БЕССИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ПО КРУПНОСТИ
SCREENLESS DEVICE FOR CLASSIFICATION OF GRANULAR MATERIALS BY SIZE

Изобретение относится к горному делу, переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в горнорудной, угольной и строительной промышленности, а также в сельском хозяйстве для сортировки плодов и корнеплодов по крупности.
Как правило, перед обогащением уголь или руда подвергаются подготовительным технологическим операциям (дробление, грохочение) для получения необходимых машинных классов крупности, которые в дальнейшем обогащаются раздельно на обогатительном оборудовании, специально сконструированном для этих классов. И только при такой технологии обогащения обеспечивается высокое качество концентрата с минимальными потерями полезных компонентов в отходах.
Добываемые в шахтах, карьерах исходная руда или уголь в своей среде содержат большое количество крупных кусков с размерами 400-800 мм. Поэтому первоначальной задачей подготовительных технологических операций является выделение из общей горной массы наиболее крупных кусков для подачи их на дробление. Эта технологическая операция осуществляется на грохотах предварительного грохочения. В настоящее время на обогатительных фабриках для предварительного грохочения применяются колосниковые неподвижные грохоты, барабанные и вибрационные грохоты.
Во всех конструкциях указанных грохотов разделение исходного материала по крупности происходит с помощью рассеивающих поверхностей.
Основным недостатком колосниковых грохотов является низкая эффективность грохочения (60-70%). А в барабанных и вибрационных грохотах происходит быстрый износ дорогостоящей рассеивающей поверхности, вследствие абразивности материала. Так, срок службы плетеной проволочной сетки не превышает 3-4 недели. Частая замена проволочной дорогостоящей сетки увеличивает себестоимость переработки угля. Кроме того, в барабанных грохотах происходит переизмельчение материала при его интенсивном перемешивании. Переизмельчение материала в угольной промышленности уменьшает выход наиболее ценных сортовых углей и увеличивает себестоимость обогащения, так как обогащение мелких классов является более дорогостоящим процессом.
Вибрационные грохоты в процессе работы создают большие динамические нагрузки на строительные конструкции фабрики и создают большой шум. Шум и вибрация оказывают отрицательное влияние на здоровье людей, обслуживающих эти грохоты.
На основании выше изложенного, при обогащении полезных ископаемых имеется необходимость в разработке бесситного устройства, позволяющего эффективно выделять наиболее крупные куски из горной массы без переизмельчения и шума и выделять машинные классы необходимой крупности.
Известен в обогащении полезных ископаемых концентрационный стол с нарифлениями, на котором происходит разделение материала по плотности на наклонной качающейся плоскости в потоке воды. Но он предназначен не для классификации по крупности материала, а используется как аппарат для гравитационного обогащения мелких частиц с размерами менее 3 мм. Производительность концентрационных столов очень низкая и составляет 10-15 т/ч.
Известен сепаратор для сортировки сыпучего материала А.С. 1207518(51), В07В 1/28, в котором используется несколько конвейерных лент, огибающих шкивы. Недостатками этого сепаратора является сложность устройства и низкая эффективность грохочения. Поэтому он не нашел применения в промышленности.
Известен виброадгезионный сепаратор А.С. №1489855, (51)4 В07B 13/00, в котором разделение материала по крупности происходит на неподвижных плоскостях в виде двугранного угла. Но он имеет низкую производительность и эффективность грохочения. Поэтому также не нашел применения в промышленности. Данный сепаратор может служить прототипом предлагаемого устройства.
Целью настоящего изобретения является разработка устройства для разделения сыпучих материалов по крупности без сит, что позволит снизить себестоимость процессов обогащения, вследствие отсутствия расходов на изготовления сит, их частую замену, снижение стоимости предлагаемого устройства по сравнению со стоимостью грохотов, снижения эксплуатационных расходов.
