CC BY
54
В
последнее время в технике и технологии обогащения полезных ископаемых находит широкое применение новое поколение машин, основанных на использовании вибрационных механических воздействий (диапазон частот в пределах от 10 мГц до 10 кГц).
К числу наиболее важных технологических приемов первичного обогащения минерального сырья, основанных на использовании механических колебаний следует отнести: рудоподготовку, транспортирование горной массы, разделение минеральных продуктов на продуктивную (концентрат) и непродуктивную фракцию (хвосты).
В процессах рудоподготовки вибрационные дробилки, щековые и конусные, применяются, в основном, для дробления высокопрочных руд, как правило, на стадиях мелкого дробления. Конструктивной особенностью щековых дробилок является создание вибраций рабочего органа (щек) за счет применения механического вибратора, обеспечивающего антифазную синхронизацию щек. При этом дробящее усилие передается горной породе, исключая воздействие на станину.
Преимущества вибрационных щековых дробилок заключается, прежде всего, в большей степени дробления и повышению разгрузки дробленого продукта. Этот эффект достигается благодаря повышенной частоте колебаний рабочего органа (щек) 16,5 - 25 Гц.
К числу других разновидностей вибрационных дробилок можно отнести конусные инерционные дробилки, разработанные в институте Механобр. Они отличаются от известных тем, что дробящий конус приводится в движение не посредством эксцентрика, а с помощью дебалансного вибровозбудителя. Другим отличительным признаком является то, что в инерционных конусных дробилках реализуется принцип дробления при заданном усилии, зависящем от частоты вращения дебаланса, тогда как в обычных дробилках разрушение происходит при заданной деформации. Это обстоятельство, наряду с повышенной частотой качаний конуса (6 - 25 Гц) и возможностью развивать большие дробящие силы, предопределяет ряд их
важных технологических преимуществ перед обычными дробилками [1,2,3]. В частности инерционные дробилки имеют, по сравнению с эксцентриковыми дробилками, следующие преимущества:
• степень дробления - до 30;
• крупность готового продукта изменяется от - 10 мм до - 3 мм и определяется параметрами разгрузочной щели;
• управление получением требуемого класса крупности за счет изменения числа оборотов и статического момента дебалансных вибраторов;
• избежание поломок механических устройств при попадании в дробящую полость недробимых тел;
• возможность использования для горных пород и материалов высокой крепости (ферросплавы, твердые сплавы и т.д.).
Другой важной отличительной особенностью ще-ковых и конусных вибрационных дробилок является то, что вместо использования массивных фундаментов, они крепятся на мягкие виброизолирующие опоры. Это позволяет использовать их как передвижные модули. Характерной особенностью таких дробилок является регулирование во времени разрушающих нагрузок. Несмотря на имеющуюся практику их применения, до сих пор отсутствует обоснование оптимальных режимов дробления с учетом крепости горных пород, что не позволяет направленно управлять процессом их разрушения.
Другим важнейшим направлением использования в процессах рудоподготовки является мокрое и сухое измельчение горных пород. При этом мельницы работают как в открытом, так и замкнутом цикле измельчения. Характерной особенностью их является, определенная область применения, обусловленная физикомеханическими характеристиками горных пород. Крупность измельченного материала в свою очередь зависит от основных параметров, амплитуды и частоты механических колебаний. По данным [4] рекомендуемые параметры частот и амплитуд колебаний измельчающего барабана мельниц лежат в диапазоне 25 - 50 Гц, 3 - 20 мм. При этом крупность исходного материала питания мельниц должна составлять не более 6 мм. В результате нижний класс крупности измельченной руды составляет до 1 мкм. Такая дисперсность продукта обусловлена как самим способом измельчения (удар и истирание), так и состоянием материала в мельнице. В связи с этим их рекомендуют использовать для тонкого и сверхтонкого измельчения керамического сырья, специальных цементов, слюд и других продуктов [4].
Существенные преимущества вибрационных мельниц, по сравнению с барабанными, такой же производительности, заключаются в следующем:
• получение более однородных измельченных продуктов по крупности частиц (качественная характеристика);
• снижение общей массы устанавливаемого обору-
Л
СЕМИНАР 24
ЖЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА 200О" — ии МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 2000 года
^ Ю.Н. Резник, А.А. Богомягков,
2000
УДК 622.7
Ю.Н. Резник, А.А. Богомягков
ПРИМЕНЕНИЕ ВИБРАЦИОННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ИНТЕНСИФИ
дования;
• меньший расход электроэнергии;
• уменьшение производственных площадей при их монтаже на фабриках и промплощадках;
• возможность измельчения горных пород в любой газовой среде.
Заключительной стадией рудоподготовки является операция грохочения, позволяющая организовать замкнутые циклы дробления и измельчения руд. Для этой цели наибольшее применение получили вибра-Таблица
ОСНОВНЫЕ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРО
ционные (инерционные) грохоты с круговыми или прямолинейными колебаниями, возбуждаемыми деба-лансными вибровозбудителями [5]. При этом (эллипсоидные) колебания, в основном, создаются одно-вальным вибровозбудителем дебалансного типа, прямолинейные - двумя синхронизированными вибровозбудителями (самобалансные грохоты). Параметры, определяющие рациональные области применения по частоте и амплитуде механических колебаний, приведены в таблице.
