Що таке вібраційний грохот? Характеристики та сфери застосування

Що таке вібраційний грохот?

Грохочення посідає важливе місце майже в усіх мінеральних процесах. Грохоченням (класифікацією) називають операцію розділення маси матеріалу, що містить частинки різних розмірів, щонайменше на дві або більше фракцій. Грохочення полягає в тому, щоб забезпечити проходження того розміру, який ми хочемо відділити, крізь певний отвір. Таким чином матеріал, здатний пройти крізь отвір, відділяється від матеріалу, який пройти не може. Грохоти — це машини, які найчастіше використовуються для класифікації за розміром. Якщо розглянути переробну промисловість, можна побачити безліч різних грохотів і процесів грохочення. Ця стаття присвячена вібраційним грохотам — одному з найпоширеніших типів грохотів у гірничодобувній галузі й особливо у виробництві заповнювачів.

Грохоти загалом поділяються на три категорії, показані в Таблиці 1. У грохотах нерухомого типу (grizzlies, riffles, sieve bends) до матеріалу, який просіюється, не прикладається механічна сила — грохочення відбувається лише під дією сили тяжіння. Прикладами грохотів обертового типу є барабанний грохот (тромель) і роликовий грохот (roller screen). Тромель (Таблиця 1, зображення праворуч) працює за принципом обертання барабана з отворами. Грохочення відбувається завдяки проходженню завантаженого всередину грохота матеріалу крізь отвори. Роликовий грохот має конструкцію з кількома роликами, розташованими один за одним, які обертаються синхронно або асинхронно. Він працює за принципом падіння матеріалу, що просіюється, донизу крізь проміжки між роликами. Роликовий грохот показано на Зображенні 1.

Типи грохочення поділено на категорії залежно від розміру матеріалу (Рисунок 1). Ці категорії можна підсумувати так:
400 мікрон – 2 мм надтонке, 2-5 мм вологі застосування, 5-65 мм типова класифікація, 65-250 мм класифікація великого матеріалу, 250-450 мм грубе грохочення, 450-915 мм надгрубе

1.1 Що таке сила G?

Похилі грохоти працюють у діапазоні 3-4 G, а горизонтальні грохоти — у діапазоні 4-5 G. Але чи замислювалися ви коли-небудь? Коли ви приблизно за 8 секунд розганяєте свій автомобіль до 100 км/год, яка сила G діє на вас? Відповідь на це запитання — 0,58 G. Що таке сила G і який стосунок вона має до грохотів?

Коли ми кажемо, що на грохот діє 5 G, насправді мається на увазі, що на систему діє прискорення, яке дорівнює 5-кратному прискоренню вільного падіння. Хоча прискорення вільного падіння змінюється залежно від вашого місцезнаходження на Землі, воно приймається рівним 9,81 м/с². Тобто 5G = 5x9,81 = 49,05 м/с².

1.2 Принцип роботи вібраційних грохотів

Вібраційні грохоти — найпопулярніший тип грохотів у промисловості. Зазвичай вони складаються з корпусу грохота, привідного механізму та пружної системи.

1.2.1 Корпус грохота

Вібраційні грохоти — найпопулярніший тип грохотів у промисловості. Зазвичай вони складаються з корпусу грохота, привідного механізму та пружної системи.

1.2.2 Привідна система

Одним із найважливіших елементів грохота є привідна система. Щоб зрозуміти привідні системи, важливо знати принцип роботи грохота. Грохоти приводяться в коливання завдяки відцентровій силі, що виникає під час обертання ексцентрикових вантажів із певною швидкістю. Принцип роботи привідної системи показано на Рисунку 3.

Положення кріплення ексцентрикового вантажу на корпусі грохота впливає на форму коливань. У похилих грохотах з одним приводом привідний механізм розміщується в положенні, близькому до центра тяжіння грохота. Таким чином забезпечується рівномірність коливань у кожній точці грохота.

1.2.3 Як розраховується G?

Для розрахунку G вашої системи ви можете скористатися наведеною нижче формулою.

Наприклад: G грохота, що працює на 900 RPM і має хід 9 мм, розраховується так:

Значення G ви також можете визначити за допомогою Графіка 1.

