгрузочный порог 7. Корпуса 8 указанных машин выполнены в виде сварных конструкций.

В отсадочных машинах типа БОМ корпуса выполнены из отдельных секций, что упрощает их изготовление и монтаж на обогатительных фабриках. Эти машины оборудованы роторными пульсаторами 2, которые вращаются    приводом 1.

Питание углем осуществляется через загрузочный лоток 3, уголь поступает в решето 4, где после расслоения постели на тяжелый продукт накапливается перед промежуточными порогами 6. Поплавок 5 управляет автоматической разгрузкой в каждом отсадочном отделении.

В верхней части отсадочного отделения установлены щелевые решета, на которых происходит разделение исходного материала по плотности.

Перегородка корпуса между воздушным и отсадочным отделениями внизу заканчивается каплевидным обтекателем, благодаря которому распределение скорости восходящего потока по ширине отсадочного отделения более равномерно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техническая характеристика беспоршневых машин приведена в табл. 4.1.

Беспоршневые осадочные машины с боковым расположением воздушных камер

 

 Принцип действия ОМШ и ОМК аналогичный. Разгрузка регулируется регулятором уровня постели с поплавковым датчиком, воздействующим через золотниковое устройство с обратной связью на исполнительный механизм, состоящий из пневмоцилиндра, системы рычагов и секторного затвора. В машине типа ОМШ для разгрузки тяжелых продуктов используется непрерывно действующее автоматическое шиберное разгрузочное устройство с заглубленным карманом для накопления тяжелого продукта. Отсадочная машина типа ОМШ (рис. 4.3) состоит из воздухосборника 1, пульсаторов 2, загрузочной течки 3, разгрузочной воронки 4, корпуса 5, решета 6, поплавка 8 разгрузочного устройства, привода пульсатора 9, шиберного устройства 10.

 

Это наиболее современные отечественные машины с боковым расположением воздушных камер. Воздух под давлением подаётся в воздухосборник 1, а от него в пульсаторы 2, которые приводятся в движение приводом пульсатора 9. С выхода пульсаторов 2 воздух поступает в каждый блок воздушной камеры, вызывая пульсации и расслоение постели. Питание углем осуществляется через загрузочную течку 3 и после расслоения и перемещения по решету тяжелого продукта в каждой секции он накапливается перед порогом.

При этом по мере всплывания поплавка 8 разгрузочного устройства, автоматически открываются шиберные устройства 10, выпуская тяжелый продукт в разгрузочную воронку 4.

 

 

 

 

Отсадочная машина типа ОМК (рис. 4.4) состоит из воздухосборника 1, пульсаторов 2, загрузочной течки 3, поплавков 4,разгрузочной воронки 5, корпуса 6, разгрузочного устройства 7, решета для искусственной постели 8, привода пульсатора 9, шиберного устройства 10. На воздушных отделениях блоков в сборе расположены пульсаторы роторного типа (по одному на каждый блок) и привод, состоящий из коробки скоростей и электродвигателя. Над пульсатором расположен воздушный ресивер, а сбоку водяной коллектор для подрешетной воды. Количество воздуха, поступающего в машину от каждого пульсатор, регулируется дроссельной заслонкой, а количество подрешетной воды водяной задвижкой. Машины ОМК и ОМШ различаются способом разгрузки. В машинах ОМК, как и в БОМ-М, используются автоматические регуляторы выпуска тяжёлых продуктов отсадочной машины циклического действия.

 

 

 

 

 
Техническая характеристика беспоршневых отсадочных машин приведена в табл. 4.2.

Отсадочные машины с подрешетным расположением

воздушных камер 

Отсадочные машины типа ОМ с подрешетным расположением воздушных камер имеют следующие преимущества перед отсадочными машинами с боковым расположением воздушных отделений: большую равномерность поля скоростей по ширине машины и производительность при одних и тех же габаритах; меньшую массу и объем воды, совершающей колебания; более низкие динамические нагрузки на перекрытия фабрики. У машин ОМ12 (рис. 4.6) число унифицированных ступеней соответственно две и три. Отсадочные машины типа ОМ12 состоят из разгрузочных воронок 1 с воздушными камерами 2, привода 3, роторных пульсаторов 4, решета 5 и решёт с искусственной постелью 6, поплавок 7, роторов разгрузчиков 8 и редукторов роторных разгрузчиков 9. Каждая ступень отсадочной машины заканчивается разгрузочной камеройс разгрузочным устройством в нижней части. В конце рабочего отделения имеется два регулировочных шибера один для изменения высоты сливного порога, другой, для  
17 изменения ширины разгрузочной щели, через которую удаляют тяжёлые продукты, с помощью роторных разгрузчиков. Ротор разгрузчиков приводится во вращение электроприводом с магнитным усилителем, частота вращения которого регулируется автоматическим регулятором уровня постели. Техническая характеристика беспоршневых отсадочных машин типа ОМ приведена в табл.4.3.

   
ОСНОВЫ МЕХАНИЗМА РАССЛОЕНИЯ МАТЕРИАЛА В ОТСАДОЧНОЙ МАШИНЕ

Несмотря на широкое промышленное применение отсадки для обогащения различных полезных ископаемых, единого общепринятого представления о механизме расслоения материала в данном случае не существует. В соответствующих теоретических исследованиях определились два принципиальных направления: детерминистское и массово-статическое.