Тип грохота Частота колебаний, Г ц Амплитуда колебаний, мм
Самобалансные: - с зубчатой передачей между дебалансами
ГСЛ (легкого типа) 13,6 - 14,0 4,25 - 4,85
ГСС (среднего тапа) 12,3 - 12,6 9,00 - 9,50
ГСТ (тяжелого типа) 11,6 - 14,0 4,00 - 10,00
- с самосинхронизирующимся вибровозбудителем ГСТ 11,6 - 16,2 3,50 - 6,00
Резонансные (выпускаются только легкого типа) ГРЛ > 10,0 8,30 - 9,20
Инерционные наклонные
ГИЛ (легкого типа) 15,0 - 24,0 2,50 - 4,00
ГИС (среднего типа) 13,0 - 15,0 3,00 - 4,50
ГИТ (тяжелого типа) 8,7 - 16,7 3,00 - 8,00
Электровибрационные « 50,0 2,00 - 3,00
Гиррационные ГГС (среднего типа) 13,0 - 16,6 3,80 - 4,00
К числу других важных направлений использования механического вибрационного воздействия относится применение его в транспортирующих (вибрационных) установках: конвейерах, питателях, подъемниках, бункерах-дозаторах. Основными достоинств вибрационных транспортирующих машин являются:
• простота конструкции;
• практически полное отсутствие трущихся и быст-роизнашивающихся деталей;
• легкость обслуживания и ухода;
• безопасность эксплуатации;
• незначительное измельчение перемещаемых руд при их транспортировке;
• ничтожный износ грузонесущего органа.
Кроме вышеперечисленных операций рудоподго-товки, колебательные процессы получили широкое применение при разделении минеральных частиц, например, с целью интенсификации процессов гравитационного разделения минеральных продуктов (отсадка, концентрация на столах и др.).
Эффективность гравитационно-вибрационных сепараторов определяется известными параметрами гравитационного разделения частиц, а также режимами колебательного механического воздействия на минеральные гидросмеси [7,8]. При этом обоснование конструктивно-технологических параметров сепараторов, амплитуду и частоту колеба-тел ь************************************************************ ***************************************************************** ***************************************************************** ***************************************************************** ***************************************************************** *****************************************************************
*****************************************************************
**************************************************************оз
действия.
По нашему мнению, повышение эффективности разделения минеральных ассоциатов на продуктивную и непродуктивную фракцию представляется возможным. Это достигается за счет использования дополнительного источника энергии в системах управления технологическим процессом. Техническая реализация этой идеи используется в системах защиты от вибрации [9].
Сфера применения вибрационных механических воздействий в горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленности постоянно расширяется. Вибрация, при правильном ее использовании в технике и технологии переработки минерального сырья, представляется перспективным направлением и в таких универсальных процессах как флотация [10,11].
Таким образом, выполненный анализ применения вибрационных механических колебаний в технике горных машин по основным процессам обогащения полезных ископаемых (рудоподготовке, выделения минеральных продуктов и транспортирование горной массы) позволяет заключить, что, несмотря на довольно широкое использование вибрации, имеется существенный резерв для ее дальнейшего использования с целью повышения технологических показателей и управления качеством минеральной продукции на горно-обогатительных предприятиях. Введение дополнительных источников энергии в систему управления амплитудно-частотными характеристиками, с учетом текстурно-структурных особенностей руд в дро-
бильно-измельчительных комплексах, гравитационных и флотационных сепараторах и транспортирующих устройствах, позволяет по новому подойти к использованию вибрационных механических колебаний в
технике и технологиях горного производства при наблюдаемой тенденции постоянного возрастания удельного веса труднообогатимого сырья.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Блехман И.И. Что может вибрация?: О вибрационной механике и вибрационной технике. М., 1988. 208 с.
2. Блехман И.И., Вайсберг Л.А. Институт «Механобр» - центр развития вибрационной техники в России. - «Обогащение руд», 1994 г., № 2.
3. Рундквист К.А., Иванов Б.Г., Иванов Н.А., Зарогатский Л.П. Двухвибраторные инерционные дробилки Механобра. - «Обогащение руд», 1970 г., № 3.
4. Андреев С.Е., Перов В.А., Зве-ревич В.В. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. 3-е
изд., перераб. и доп. - М.:, Недра, 1980. -415 с.
5. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы / Под ред. С. Богданова, В.А. Олевского, 2-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1982. 366 с.
6. Справочник по обогащению руд. Основные процессы / Под ред. О.С. Богданова, 2-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983. 381 с.
7. Самылин Н.А., Золотко А.А., Починок В.В. Отсадка. М., Недра, 1976.
8. Кизельвальтер Б.В. Теоретические основы гравитационных процессов обогащения. М., Недра, 1979.
Резник Ю.Н. профессор, ЧитГТУ Богомягков А.А. аспирант, ЧитГТУ
9. Елисеев С.В., Королев Ю.В., Засядько А.А., Ломцев П.А., Баландин О.А. Теория активных виброзащитных систем. - Иркутск. ИПИ 1974 г.
10. Федотов А.М., Денисов Г.А., Ларионов Л.А., Мирошник А.Т., Татарский А.Е., Айтмагомбетов С.А. Вибрационная флотационная машина. - «Обогащение руд», 1971 г., № 6.
11. Краснов Г.Д. О некоторых вопросах вибрационной флотации. - Физические и химичкские основы переработки минерального сырья / Под ред. Б.Н. Ласкорина. М.: Наука, 1982. С. 112-118.