Якщо ваш грохот або живильники працюють поза рекомендованим діапазоном G, на вас чекають два ризики. Діапазони 3-4 G для похилих грохотів, 4-5 G для горизонтальних грохотів і 4-5 G для живильників довели свою придатність накопиченим досі досвідом. Якщо значення G нижче за рекомендоване, можуть спостерігатися зниження ефективності грохочення й продуктивності, а також забивання ваших грохотів. Якщо воно вище за вказане значення, механічні конструкції можуть зазнавати надмірних навантажень, що може призвести до розтріскування конструкції та скорочення терміну служби підшипників.

1.2.4 Пружна система

У грохотах і живильниках як елемент пружної системи можуть використовуватися гвинтові сталеві пружини, гумові буфери та елементи, у яких гумові компоненти розміщені в спеціальній конструкції. Гвинтові сталеві пружини — найпоширеніший і найекономічніший елемент пружної системи в грохотах і живильниках. Елементи пружної системи показано на Зображенні 2.

Переваги гумових буферів порівняно з гвинтовою сталевою пружиною:

1. Оскільки жорсткість гумових пружин змінюється залежно від прикладеного до них навантаження, вони забезпечують сталу власну частоту за змінних навантажень і тому забезпечують гарну ізоляцію.
2. Вони мають високу вантажопідйомність.
3. Оскільки жорсткість у горизонтальному напрямку нижча, ніж у вертикальному, вони забезпечують гарну ізоляцію в горизонтальному напрямку.
4. У вологих і корозійних середовищах вони ефективніші за сталеві пружини.
5. Вони створюють менше шуму

1.3 Частота, хід і форма коливань

Вібраційні грохоти мають три важливі робочі параметри. Це: форма коливального руху, хід і частота. Якщо в деяких грохотах ці характеристики можна легко змінити, то в інших їх зміна після виготовлення в умовах установки досить складна. Коли грохот коливається, він рухається за певною траєкторією. Ця траєкторія і є формою коливального руху. Подвоєна амплітуда називається ходом. Відстань між двома найвіддаленішими одна від одної точками траєкторії — це хід. Щоб отримати інформацію про те, як вимірюється хід, ви можете переглянути відео на сторінці MEKA GLOBAL у YouTube. Приклади ходу показано в Таблиці 2. Частота позначає кількість виникнень події за одиницю часу. А частота в грохотах позначає, скільки разів за секунду точка проходить траєкторією, якою рухається грохот. Вона безпосередньо пов'язана зі швидкістю обертання ексцентрикових вантажів.

1.4 Що таке грохочення?

Основний принцип однаковий для всіх грохотів. Частинки, менші за розмір комірки грохота, можуть проходити під просіювальну поверхню, і ці частинки називаються підрешітним продуктом (undersize); матеріали, більші за розмір комірки, залишають систему, не зумівши пройти крізь просіювальну поверхню, і ці матеріали називаються надрешітним продуктом (oversize) (Рисунок 4). Чим вища ймовірність проходження частинок крізь розмір комірки, тим вища ефективність грохочення. Шлях, яким рухаються частинки по грохоту, показано на Рисунку 5.

Найчастіше використовувані вібраційні грохоти мають 2, 3 або 4 деки. На кожній деці конструкції, які називаються рамами, несуть просіювальну поверхню (screen media). Якщо матеріал достатньо малий, щоб пройти крізь розмір комірки тієї деки, на якій він перебуває, він переходить на нижню деку; якщо ні — залишає систему в кінці деки. Лоток у точці розвантаження грохота передає на наступний етап надрешітний матеріал, що надходить з кожної деки, не змішуючи його між собою.

1.5 Розшарування (stratification)

Ще одним важливим фактором під час грохочення є розшарування. Матеріал, що подається на грохот, у точці початкового розвантаження перебуває у вигляді суміші великих і дрібних частинок. Щоб відбулося грохочення, дрібні частинки повинні прослизнути між великими матеріалами й досягти просіювальної поверхні. Після того як змішаний матеріал деякий час просувається по поверхні грохота, завдяки коливальному руху він розташовується так, що дрібні частинки залишаються знизу, а великі — угорі маси; цей стан називається розшаруванням. Розшарування показано на Рисунку 6.

