Что такое вибрационный грохот? Характеристики и области применения

Что такое вибрационный грохот?

Грохочение занимает важное место практически во всех минеральных процессах. Грохочением (классификацией) называется операция разделения массы материала, содержащей частицы разных размеров, как минимум на две или более фракции. Грохочение состоит в том, чтобы обеспечить прохождение того размера, который мы хотим отделить, через определённое отверстие. Таким образом, материал, способный пройти через отверстие, отделяется от материала, который пройти не может. Грохоты — это наиболее часто используемые машины для классификации по размеру. Если рассмотреть перерабатывающую промышленность, можно увидеть множество различных грохотов и процессов грохочения. Эта статья посвящена вибрационным грохотам — одному из наиболее распространённых типов грохотов в горнодобывающей отрасли и особенно в производстве заполнителей.

Грохоты в общем случае делятся на три категории, показанные в Таблице 1. В грохотах неподвижного типа (grizzlies, riffles, sieve bends) к просеиваемому материалу не прикладывается механическая сила — грохочение происходит только под действием силы тяжести. Примерами грохотов вращающегося типа являются барабанный грохот (тромель) и роликовый грохот (roller screen). Тромель (Таблица 1, изображение справа) работает по принципу вращения барабана с отверстиями. Грохочение происходит за счёт прохождения загруженного внутрь грохота материала через отверстия. Роликовый грохот имеет конструкцию с несколькими роликами, расположенными один за другим и вращающимися синхронно или асинхронно. Он работает по принципу падения просеиваемого материала вниз через промежутки между роликами. Роликовый грохот показан на Изображении 1.

Типы грохочения разделены на категории в зависимости от размера материала (Рисунок 1). Эти категории можно резюмировать следующим образом:
400 микрон – 2 мм сверхтонкое, 2-5 мм влажные применения, 5-65 мм типичная классификация, 65-250 мм классификация крупного материала, 250-450 мм грубое грохочение, 450-915 мм сверхгрубое

1.1 Что такое сила G?

Наклонные грохоты работают в диапазоне 3-4 G, а горизонтальные грохоты — в диапазоне 4-5 G. А задумывались ли вы когда-нибудь? Когда вы примерно за 8 секунд разгоняете свой автомобиль до 100 км/ч, какая сила G действует на вас? Ответ на этот вопрос — 0,58 G. Что такое сила G и какое отношение она имеет к грохотам?

Когда мы говорим, что на грохот действует 5 G, на самом деле имеется в виду, что на систему действует ускорение, равное 5-кратному ускорению свободного падения. Хотя ускорение свободного падения меняется в зависимости от вашего местоположения на Земле, оно принимается равным 9,81 м/с². То есть 5G = 5x9,81 = 49,05 м/с².

1.2 Принцип работы вибрационных грохотов

Вибрационные грохоты — наиболее предпочитаемый тип грохотов в промышленности. Обычно они состоят из корпуса грохота, приводного механизма и упругой системы.

1.2.1 Корпус грохота

Вибрационные грохоты — наиболее предпочитаемый тип грохотов в промышленности. Обычно они состоят из корпуса грохота, приводного механизма и упругой системы.

1.2.2 Приводная система

Одним из наиболее важных элементов грохота является приводная система. Для понимания приводных систем важно знать принцип работы грохота. Грохоты приводятся в колебание благодаря центробежной силе, возникающей при вращении эксцентриковых грузов с определённой скоростью. Принцип работы приводной системы показан на Рисунке 3.

Положение крепления эксцентрикового груза на корпусе грохота влияет на форму колебаний. В наклонных грохотах с одним приводом приводной механизм размещается в положении, близком к центру тяжести грохота. Таким образом обеспечивается равномерность колебаний в каждой точке грохота.

1.2.3 Как рассчитывается G?

Для расчёта G вашей системы вы можете использовать приведённую ниже формулу.

Например: G грохота, работающего при 900 RPM и имеющего ход 9 мм, рассчитывается следующим образом:

Значение G вы также можете определить с помощью Графика 1.