Сущность изобретения поясняется чертежом фиг.1, где в диметрии представлена схема предлагаемого устройства. Устройство представляет собой короткий, но широкий ленточный конвейер, установленный в пространстве с наклоном к горизонтальной плоскости в поперечном направлении. Угол наклона для каждого материала подбирается экспериментально и составляет 30-60°. Над конвейерной лентой на расстоянии 1-2 мм от ее поверхности установлены металлические полосы в продольном направлении, т.е. по ходу движения ленты. В целях снижения трения ленты об металл, загрузочные стороны разделительных полос армируются резиной или полиуретаном.
Расчетная ширина конвейера составляет 3100-3200 мм, длина конвейера 4500 мм.
Основной деталью предлагаемого устройства является многослойная резино-тканевая лента 1. Над внешней поверхностью ленты смонтированы металлические полосы 2 на стойках 3. Полос может быть установлено несколько. Это зависит от принятой технологии обогащения. В данном случае устройство имеет три полосы. В качестве металлических полос установлены стандартные угловые профили верхней полкой перпендикулярно к горизонтальной плоскости. Расстояние угловых профилей до поверхности ленты составляет 1-2 мм. Металлические полосы имеют различную высоту, увеличивающуюся сверху вниз: высота верхней полосы 25 мм, высота второй полосы сверху 63 мм, высота нижней полосы 100 мм. Верхняя полоса установлена на расстоянии, равном 1/3 ширины ленты от верхнего ее края, вторая полоса установлена на расстоянии, равном 1/3 ширины ленты от верхней полосы, а нижняя полоса установлена на расстоянии 50 мм от нижнего края ленты. Во избежание прогибов ленты в процессе ее движения, под ней смонтирован по всей длине и ширине лист стали (на чертеже он не показан).
Конвейерная лента 1 надета на приводной 4 и ведомый 5 барабаны. Приводной и ведомый барабаны на своих поверхностях имеют зубья 6, на которые надета роликопланочная цепь 7. Цепь 7 с помощью специальных скоб 8 соединена с краями ленты 1. Барабаны смонтированы на общей раме 9. Рама изменяет угол наклона с помощью подвижного подъемного устройства, установленного под рамой. Натяжение ленты производится натяжным устройством 16.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Предварительно конвейер с помощью подъемного устройства устанавливается с наклоном в поперечном направлении к горизонтальной плоскости, например, под углом 45°. При включении привода конвейера 10 лента 1 начнет двигаться в направлении продольной оси конвейера со скоростью 0,8-1,5 м/с.
Направление движения ленты на чертеже показано стрелкой. Исходный материал (руда или уголь) крупностью 0-800 мм загружается непосредственно на ленту на ее верхний правый угол, в непосредственной близости от ведомого барабана. Крупные куски исходного материала, имея достаточную начальную скорость, полученную при загрузке материала на ленту, устремляются вниз под действием гравитационных сил, преодолевая на своем пути высоту всех продольных металлических полос. Наличие угла наклона ленты 1 обеспечивает крупными кусками движение с ускорением. Поэтому они не встречают на своем пути большого сопротивления трения о мелкие куски материала и отгружаются в бункер 11 по принципу сегрегации.