Глибина шару (bed depth) — параметр, який необхідно контролювати в процесі грохочення, пов'язаному з розшаруванням. Загальне правило для глибини шару полягає в тому, що вона не повинна перевищувати 4-кратного розміру комірки просіювальної поверхні для матеріалів із насипною щільністю 1,6 т/м³ і 3-кратного — для матеріалів із меншою щільністю. Глибину шару показано на Рисунку 6. Фактори, що впливають на розшарування, наведено нижче:

1. Здатність матеріалу переміщатися по грохоту важлива для розшарування. Це залежить від форми матеріалу. Округлі матеріали переміщаються по просіювальній поверхні швидше, тоді як плоскі матеріали переміщаються відносно повільніше. Іншими факторами, що впливають на швидкість матеріалу, є характеристики просіювальної поверхні та її нахил.
2. Частота коливань грохота, їх амплітуда та тип руху.
3. Високий вміст вологи на поверхні матеріалу негативно впливає на розшарування.

1.6 Типи грохотів і сфери застосування

Грохоти можуть бути найрізноманітніших типів залежно від місця застосування. Місце застосування та типи грохотів наведено в Таблиці 3.

1.6.1 Похилий грохот (Inclined Screen)

Похилі грохоти — найчастіше використовуваний тип грохотів. Похилі грохоти можуть мати кут від 15° до 30°. Як і в усіх грохотах, корпус грохота працює на сталевих або гумових пружинах. Робочий хід грохотів цього типу зазвичай становить від 8 мм до 12 мм. Під час збільшення кількості ексцентрикових вантажів отримують великий хід, а під час зменшення — малий. Грохоти цього типу можуть бути 2-, 3- і 4-декові; завдяки цьому з 2-декового грохота можна отримати 3 різні продукти, з 3-декового — 4, а з 4-декового — 5. Похилий грохот показано на Зображенні 3.

1.6.2 Горизонтальний грохот (Horizontal Screen)

Горизонтальні грохоти (Зображення 4) мають складнішу конструкцію, ніж похилі грохоти. Ці грохоти можуть розташовуватися або паралельно до землі, або під кутами, що змінюються від 0° до 5°. Найважливіша особливість горизонтальних грохотів — здатність виконувати коливальний рух еліптичної форми (Рисунок 7) із бажаним кутом удару та ходом. Кут удару, хід і робочу швидкість цього коливального руху можна легко змінити.

Потрійний привідний механізм створюється завдяки синхронізації за допомогою шестерень трьох систем, аналогічних привідній системі похилих грохотів (Зображення 5).

Завдяки цій системі грохот виконує еліптичний рух, який є комбінацією як колового, так і лінійного руху. Найбільша перевага еліптичного руху в тому, що він успішніше запобігає забиванню просіювальної поверхні, а завдяки горизонтальному положенню просіювальної поверхні отвір грохота можна використовувати ефективніше. Як видно на Рисунку 8, оскільки в горизонтальних грохотах розмір комірки більший, кількість матеріалу правильного розміру в продукті буде більшою, що означає підвищення ефективності. У цьому випадку спочатку може здатися, що цього можна досягти, встановивши на похилі грохоти сітку з розміром комірки більшим за бажаний, але тоді існує ймовірність того, що в отриманий продукт може потрапити матеріал більшого розміру, ніж потрібно.

Хід горизонтальних грохотів змінюється в межах 14-20 мм. Вони мають вищий хід і значення G, ніж інші грохоти.

1.6.3 Банановий грохот (Banana Screen)

Банановий грохот (Зображення 6) отримав цю назву завдяки вигнутій конструкції рам. На відміну від звичних плоских конструкцій рам, у бананових грохотах рами мають конструкцію, що змінюється від 0° до 45°. Завдяки цій конструкції бананові грохоти мають високу продуктивність, малу глибину шару та високу швидкість матеріалу.