Если ваш грохот или питатели работают вне рекомендованного диапазона G, вас ожидают два риска. Диапазоны 3-4 G для наклонных грохотов, 4-5 G для горизонтальных грохотов и 4-5 G для питателей доказали свою пригодность накопленным до сих пор опытом. Если значение G ниже рекомендованного, могут наблюдаться снижение эффективности грохочения и производительности, а также забивание ваших грохотов. Если оно выше указанного значения, механические конструкции могут испытывать чрезмерные нагрузки, что может привести к растрескиванию конструкции и сокращению срока службы подшипников.

1.2.4 Упругая система

В грохотах и питателях в качестве элемента упругой системы могут использоваться винтовые стальные пружины, резиновые буферы и элементы, в которых резиновые компоненты размещены в специальной конструкции. Винтовые стальные пружины — наиболее часто используемый и наиболее экономичный элемент упругой системы в грохотах и питателях. Элементы упругой системы показаны на Изображении 2.

Преимущества резиновых буферов по сравнению с винтовой стальной пружиной:

1. Поскольку жёсткость резиновых пружин изменяется в зависимости от приложенной к ним нагрузки, они обеспечивают постоянную собственную частоту при переменных нагрузках и поэтому обеспечивают хорошую изоляцию.
2. Они обладают высокой несущей способностью.
3. Поскольку жёсткость в горизонтальном направлении ниже, чем в вертикальном, они обеспечивают хорошую изоляцию в горизонтальном направлении.
4. В влажных и коррозионных средах они эффективнее стальных пружин.
5. Они производят меньше шума

1.3 Частота, ход и форма колебаний

У вибрационных грохотов есть три важных рабочих параметра. Это: форма колебательного движения, ход и частота. Если у некоторых грохотов эти характеристики можно легко изменить, то у других их изменение после изготовления в условиях установки довольно затруднительно. При колебании грохот движется по определённой траектории. Эта траектория и есть форма колебательного движения. Удвоенная амплитуда называется ходом. Расстояние между двумя наиболее удалёнными друг от друга точками траектории — это ход. Чтобы получить информацию о том, как измеряется ход, вы можете посмотреть видео на странице MEKA GLOBAL в YouTube. Примеры хода показаны в Таблице 2. Частота обозначает число возникновений события в единицу времени. Частота в грохотах обозначает, сколько раз в секунду точка проходит по траектории, которой следует грохот. Она напрямую связана со скоростью вращения эксцентриковых грузов.

1.4 Что такое грохочение?

Основной принцип одинаков для всех грохотов. Частицы, меньшие, чем размер ячейки грохота, могут проходить под просеивающую поверхность, и эти частицы называются подрешётным продуктом (undersize); материалы крупнее размера ячейки покидают систему, не сумев пройти через просеивающую поверхность, и эти материалы называются надрешётным продуктом (oversize) (Рисунок 4). Чем выше вероятность прохождения частиц через размер ячейки, тем выше эффективность грохочения. Путь, которым следуют частицы по грохоту, показан на Рисунке 5.

Наиболее часто используемые вибрационные грохоты имеют 2, 3 или 4 деки. На каждой деке конструкции, называемые рамами, несут просеивающую поверхность (screen media). Если материал достаточно мал, чтобы пройти через размер ячейки той деки, на которой он находится, он переходит на нижнюю деку; если нет — покидает систему в конце деки. Лоток в точке выгрузки грохота передаёт на следующий этап надрешётный материал, поступающий с каждой деки, не смешивая его между собой.

1.5 Расслоение (stratification)

Ещё одним важным фактором при грохочении является расслоение. Материал, подаваемый на грохот, в точке первоначальной выгрузки находится в виде смеси крупных и мелких частиц. Для того чтобы произошло грохочение, мелкие частицы должны просочиться между крупными материалами и достичь просеивающей поверхности. После того как смешанный материал некоторое время продвигается по поверхности грохота, благодаря колебательному движению он располагается так, что мелкие частицы оказываются снизу, а крупные — наверху массы; это состояние называется расслоением. Расслоение показано на Рисунке 6.