Детерминистские модели отсадки основаны на рассмотрении движения отдельных частиц( скоростей и ускорений) в зависимости от их размера, плотности, формы и т.д. Анализируются силы, действующие на частицу, составляются и решаются уравнения ее движения при выбранных начальных и граничных условиях. При этом расчеты проводятся для некоторых средних( данного класса) частиц, поскольку учесть индивидуальные особенности каждой из них не представляется возможным.

Существует ряд уравнений описывающих перемещение частицы в постели отсадочной машины, учитывающих горизонтальное движение потока транспортной воды в машине, инерционные силы  и силы сопротивления, возникающие при соударениях частиц между собой, и другие факторы. Эти соударения имеют, естественно, более сложный характер и трудно поддаются обычным методам решения.

Детерминистское направление в исследованиях механизма расслоения при отсадке исходит из двух гипотез - начальных скоростей и таких же ускорений. Первая из них полагает, что в начале процесса, когда скорость восходящего потока сравнительно невелика, а ускорения жидкости достигают достаточно больших значений, частицы перемещаются в разрыхленной постели согласно законам стесненного падения. Практическим выводом данной гипотезы является следствие, рекомендующее проводить отсадку мелкого материала на повышенных частотах колебаний среды.

Вторая гипотеза допускает, что движение зерен сырья происходит в начале процесса благодаря различной инерционности частиц, обусловленной их плотностью и крупностью. Эта гипотеза допускает возможность отсадки материала в широко классифицированном виде.

Рассматривая перемещение отдельной частицы с позиции классической механики, детерминистские модели не могут объяснить внутренний механизм разделения масс материала. Главный их недостаток заключается в том, что скорость естественного падения и ускорения отдельных зерен анализируется без учета реальных условий, характеризующих отсадочную постель в течении всего процесса.

Поскольку указанные условия непрерывно меняются, будет неправомерным составлять и анализировать уравнения движения частицы для полного цикла. Следует также отметить, что для отдельных его периодов, в частности, применительно ко времени, когда отсадочная постель находится в разрыхленном состоянии, эти уравнения могут реально отображать некоторые стороны механизма расслоения в зависимости от физических свойств частиц и гидродинамических параметров жидкости.

Массово-статические модели отсадки основаны на исследовании не отдельных зерен, а их в совокупности, параметры которой обусловлены многообразием физических свойств отдельных частиц.

При отсадке в разрыхленной постели происходит непрерывное взаимное перемещение зерен при общей тенденции каждой из группы с близкими физическими свойствами передвинуться в свой слой равновесия. Такое перемещение носит случайный характер, зависящий от многих факторов, но в связи с их массовостью подчиняющийся закономерностям теории вероятностей и математической статистики.

На основе массово-статического подхода к изучению отсадки разработано три гипотезы механизма расслоения материала под действием пульсирующих колебаний водной среды: суспензионная, энергетическая и вероятностно-статическая.

Первая из названных гипотеза рассматривает постель отсадочной машины как суспензию определенной плотности, в которой тяжелые частицы тонут, а легкие всплывают. Эта гипотеза не учитывает влияние параметров движения жидкости на состояние постели в различные периоды цикла отсадки, взаимодействие отдельных частиц и другие факторы, но допускает ряд искусственных и малообоснованных предпосылок.

Вторая гипотеза предполагает не расслоенную отсадочную постель как механически неустойчивую систему, обладающую определенным запасом кинетической энергии.

При подводе к указанной системе внешней энергии( потока жидкости) силы сцепления и трения между зернами уменьшаются, и они начинают передвигаться таким образом, чтобы занять место, соответствующее запасу их потенциальной энергии и ее физических свойств (крупности и плотности).

Вся система стремится к состоянию с минимальным запасом потенциальной энергии и максимальной устойчивостью. Такому состоянию отвечает разделение смеси на отдельные слои со снижающейся крупностью и плотностью зерен по высоте отсадочной постели.

Энергетическая гипотеза, несмотря на некоторые существенные недостатки, позволяет раскрыть общую статистическую суть расслоения и установить кинетику расслоения во времени.

Третья гипотеза, развитая главным образом советскими учеными, рассматривает отсадку на основе вероятностно-статистических закономерностей перехода частиц различной плотности и крупности из беспорядочного состояния в упорядоченное, характерное для расслоенной постели. Такое состояние достигается совокупностью двух процессов:

• закономерным перемещением центра группирования однородных по свойствам зерен;
• случайным передвижением частиц относительно указанного центра, стремятся нарушить достигнутое расслоение.

 

 

ВСТРАИВАНИЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКУЮ ЛИНИЮ

На обогатительных фабриках используются различные процессы: подготовительные (дробление, грохочение, измельчение, классификация, обжиг); основные (гравитационное обогащение, магнитная сепарация, флотация) и вспомогательные (обезвоживание, сгущение, сушка и осветление вод).

Возросшие требования к полноте и комплексности использования полезных ископаемых, охране природы вызывают необходимость применять в технологической схеме обогатительных фабрик дополнительные процессы по переработке твёрдых отходов и жидких стоков обогатительных фабрик с целью до извлечения полезных компонентов, создания водооборота.

В технологических схемах обогатительных фабрик отсадка применяется как основная операция обогащения с получением конечных продуктов, так и вспомогательная операция в комбинации с концентрацией на столах, магнитной сепарацией, флотацией и другими методами обогащения.

Типовой схемой отсадки при обогащении угля для коксования, предварительно расклассифицированного на 2 класса (-10 и +10 мм), является схема с выделением 2 продуктов (концентрата и породы) на основных отсадочных машинах и переобогащением додроблённого промежуточного продукта на контрольной отсадочной машине.