Бананові грохоти приводяться в дію завдяки привідному механізму, розміщеному над грохотом. Завдяки цьому привідному механізму здійснюється лінійний рух. Однак, оскільки вздовж рами є різні ухили, матеріал має різну швидкість у зонах завантаження, середній та розвантаження грохота. Великий ухил у зоні живлення забезпечує швидше розшарування матеріалу, а малий ухил у зоні розвантаження дає змогу матеріалу проводити більше часу на грохоті (Рисунок 9), і таким чином ефективність грохочення підвищується.

1.6.4 Зневоднювальний грохот (De-Watering Screen)

Зневоднювальний грохот (Зображення 7) використовується для відділення води з дрібного матеріалу, що містить велику кількість води. Коливальний рух створюється завдяки вібромоторам, розміщеним на грохоті. Нахил грохота спрямований протилежно до напрямку потоку матеріалу й становить від 0° до 5°. Робоча частота обертання грохотів цього типу зазвичай становить близько 1000-1500 об/хв.

1.6.4 Зневоднювальний грохот (De-Watering Screen)

Зневоднювальний грохот (Зображення 7) використовується для відділення води з дрібного матеріалу, що містить велику кількість води. Коливальний рух створюється завдяки вібромоторам, розміщеним на грохоті. Нахил грохота спрямований протилежно до напрямку потоку матеріалу й становить від 0° до 5°. Робоча частота обертання грохотів цього типу зазвичай становить близько 1000-1500 об/хв.

Він виконує лінійні коливання завдяки двом вібромоторам, що обертаються в протилежних напрямках. Завдяки цим коливанням, поки вода проходить крізь розмір комірки грохота, надрешітний матеріал просувається до зони розвантаження. Шар кека (Зображення 8), що утворюється під час виходу матеріалу по ухилу, протилежному до напрямку живлення, виконує роль фільтра; таким чином затримуються частинки, які могли б пройти крізь розмір комірки. Зневоднювальні грохоти мають вище g, ніж інші грохоти. Для ефективної операції зневоднення доцільно, щоб грохот працював у діапазоні 5-6 g.

1.6.5 Грохот для дрібного матеріалу (Fine Material Screen)

Грохот для дрібного матеріалу (Зображення 9) може просіювати матеріал, що подається з розміром 0-5 мм, аж до 200 мікрон. У грохотах цього типу рами з'єднані з корпусом конструкціями, що підсилюють коливання, завдяки чому рами коливаються з набагато вищою частотою й амплітудою, ніж корпус грохота. Таким чином матеріал малого розміру можна просіювати з високою продуктивністю та ефективністю.

Ще один тип грохота, що використовується для дрібних матеріалів, — високочастотний грохот. У грохотах цього типу завдяки багатьом малим вібромоторам, прикріпленим під рамами, рама коливається з набагато вищою частотою, ніж корпус грохота. Завдяки цьому збільшується кількість контактів матеріалу з поверхнею грохота й здійснюється ефективне грохочення (Рисунок 10).

Ще один грохот, що використовується для процесів грохочення дрібних матеріалів, — обертовий грохот (Зображення 10). У цьому грохоті, на відміну від звичних грохотів, матеріал подається з центру й просувається до країв. Він особливо часто використовується у виробництві харчових продуктів.

1.6.6 Колосниковий грохот (Grizzly Screen)

Колосникові грохоти (Зображення 11) використовуються для просіювання мас із доволі великим розміром частинок. Колосникові грохоти отримали свою назву від паралельних колосників, розташованих на їхній верхній рамі. Ці грохоти зазвичай використовуються перед операцією дроблення, щоб запобігти потраплянню дрібних частинок у дробарку та зниженню продуктивності. Відстань між колосниками можна регулювати залежно від розміру матеріалу, що просіюється. Зазвичай розкриття колосників більше за 50 мм і в деяких застосуваннях може досягати 300 мм. Нахил колосникових грохотів може становити від 15° до 20°.

Колосники виготовляються з матеріалу, стійкого до зношування. Сталеве лиття з додаванням марганцю зазвичай є переважним методом виготовлення колосників. Відстань між колосниками розширюється від живлення до напрямку розвантаження; завдяки цьому запобігається заклинюванню матеріалу, що просіюється, між колосниками. Оскільки він зазнаватиме великих навантажень, бічні листи та конструкція корпусу колосникового грохота спроектовані для важких умов експлуатації.