Глубина слоя (bed depth) — параметр, который необходимо контролировать в процессе грохочения, связанном с расслоением. Общее правило для глубины слоя состоит в том, что она не должна превышать 4-кратного размера ячейки просеивающей поверхности для материалов с насыпной плотностью 1,6 т/м³ и 3-кратного — для материалов с меньшей плотностью. Глубина слоя показана на Рисунке 6. Факторы, влияющие на расслоение, указаны ниже:

1. Способность материала перемещаться по грохоту важна для расслоения. Это зависит от формы материала. Округлые материалы перемещаются по просеивающей поверхности быстрее, тогда как плоские материалы перемещаются относительно медленнее. Другими факторами, влияющими на скорость материала, являются характеристики просеивающей поверхности и её наклон.
2. Частота колебаний грохота, их амплитуда и тип движения.
3. Высокое содержание влаги на поверхности материала отрицательно влияет на расслоение.

1.6 Типы грохотов и области применения

Грохоты могут быть самых разных типов в зависимости от места применения. Место применения и типы грохотов указаны в Таблице 3.

1.6.1 Наклонный грохот (Inclined Screen)

Наклонные грохоты — наиболее часто используемый тип грохотов. Наклонные грохоты могут иметь угол от 15° до 30°. Как и во всех грохотах, корпус грохота работает на стальных или резиновых пружинах. Рабочий ход грохотов этого типа обычно составляет от 8 мм до 12 мм. При увеличении количества эксцентриковых грузов получается большой ход, а при уменьшении — малый. Грохоты этого типа могут быть 2-, 3- и 4-дечными; благодаря этому из 2-дечного грохота можно получить 3 разных продукта, из 3-дечного — 4, а из 4-дечного — 5. Наклонный грохот показан на Изображении 3.

1.6.2 Горизонтальный грохот (Horizontal Screen)

Горизонтальные грохоты (Изображение 4) имеют более сложную конструкцию, чем наклонные грохоты. Эти грохоты могут располагаться либо параллельно земле, либо под углами, изменяющимися от 0° до 5°. Наиболее важная особенность горизонтальных грохотов — способность совершать колебательное движение эллиптической формы (Рисунок 7) с желаемым углом атаки и ходом. Угол атаки, ход и рабочую скорость этого колебательного движения можно легко изменить.

Тройной приводной механизм создаётся благодаря синхронизации с помощью шестерён трёх систем, аналогичных приводной системе наклонных грохотов (Изображение 5).

Благодаря этой системе грохот совершает эллиптическое движение, которое является комбинацией как кругового, так и линейного движения. Главное преимущество эллиптического движения в том, что оно более успешно предотвращает забивание просеивающей поверхности, а благодаря горизонтальному положению просеивающей поверхности отверстие грохота можно использовать более эффективно. Как видно на Рисунке 8, поскольку в горизонтальных грохотах размер ячейки больше, количество материала правильного размера в продукте будет больше, что означает повышение эффективности. В этом случае поначалу может показаться, что этого можно добиться, установив на наклонные грохоты сетку с размером ячейки больше желаемого, но тогда существует вероятность того, что в получаемый продукт может попасть материал большего размера, чем требуется.

Ход горизонтальных грохотов изменяется в пределах 14-20 мм. Они имеют более высокий ход и значение G, чем другие грохоты.

1.6.3 Бананный грохот (Banana Screen)

Бананный грохот (Изображение 6) получил это название благодаря изогнутой конструкции рам. В отличие от привычных плоских конструкций рам, в бананных грохотах рамы имеют конструкцию, изменяющуюся от 0° до 45°. Благодаря этой конструкции бананные грохоты обладают высокой производительностью, малой глубиной слоя и высокой скоростью материала.