Мелкие частицы исходного материала при попадании на наклонную плоскость ленты резко снижают свою начальную скорость, вследствие больших сил сопротивления трения о соседние мелкие частицы и поверхность ленты. Поэтому они, имея низкую скорость, не могут преодолеть высоту продольных металлических полос и задерживаются ими, накапливаясь на ленте между полосами. Экспериментально установлено, что наиболее мелкие частицы с размерами 0-13 мм задерживаются верхней полосой с высотой 25 мм вследствие того, что они имеют наименьшую скорость движения. Задержанные частицы верхней полосой транспортируются лентой 1 в разгрузочный желоб 12 и выгружаются из него через проем 13, имеющийся в дне желоба. Более крупные частицы с размерами 13-25 мм в процессе своего движения испытывают значительно меньшее сопротивление, поэтому имеют значительно большую скорость движения, вследствие чего преодолевают высоту верхней полосы, но задерживаются второй полосой, которая имеет высоту 63 мм. Эти частицы также транспортируются лентой 1 в разгрузочный желоб 12, но разгружаются из него через проем 14. Частицы с размерами 25-75 мм задерживаются нижней полосой, которая имеет высоту 100 мм и выгружаются из желоба 12 через проем 15. А самые крупные частицы с размерами +75 мм преодолевают нижнюю полосу и отгружаются в бункер 11, предназначенный для кусков материала крупнее 75 мм. На фиг.2 представлена схема разделения материала по крупности, на котором представлен механизм распределения материала по крупности с помощью разделительных полос в виде угловых профилей. Исходный материал, содержащий мелкие и крупные куски, свободно падает с определенной высоты на наклонную конвейерную ленту 1, над которой установлены разделительные полосы 2. Крупные куски, набрав большую скорость, преодолевают высоту разделительных полос и разгружаются с нижнего края ленты. Мелкие частицы задерживаются разделительными полосами и транспортируются лентой в разгрузочный желоб.
Таким образом, предлагаемое устройство, имея три металлических полосы, позволяет разделить без сит исходный материал на четыре класса: 0-13 мм, 13-25 мм, 25-75 мм и +75 мм.
В зависимости от принятой технологической схемы обогащения разделительных металлических полос может быть больше трех или наоборот меньше трех. А если требуется исходный материал разделить только на два класса крупности, то над лентой достаточно установить только одну полосу соответствующей высоты, которая определяется экспериментально.
Регулирование крупности машинных классов производится тремя параметрами: углом наклона ленты, высотой металлических полос и высотой загрузки исходного материала на наклонную ленту.
Чем больше будет угол наклона ленты и высота загрузки исходного материла на ленту, тем больше будет скорость движения разделяемых частиц и, следовательно, более мелким будет материал, преодолевающий высоту разделительных полос. Чем меньше будет высота разделительных полос и меньше угол наклона ленты, тем больше будет задержано мелкого исходного материала в межполосовых пространствах, а размеры крупных частиц будут наибольшими, но выход его будет минимальным и наоборот.
Естественно, что исходная нагрузка своим весом будет сдвигать ленту в сторону наклона, т.е. вниз. Для предотвращения этого лента скреплена скобами с роликопланочной цепью, а барабаны конвейера на своей поверхности имеют зубья, которые входят в зацепление с цепью и предотвращают сдвиг ленты вниз. Кроме того, наличие зубьев и цепи обеспечит надежное сцепление ленты с барабанами, чем полностью исключается пробуксовка ленты при большой нагрузке.
Для очистки ленты от налипших частиц в разгрузке предусмотрены очищающие скребки.
Предлагаемое устройство, обеспечивая разделение материала без сит на необходимое количество классов крупности, имеет ряд достоинств по сравнению с грохотами:
3
1. Высокая производительность (при скорости ленты 1 м/с и насыпной плотности материала 1,4 т/м, расчетная производительность составляет 1000-1200 т/ч).
2. Долговечность в работе (стандартная многослойная лента работает 3-4 года, износ ленты в предлагаемом устройстве будет небольшим, так как крупные куски падают на слой мелкого материала, задерживаемого металлическим полосами).
3. Бесшумность в работе.
4. Низкий расход электроэнергии (расчетная мощность приводного двигателя при производительности 1000 т/ч составляет 7,5 кВт).
5. Высокая эффективность грохочения.
Наличие указанных достоинств предлагаемого устройства вполне обеспечит операцию предварительного грохочения на рудных и углеобогатительных фабриках, а также операцию окончательного грохочения при разделении антрацитовых концентратов на сорта крупности, снизит себестоимость подготовительных технологических операций, а следовательно, и всего процесса обогащения.
Литература
1. Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых. Том 1. Изд. МГГУ, 2006.
2. Шаноурин В.Е. Обогащение россыпей. М.: Недра, 1970.
3. Андреев С.Е., Перов В.А., Зверевич В.В. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1980.