Бананные грохоты приводятся в действие благодаря приводному механизму, размещённому над грохотом. Благодаря этому приводному механизму осуществляется линейное движение. Однако, поскольку вдоль рамы имеются разные уклоны, материал имеет разную скорость в зонах загрузки, средней и выгрузки грохота. Большой уклон в зоне питания обеспечивает более быстрое расслоение материала, а малый уклон в зоне выгрузки позволяет материалу проводить больше времени на грохоте (Рисунок 9), и таким образом эффективность грохочения повышается.

1.6.4 Обезвоживающий грохот (De-Watering Screen)

Обезвоживающий грохот (Изображение 7) используется для отделения воды из мелкого материала, содержащего большое количество воды. Колебательное движение создаётся благодаря вибромоторам, размещённым на грохоте. Наклон грохота направлен противоположно направлению потока материала и составляет от 0° до 5°. Рабочая частота вращения грохотов этого типа обычно составляет около 1000-1500 об/мин.

1.6.4 Обезвоживающий грохот (De-Watering Screen)

Обезвоживающий грохот (Изображение 7) используется для отделения воды из мелкого материала, содержащего большое количество воды. Колебательное движение создаётся благодаря вибромоторам, размещённым на грохоте. Наклон грохота направлен противоположно направлению потока материала и составляет от 0° до 5°. Рабочая частота вращения грохотов этого типа обычно составляет около 1000-1500 об/мин.

Он совершает линейные колебания благодаря двум вибромоторам, вращающимся в противоположных направлениях. Благодаря этим колебаниям, пока вода проходит через размер ячейки грохота, надрешётный материал продвигается к зоне выгрузки. Слой кека (Изображение 8), образующийся при выходе материала по уклону, противоположному направлению питания, выполняет роль фильтра; таким образом задерживаются частицы, которые могли бы пройти через размер ячейки. Обезвоживающие грохоты имеют более высокое g, чем другие грохоты. Для эффективной операции обезвоживания целесообразно, чтобы грохот работал в диапазоне 5-6 g.

1.6.5 Грохот для мелкого материала (Fine Material Screen)

Грохот для мелкого материала (Изображение 9) может просеивать материал, подаваемый с размером 0-5 мм, вплоть до 200 микрон. В грохотах этого типа рамы соединены с корпусом конструкциями, усиливающими колебания, благодаря чему рамы колеблются с гораздо более высокой частотой и амплитудой, чем корпус грохота. Таким образом материал малого размера можно просеивать с высокой производительностью и эффективностью.

Ещё один тип грохота, используемый для мелких материалов, — высокочастотный грохот. В грохотах этого типа благодаря множеству малых вибромоторов, прикреплённых под рамами, рама колеблется с гораздо более высокой частотой, чем корпус грохота. Благодаря этому увеличивается число контактов материала с поверхностью грохота и осуществляется эффективное грохочение (Рисунок 10).

Ещё один грохот, используемый для процессов грохочения мелких материалов, — вращающийся грохот (Изображение 10). В этом грохоте, в отличие от привычных грохотов, материал подаётся из центра и продвигается к краям. Он особенно часто используется в производстве пищевых продуктов.

1.6.6 Колосниковый грохот (Grizzly Screen)

Колосниковые грохоты (Изображение 11) используются для просеивания масс с довольно большим размером частиц. Колосниковые грохоты получили своё название от параллельных колосников, расположенных на их верхней раме. Эти грохоты обычно используются перед операцией дробления, чтобы предотвратить попадание мелких частиц в дробилку и снижение производительности. Расстояние между колосниками можно регулировать в зависимости от размера просеиваемого материала. Обычно раскрытие колосников больше 50 мм и в некоторых применениях может достигать 300 мм. Наклон колосниковых грохотов может составлять от 15° до 20°.

Колосники изготавливаются из материала, устойчивого к износу. Стальное литьё с добавлением марганца обычно является предпочтительным методом изготовления колосников. Расстояние между колосниками расширяется от питания к направлению выгрузки; благодаря этому предотвращается заклинивание просеиваемого материала между колосниками. Поскольку он будет подвергаться большим нагрузкам, боковые листы и конструкция корпуса колосникового грохота спроектированы для тяжёлых условий эксплуатации.